[发明专利]一种沟槽功率MOS器件及其制造方法

说明书

技术领域

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

背景技术

提高器件性能，降低生产制造成本是推动功率MOS器件不断发展的两个主要源动力，这两方面的发展主要取决于工艺加工水平和器件设计水平。作为功率MOS器件的一个重要组成部分，终端保护结构的设计不仅直接影响了器件性能，而且也对制造工艺上使用光刻版的数量以及最终的生产制造成本也起着重要作用。

在现有技术中，公开号为ZL200710302461.4的中国专利《一种深沟槽大功率MOS器件及其制造方法》公开了一种4块光刻版的器件结构(俯视结构如图1所示)。该专利在终端结构的分压保护区C，其主要特征为：分压保护区C包含至少一个保护环，该保护环为封闭式的环状沟槽结构，沟槽内填充有绝缘氧化层和浮置的导电多晶硅。采用该封闭式的环状沟槽结构的保护环时，会有如下问题存在：当器件处于反向偏置时，即MOS器件在栅源端接地，且漏极加正向偏置电压时，MOS器件的电压主要由靠近元胞区A的分压保护区C内封闭式环状分压沟槽来承担；更具体的说就是所述分压保护区C内分压区域主要是分压保护区C内分压沟槽对应于靠近元胞区A侧壁绝缘氧化层上。所述结构的分压保护区会导致在终端保护区上，真正用于主要分压的面积区域其实很小，大部分分压保护区C分压结构面积得不到充分利用。所述分压沟槽是封闭环状结构，这样在制造生产过程中，一旦分压保护区C内分压沟槽局部某个区域存在缺陷或者绝缘氧化层局部某个区域很薄或者出现断开等问题时，势必会导致分压沟槽内的整个环状导电多晶硅直接和P阱层相连通；或很容易局部击穿，导致环状导电多晶硅直接和P阱层相连通成等电位，从而使得所述分压沟槽失去了作为分压环与保护环的功能，无法实现分压的效果。故采用该封闭环状的分压沟槽结构，在工艺过程中抗工艺缺陷能力，容错性差。所述保护环为封闭式的环状沟槽结构时，环状的分压沟槽一般周长在1mm到10mm的范围，而一般沟槽的宽度都是在0.2-1um之间，这样所述分压沟槽的长宽比将大于1000。这对于晶圆代工厂而言，在实际生产的过程中，会存在工艺难于控制，工艺窗口紧的问题。因为对于封闭环状的分压沟槽结构，因其沟槽长度为毫米级别，这对于沟槽光刻版曝光显影后的彼此相邻的保护环沟槽之间的光刻胶层次以及后续刻蚀后需要保留下来的硬掩膜层次，都存在晶圆传送或清洗时会有突然倒塌(fall)的风险。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种沟槽功率MOS器件及其制造方法，其能够提高MOS器件的抗工艺缺陷能力，能够扩大加工窗口，加工操作方便。

按照本发明提供的技术方案，在所述沟槽型功率MOS器件的俯视平面上，包括有位于半导体基板上的元胞区和终端保护区，所述元胞区位于半导体基板的中心区，所述终端保护区位于元胞区的外围；所述终端保护区包括分压保护区和截止保护区；所述元胞区采用沟槽结构，元胞区通过元胞沟槽内的导电多晶硅并联成整体；其创新在于：

在所述沟槽型功率MOS器件的俯视平面上，所述分压保护区包括若干个互相独立且均匀分布的分压保护单元，所述分压保护单元环绕在元胞区外圈，相邻分压保护单元间利用第二导电类型层相隔离；

在所述沟槽型功率MOS器件的截面上，所述分压保护单元采用沟槽结构，所述分压沟槽位于第二导电类型层，深度伸入第二导电类型层下方的第一导电类型外延层，所述分压沟槽内壁生长有绝缘氧化层，在生长有绝缘氧化层的分压沟槽内填充有导电多晶硅；半导体基板对应于分压保护区的表面均覆盖有绝缘介质层；所述绝缘介质层封闭分压沟槽内的导电多晶硅，在分压沟槽内形成浮置状态的导电多晶硅；在所述沟槽型功率MOS器件的截面上，所述分压沟槽两侧的第二导电类型层均为零电位，所述第二导电类型层位于第一导电类型外延层上部。