[实用新型]带沟槽栅结构的深槽超结MOSFET器件

说明书

本实用新型涉及功率器件技术领域，尤其涉及一种带沟槽栅结构的深槽超结MOSFET器件，其结构包括N+型衬底、N‑型外延层、P型柱深槽结构、P型体区、P+有源区、N+有源区、栅极氧化层、多晶硅栅极、介质层、源极金属；本实用新型所述的带沟槽栅结构的深槽超结MOSFET器件采用沟槽栅结构，且沟槽栅位于P型柱深槽结构正上方，P型柱深槽结构位于N‑外延层内，该结构既保留了深槽超结MOSFET器件横向耗尽快，耐压高的特点，同时又具有沟槽栅屏蔽JFET电阻的特点，从而提高了超结MOSFET器件的功率密度。

技术领域

本实用新型涉及功率器件技术领域，尤其涉及一种带沟槽栅结构的深槽超结MOSFET器件。

背景技术

目前现有的普通VDMOS器件，其结构如图1所示，包括N+型衬底11、N-型外延层12、P型体区(即pbody)13、P+有源区14、N+有源区15、栅氧化层16、多晶硅栅极(即poly gate)17、介质层18和源极金属19，这种结构的VDMOS器件需要提高耐压值时，一般通过增加N-型外延层的电阻率和N-型外延层的厚度实现，但这种方法会导致导通电阻的增加，降低器件的性能。因此，在需要较高耐压的场合，普遍用平面栅深槽超结MOSFET器件代替普通的VDMOS器件。

目前现有的平面栅深槽超结MOSFET器件的结构如图2所示，包括N+型衬底21、N-型外延层22、P型柱深槽结构(即Ptype trench pillar)23、P型体区(pbody)24、P+有源区25、N+有源区26、平面栅氧化层27、多晶硅栅极(即poly gate)28、介质层29和源极金属20。平面栅深槽超结通过在器件内部引入P型柱深槽结构，P型柱深槽结构与N-型外延层之间的PN结反偏时，P型柱深槽结构可以加速N-型外延层耗尽速度，从而可以在更低电阻率的N-外延层中实现高耐压低导通的效果。但平面栅深槽超结的P型体区引入了JFET电阻，P型体区之间的距离越近，JFET电阻对导通电阻的影响越大，需要通过增加注入的方式来缓解导通电阻的升高。P型体区之间的JFET效应制约了P型柱深槽结构的间距减小，制约了N-外延电阻率的进一步减小，制约了同等耐压下导通电阻的进一步降低，制约了超结功率密度的提升。

实用新型内容

针对现有技术中的问题，本实用新型提供一种带沟槽栅结构的深槽超结MOSFET器件。

为实现以上技术目的，本实用新型的技术方案是：

一种带沟槽栅结构的深槽超结MOSFET器件，包括N+型衬底；

所述N+型衬底上表面形成有N-型外延层；

所述N-型外延层内部中部形成有多个P型柱深槽结构，所述P型柱深槽结构包括柱形深槽结构和位于柱形深槽结构内的P型多晶硅，所述P型柱深槽结构的方向为自N-型外延层顶部向下，相邻的P型柱深槽结构之间相分离；

所述N-型外延层内部上部形成有多个沟槽栅结构，每个沟槽栅结构位于P形柱深槽结构的上方且相邻的沟槽栅结构之间相分离，所述沟槽栅结构包括沟槽结构和N型多晶硅栅极，所述沟槽结构的内表面形成有栅极氧化层，所述N型多晶硅栅极位于沟槽结构内；

所述N-型外延层内部上部形成有P型体区，所述P型体区位于相邻的沟槽栅结构之间，所述P型体区的结深不超过沟槽栅结构的底部，所述P型体区的顶部沿水平方向依次形成有N+有源区、P+有源区、N+有源区；

所述沟槽栅结构、N+有源区、P+有源区的上方形成有金属层，所述金属层与沟槽栅结构之间形成有介质层，所述金属层与N+有源区、P+有源区连接，形成源极金属。

从以上描述可以看出，本实用新型具备以下优点：