[发明专利]沟槽型大功率MOS器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种MOS器件及其制造方法，尤其是一种沟槽型大功率MOS器件及其制造方法。

背景技术

大功率MOS器件的特征导通电阻(Specific Rdson)和击穿特性是决定产品性能的两个重要方面，在不影响器件性能的前提下，降低成本是设计和制造的核心内容之一。目前，中国专利CN101459084A公开了一种《平面双扩散金属氧化物半导体器件及其制作方法》，它利用平面双扩散技术制作了功率MOS器件，并通过JFET注入来降低器件的导通电阻。

如图1所示：为中国专利CN101459084A公开的功率MOS器件的结构，其导电沟道是由轻掺杂第二导电类型的阱区和重掺杂第一导电类型的源区横向结深差以及其上方的栅氧化层，导电多晶硅构成；相邻两个阱区的距离又和器件耐压有着直接关系。但所述专利CN101459084A公开的平面型功率器件元胞存在以下问题：

1、大大制约了在单位面积内的元胞集成度，从而限制了器件特征导通电阻的缩小空间。

2、栅氧下方的两个沟道之间，由于寄生有一个结型场效应晶体管导通电阻(JFET resistance)，而在平面型功率MOS器件中这部分电阻又占据了整个器件导通电阻的15％以上，因此成为另一个限制缩小器件特征导通电阻的重要原因。

大功率MOS器件的终端保护区是器件能够实现耐压的重要保障之一，如中国专利ZL200710302461.4公开了《一种深沟槽大功率MOS器件及其制造方法》，其公开了一种终端保护结构。

如专利ZL200710302461.4中附图4所述的功率MOS器件的结构，其终端保护区的第二导电类型阱区与元胞区内第二导电类型层阱区通过注入扩散，同时形成的，因此两处第二导电类型层的浓度与结深基本一致，且所述终端保护区的第二导电类型阱区与元胞区的第二导电类型阱区深度都浅于终端保护区及元胞区内的沟槽。所述终端保护区包括位于其内圈的分压保护区及其外圈的截止保护区，所述分压保护区内第二导电类型阱区的分压机理是通过增加第二导电类型阱区的宽度和深度来，使第二导电类型阱区的圆柱形边缘及球面性边缘的耗尽层曲率增加，从而削弱电场强度，达到提高耐压的目的。但所述专利ZL200710302461.4公开沟槽型MOS器件的结构存在以下问题：

1、元胞区与终端保护区相同的第二导电类型阱区深度，限制了耐压的效果和耐压的可靠性。

2、元胞区与终端保护区相同第二导电类型阱区的制作工艺，限制了单独对元胞区内第二导电类型阱区或分压保护区内第二导电类型阱区的工艺窗口调节，从而限制MOS器件的耐压效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种沟槽型大功率MOS器件及其制造方法，其特征导通电阻低、耐压能力高、可靠性高、工艺简单及成本低廉。

按照本发明提供的技术方案，在所述MOS器件的俯视平面上，包括位于半导体基板上的元胞区和终端保护结构，所述元胞区位于半导体基板的中心区；所述元胞区的外围设有终端保护结构；所述终端保护结构包括位于其内圈的分压保护区和位于其外圈的截止保护区；其创新在于：

在所述MOS器件的截面上，所述分压保护区内的第二导电类型层与第一导电类型外延层间构成PN结，所述元胞区与截止保护区内对应的第二导电类型层为同一制造层，所述分压保护区内对应的第二导电类型层的深度大于元胞区与截止保护区内对应的第二导电类型层的深度；在所述截面上，所述分压保护区与截止保护区利用场氧化层及场氧化层下方的第一导电类型外延层相隔离；所述分压保护区内第二导电类型层与邻近的截止保护区内第二导电类型层间的水平距离大于第一导电类型外延层的厚度；

所述第一导电类型层包括位于半导体基板底部的第一导电类型衬底及位于第一导电类型衬底上面的第一导电类型外延层，以及位于第一导电类型外延层上部的第一导电类型注入区；所述第二导电类型层位于第一导电类型外延层的上部；所述第一导电类型衬底形成半导体基板的第二主面，第一导电类型外延层形成半导体基板的第一主面；

在所述MOS器件的截面上；所述分压保护区内设置栅极引出端沟槽，所述栅极引出端沟槽位于第二导电类型层内，栅极引出端沟槽内壁表面生长有绝缘栅氧化层，栅极引出端沟槽内淀积有导电多晶硅，所述栅极引出端沟槽的上部设有第二欧姆接触孔，第二欧姆接触孔内设置接触孔填充金属；所述栅极引出端沟槽上方设有栅极金属，所述栅极金属与第二欧姆接触孔内的接触孔填充金属连接成等电位；所述分压保护区对应于设置第二欧姆接触孔外的其余部分由绝缘介质覆盖。