[发明专利]一种DPT功率器件结构

说明书

本发明公开了一种DPT功率器件结构；包括背面金属层，所述背面金属层的上部设有衬底层，所述衬底层上设有外延层，所述外延层上开设有若干深槽，若干所述深槽的内壁上设有氧化层，所述深槽之间的所述衬底上开设有浅槽，所述浅槽的内壁上也设有氧化层，所述外延的顶端设置有P‑区域，所述P‑区域的上端设有TiSi化合物层；本发明将多晶硅栅极从深槽中独立出来，形成深槽和浅槽独立的沟槽结构，深槽结构用作器件漂移区来提高器件耐压水平，取消了专门的顶端金属层栅极引出孔和源极引出孔，可以缩小单元尺寸，改善器件参数，使用TiSi化合物提供电子，取消了N+source区域，降低了深槽的深度和沟道长度，简化了工艺，降低了器件导通电阻。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，具体涉及一种DPT功率器件结构。

背景技术

在中低压功率半导体器件领域，DPT结构已经被广泛采用，对比传统功率MOSFET器件，DPT结构因其具有电荷耦合效应，在传统沟槽mosfet垂直耗尽(p-body/n-epi结)基础上引入了水平耗尽，将器件电场由三角形分布改变为近似矩形分布。在采用同样掺杂浓度的外延规格情况下，器件可以获得更高的击穿电压。该结构沟槽内上部为栅极(gate)，栅电极下方有一块电极，这个电极我们称之为屏蔽电极或耦合电极。屏蔽电极与源端(source)连接，能够发挥屏蔽栅极与漂移区的作用，降低了米勒电容以及栅电荷，因此器件的开关速度更快、损耗低。该结构在中低压功率器件领域得到广泛应用。

影响DPT器件耐压主要有以下几个因素：

1、沟槽结构深度(增加水平电场宽度)；

2、器件中结构单元尺寸(pitch)，(改变沟槽之间水平耗尽状态)；

3、漂移区杂质浓度(和外延电阻率相关，影响沟槽之间水平耗尽状态)；

4、深沟槽内厚氧化层厚度。

由于漂移区的杂质浓度降低虽然可以提供耐压，但会增大器件导通电阻。因此，为增大器件耐压，并降低器件的导通电阻，一般采用减小元胞尺寸，降低漂移区的电阻率，提高沟槽结构深度的方式。

在实际工艺中，提高沟槽结构能增加水平电场宽度，明显提高器件耐压。但沟槽深度受限于工厂设备和工艺能力，超过一定深度，会增加器件制造难度和制造成本，所以沟槽结构深度很难大幅度增加。

采用减小结构的单元尺寸是目前实际产品中最常用的方式。减小结构的单元尺寸可以改善沟槽之间耗尽层的耗尽状态，沟槽更完美的耗尽状态可以提高器件耐压。减小结构的单元尺寸一般需要减小沟槽宽度和减小沟槽之间间距的办法。如图1所示，为现有常规具有DPT结构的MOS器件结构图，当结构的单元尺寸缩小到一定程度后，无法进一步缩小，限制如下：

1，沟槽宽度缩小可以缩小单元尺寸，但沟槽深宽比受限于工厂设备和工艺能力，沟槽宽度不能无限制缩小，会增加器件制造难度和制造成本。

2，沟槽之间有source引出孔的存在，孔的尺寸和孔和沟槽之间的最小距离决定了沟槽之间的距离，孔的尺寸和孔和沟槽之间的最小距离，也受限与工厂工艺能力，更小的尺寸会增加器件制造难度和制造成本。

3，沟槽顶部有gate引出孔的存在，孔的尺寸也使得沟槽宽度无法进一步缩小。

器件耐压提高的同时，沟槽内厚氧化层必须相应增加厚度，以保证氧化层有同样的耐压能力，增加氧化层的厚度必须同时增加沟槽的宽度，以保证source poly能填充到长完厚氧化层的深沟槽里面，这也使得沟槽宽度无法进一步缩小。

采用更深的沟槽结构，可以增加沟槽间漂移区的厚度，增加器件耐压，但沟槽深度受限于工厂设备和工艺能力。现有DPT结构沟槽上部被gate poly结构占据，下部为sourcepoly结构，这种结构的缺点有：