[发明专利]一种横向沟槽型MOSFET器件及其制备方法

摘要

一种横向沟槽型MOSFET器件，属于半导体功率器件技术领域。本发明通过在一个栅极结构周侧形成多晶硅区或肖特基接触金属区，并使得多晶硅区或肖特基接触金属区与漂移区形成具有整流特性的异质结或者肖特基接触。由于异质结或者肖特基接触为多子器件且导通压降相较传统寄生二极管更低，故可以优化器件的反向恢复特性，且实现优异的第三象限通态性能；相对于体外反并联二极管方式，显著减小了电子电力系统体积，降低封装成本，减少互联线及互联线所带来的寄生效应，从而提高了系统的可靠性。同时，针对器件栅介质电场过高问题进行了优化设计，使得器件长久应用可靠性能得以提升。此外，本发明器件的制备方法简单可控、易于实现，促进了半导体功率器件在众多实际应用中的推广。

主权项

1.一种横向沟槽型MOSFET器件，其特征在于：其元胞结构包括第二导电类型半导体衬底(14)和设置在第二导电类型半导体衬底(14)背面的衬底电极(15)；所述第二导电类型半导体衬底(14)的正面设置有上下表面平齐且左右相邻的第一导电类型半导体掺杂区(11)和第一导电类型半导体漂移区(12)，第一导电类型半导体掺杂区(11)的掺杂浓度高于第一导电类型半导体漂移区(12)的掺杂浓度；在第一导电类型半导体漂移区(12)的顶层设置有第一导电类型半导体漏区(13)，所述第一导电类型半导体漏区(13)的上表面设置有漏极金属(3)；在第一导电类型半导体掺杂区(11)远离漏极金属(3)一侧的顶层设置有窄禁带半导体区(4)，窄禁带半导体区(4)的上、下表面与第一导电类型半导体掺杂区(11)平齐，窄禁带半导体区(4)与第一导电类型半导体掺杂区(11)在其接触界面形成具有整流特性的异质结；窄禁带半导体区(4)的上表面设置有第一源极金属(1a)；窄禁带半导体区(4)靠近漏极金属(3)一侧的顶层设置有第一栅极结构；在第一导电类型半导体掺杂区(11)顶层还设置有与第一栅极结构对称的第二栅极结构以及设置在两个栅极结构之间的台面结构；所述第一栅极结构和第二栅极结构均为沟槽栅结构，包括沟槽型栅电极(6a、6b)、设置在栅电极(6a、6b)周侧的栅介质层(5a、5b)以及设置在栅电极(6a、6b)上表面的栅极金属(2a、2b)；所述台面结构包括第二导电类型半导体Base区(9)、第一导电类型半导体源区(7)和第二导电类型半导体接触区(8)，第一导电类型半导体源区(7)和第二导电类型半导体接触区(8)设置在第二导电类型半导体Base区(9)顶层且第二导电类型半导体接触区(8)通过两侧的第一导电类型半导体源区(7)与栅极结构接触；第二导电类型半导体接触区(8)及其两侧的第一导电类型半导体源区(7)的上表面设置有第二源极金属(1b)；在第一导电类型半导体掺杂区(11)顶层还设置沿器件纵向剖面呈“L”型的第二导电类型半导体深区(10)，第二导电类型半导体深区(10)延伸至第二栅极结构的底端以包围第二栅极结构靠近第一导电类型半导体漏区(13)的尖端；第二导电类型半导体深区(10)的上表面设置有第三源极金属(1c)；第一源极金属(1a)、第二源极金属(1b)和第三源极金属(1c)相互连接；两个栅极金属(2a、2b)相互连接；源极金属(1a、1b、1c)、栅极金属(2a、2b)以及漏极金属(3)通过介质层相互隔离。