[发明专利]一种沟槽MOSFET功率整流器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种沟槽MOSFET功率整流器件及制造方法。

背景技术

半导体功率整流器在功率电源和功率转换器中有多处应用。这些应用通常使用肖特基二极管。肖特基二极管具有低开启电压和快速关断特性。但是，肖特基二极管也有一些缺点。在高压下，肖特基二极管由于“势垒降低效应”具有高的漏电流。从而导致高的功耗和可靠性问题。另外在B.J.Baliga的“ModemPower Device”书中425页提到，当反向压降高于200V时，肖特基的正向压降接近P-i-N二极管，因此不适合高压功率整流电路。而P-i-N二极管有自己的缺点，由于P-i-N二极管是少子器件，因此反向恢复特性不好。

美国专利5818084公开了一种沟槽MOSFET结构整流器。如图1，MOSFET结构10中源区13和栅区12连接在一起，寄生二极管连接源区12和漏区14。这种结构器件主要用于传统二极管或MOSFET分流以防止由于PN结正偏时的少子存储导致突发击穿和闩锁效应。这种结构的沟槽侧壁15和底部16有相同的均匀薄氧化层。为形成低的Vth，沟槽的侧壁需要具有薄的氧化层，但是薄的氧化层不能承受高的反向电压造成的高电场强度。如果将这种结构器件应用于功率整流，沟槽16底部角落将承受高电场强度，从而不易承受高电压。而在这一区域厚的氧化层可以解决这个问题。

因此，如何提供一种沟槽MOSFET功率整流器件及制造方法，实现沟槽底部角落能够承受高电场强度，从而可以承受高电压，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种沟槽MOSFET功率整流器件及制造方法，实现沟槽MOSFET功率整流器件的沟槽底部能够承受高反向电压下高的电场强度。

本发明的目的是提供一种沟槽MOSFET功率整流器件，第一导电类型的衬底；从所述第一导电类型的衬底的上表面延伸到所述第一导电类型的衬底中的沟槽，所述第一沟槽通过台面区域隔开；在所述台面区域表面形成第一导电类型的源区；在源区下面形成第二导电类型的体区；

所述第一沟槽的侧壁和底部均具有栅氧化层，且所述第一沟槽的底部栅氧化层厚度大于所述第一沟槽的侧壁栅氧化层厚度；

所述第一沟槽内有掺杂多晶硅填充，形成栅多晶硅；

在上表面与所述第一导电类型的源区、第二导电类型的体区和所述栅多晶硅形成欧姆接触的第一个电极；

以及，在所述第一导电类型的衬底的下表面的第二个电极。

优选地，在所述第一沟槽的底部栅氧化层底部具有第二导电类型区域。

优选地，所述第二导电类型区域为P型掺杂区域。

优选地，在所述第一沟槽底部的第二导电类型区域与所述体区没有接触。

优选地，所述第一导电类型为N型掺杂区域；所述第二导电类型为P型掺杂区域。

优选地，所述第一沟槽的侧壁栅氧化层厚度为200-800A，所述第一沟槽的底部栅氧化层厚度为1000-5000A。

优选地，所述第一电极侧至少具有一个第二导电类型的终端保护环。

本发明还提供一种制造沟槽MOSFET功率整流器件的方法，其特征在于，所述方法包括：

1)在第一导电类型半导体衬底上形成场氧化层；

2)确定第一沟槽区域并腐蚀所述衬底形成第一沟槽；

3)在所述第一沟槽的侧壁和底部形成栅氧化层；

4)在所述第一沟槽的侧壁形成隔离保护，并在所述第一沟槽的底部开出窗口；

5)在所述第一沟槽的底部进一步形成栅氧化层；使得所述第一沟槽的底部栅氧化层厚度大于所述第一沟槽的侧壁的底部栅氧化层厚度；

6)用掺杂多晶硅填充所述第一沟槽，形成栅多晶硅；

7)在台面区域表面形成第一导电类型的源区；在源区下面形成第二导电类型的体区；

8)在所述源区形成第二沟槽；

9)在所述第二沟槽下面形成第二导电类型重掺杂区域；

10)填充所述第二沟槽并与所述源区、体区以及栅多晶硅形成欧姆接触的第一电极；

11)在衬底下表面形成第二电极。

优选地，在步骤4)和步骤5)之间，还包括在所述第一沟槽的底部下面形成第二导电类型区域的步骤。

优选地，在步骤6)之后还包括：

在台面区域和终端保护环同时形成第二导电类型体区。