[实用新型]高密度低压沟槽功率MOS器件

摘要

本实用新型涉及一种高密度低压沟槽功率MOS器件，通过在沟槽上部进行热氧化（厚度在500A‑5000A），形成了沟槽的碗口结构。本实用新型可以极大的降低元胞区最小单元元胞宽度，从而极大的提高了元胞密度（集成度），降低了特征导通电阻；避免现有技术中半导体封装中存在的元胞区最小单元元胞宽度受限于8寸晶圆厂光刻机台的问题。

主权项

一种高密度低压沟槽功率MOS器件，包括位于半导体基板上的元胞区（A）、栅电极引出区（B）和终端保护区（C），元胞区（A）位于半导体基板的中心区，栅电极引出区（B）环绕元胞区（A）外围，终端保护区（C）环绕包围栅电极引出区（B）；其特征是：在所述沟槽功率MOS器件的截面上，半导体基板由N+衬底（1）和设置于N+衬底（1）上表面的N‑外延层（2）组成，N‑外延层（2）的上部设有P‑阱区（9），N+衬底（1）的下表面设有背面金属层（20）；所述沟槽功率MOS器件的元胞区（A）内包含有若干并联设置的元胞，元胞采用沟槽结构；所述沟槽功率MOS器件的栅电极引出区（B）内包含有作为栅电极引出的沟槽结构；所述沟槽功率MOS器件的终端保护区（C）包括终端耐压区（D）和终端截止区（E），在所述终端耐压区（D）和终端截止区（E）内均包含有若干耐压作用的沟槽结构；所述沟槽结构包括位于P‑阱区（9）的沟槽（5），沟槽（5）的下端延伸至N‑外延层（2）的上部，在沟槽（5）的内壁表面生长栅极氧化层（7），在沟槽（5）内腔淀积导电多晶硅（8），导电多晶硅（8）的顶部低于N‑外延层（2）的上表面；在所述元胞区（A），沟槽（5）的槽口生长栅极氧化层（7）、热氧化层（11）和绝缘介质层（12）；在所述元胞之间设有源极接触孔（15‑1），源极接触孔（15‑1）内以及沟槽结构的上方设置有源极金属（17）；所述绝缘介质层（12）隔离源极金属（17）和沟槽（5）中的导电多晶硅（8）；在所述栅电极引出区（B），沟槽（5）的槽口以及沟槽结构之间的硅表面生长栅极氧化层（7）和热氧化层（11），在热氧化层（11）上淀积绝缘介质层（12）；在所述沟槽（5）内的导电多晶硅（8）上部开有栅极接触孔（15‑2），栅极接触孔（15‑2）内以及沟槽结构上方的绝缘介质层（12）上表面设置有栅极金属（18）；在所述终端保护区（C），沟槽（5）的槽口以及沟槽结构之间的硅表面生长栅极氧化层（7）和热氧化层（11），在热氧化层（11）上淀积绝缘介质层（12）；在所述终端截止区（E）的沟槽（5）内导电多晶硅（8）的上部设置有第一终端接触孔（15‑3），在所述沟槽（5）的上部外侧设置有N+源极区（10），在N+源极区（10）内设置有第二终端接触孔（15‑4），N+源极区（10）的第二终端接触孔（15‑4）向下延伸至P‑阱区（9）的上部；在所述第一终端接触孔（15‑3）、第二终端接触孔（15‑4）内、N+源极区（10）上方和沟槽结构上方的绝缘介质层（12）上表面设置终端截止环金属（19），且N+源极区（10）上方的终端截止环金属（19）和沟槽结构上方的终端截止环金属（19）连接在一起。