[发明专利]沟槽型功率器件及其形成方法

说明书

本发明公开了一种沟槽型功率器件及其形成方法，该器件包括有若干个元胞，每个所述元胞包括：元胞沟槽、形成于所述元胞沟槽侧壁上的多晶硅层、以及填充在所述元胞沟槽内的填充金属层；其中，所述填充金属层、所述多晶硅层、以及所述元胞沟槽的内壁之间分别绝缘设置。通过在元胞沟槽的侧壁上形成多晶硅(栅)，形成多晶硅‑填充金属层‑多晶硅的复合结构，有利于改善器件使用过程中的Cgc反向电容，改善芯片开关特性，同时能降低开关损耗。

技术领域

本发明涉及半导体的领域，具体而言，涉及一种沟槽型功率器件及其形成方法。

背景技术

业内人士都知道，沟槽功率器件具有高集成度、导通电阻低、开关速度快和开关损耗小的特点，被广泛应用于各类电源管理及开关转换电路中。随着我国对节能减排越来越重视，对功率器件的损耗及转换效率要求也越来越高。其中，导通损耗主要受导通电阻的影响，特征导通电阻越小，导通损耗越小；而开关损耗主要受栅极电荷影响，栅极电荷越小，开关损耗也越小。因此，降低导通电阻和栅极电荷是降低功率器件功耗的两个有效途径，通过降低功率器件的功耗可以更加高效地使用能源。

在半导体功率器件的制备过程中，降低特征导通电阻通常有两种方法：一是通过提高单胞密度，增加单胞的总有效宽度。但是，单胞密度提高后，相应的栅电荷会增加，无法做到既降低导通电阻又降低栅电荷；二是通过提高外延片掺杂浓度、减小外延层厚度来实现，但会降低源漏极之间的击穿电压。

发明内容

本发明的目的是提供一种沟槽型功率器件及其形成方法，以降低开关损耗。

为此，在本发明中提供了一种槽型功率器件，包括有若干个元胞，每个所述元胞包括：元胞沟槽、形成于所述元胞沟槽侧壁上的多晶硅层、以及填充在所述元胞沟槽内的填充金属层；其中，所述填充金属层、所述多晶硅层、以及所述元胞沟槽的内壁之间分别绝缘设置。

优选地，所述元胞包括形成在所述多晶硅层与所述元胞沟槽侧壁之间的绝缘栅氧化层；以及形成在所述多晶硅层和所述填充金属层之间的绝缘氧化层。

优选地，所述填充金属层与源极金属层或漏极金属层直接接触。

优选地，所述元胞设置在半导体基板内，所述元胞包括与所述半导体基板导电类型相同和/或不同的掺杂区，所述掺杂区通过金属材料层与源极金属层或漏极金属层连接。

优选地，所述金属材料层与所述填充金属层绝缘间隔。

优选地，所述金属材料层与所述填充金属层之间通过绝缘栅氧化层绝缘设置。

优选地，所述金属材料层与所述填充金属层的材质相同。

优选地，所述元胞设置在半导体基板内，所述元胞沟槽的底部与所述半导体基板之间形成有阱区，且所述填充金属层与所述阱区之间绝缘设置。

同时，在本发明中还提供了一种沟槽型功率器件的形成方法，所述器件包括有若干个元胞，形成所述元胞包括以下步骤：

刻蚀形成元胞沟槽；

在所述元胞沟槽的内壁上生长绝缘栅氧化层；

在所述绝缘栅氧化层上，所述元胞沟槽的侧壁上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上，形成包覆所述多晶硅层的绝缘氧化层；

在所述绝缘氧化层上形成填充金属层，充满所述元胞沟槽。

优选地，形成所述元胞的步骤中，在生长绝缘栅氧化层之前，还包括对元胞沟槽底壁进行离子注入，以形成阱区。

应用本发明的沟槽型功率器件及其形成方法，通过在元胞沟槽的侧壁上形成多晶硅(栅)，形成多晶硅-填充金属层-多晶硅的复合结构，有利于改善器件使用过程中的Cgc反向电容，改善芯片开关特性，同时能降低开关损耗。