[发明专利]沟槽栅超结器件及其制造方法

权利要求书

1.一种沟槽栅超结器件，沟槽栅超结器件的中间区域为电荷流动区，终端区环绕于所述电荷流动区的外周，过渡区位于所述电荷流动区和所述终端区之间；其特征在于：

电荷流动区包括由多个交替排列的N型柱和P型柱组成的超结结构；每一所述N型柱和其邻近的所述P型柱组成一个超结单元；

在沿所述超结结构的宽度方向上，电荷流动区的所述沟槽栅超结器件包括第一原胞；

各所述第一原胞中的P型柱分为沟道P型柱和浮空P型柱，各所述第一原胞包括一个沟道P型柱和一个以上的浮空P型柱；

在所述沟道P型柱的顶部两侧形成有延伸到对应的所述N型柱中的P型阱，在所述沟道P型柱两侧的所述P型阱的顶部表面形成有N+区组成的源区，所述沟道P型柱两侧的所述P型阱各和一个沟槽栅相对应；所述沟槽栅由填充于栅极沟槽中的多晶硅栅组成，在所述多晶硅栅和所述栅极沟槽的侧面和底部表面之间隔离有栅氧化层；所述沟槽栅的深度大于等于对应的所述P型阱的结深，各所述沟槽栅对相应的所述源区和所述P型阱侧面覆盖且被所述沟槽栅侧面覆盖的所述P型阱的表面用于形成垂直沟道；

所述沟道P型柱的顶部、所述沟道P型柱两侧的所述P型阱的顶部以及所述源区的顶部都通过接触孔连接到由正面金属层组成的源极；

所述浮空P型柱的顶部不形成所述P型阱且没有形成延伸到两侧的所述N型柱中的所述P型阱以及不形成沟道，所述浮空P型柱的顶部直接接触层间膜，所述浮空P型柱的顶部没有形成接触孔从而使所述浮空P型柱的顶部不和金属电极连接；在所述沟槽栅的深度范围内所述浮空P型柱都和邻近的所述N型柱直接侧面接触，在所述沟槽栅超结器件反偏时，由在所述沟槽栅的深度范围内所述浮空P型柱和邻近的所述N型柱的耗尽确定栅漏电容的下降速率；

所述第一原胞内的所述沟道P型柱和各浮空P型柱和对应的所述N型柱形成的交替排列结构的总宽度作为所述第一原胞的步进，所述第一原胞的步进大于所述超结单元的步进；通过较小的所述超结单元的步进使所述沟槽栅超结器件的耐压能力增加以及导通电阻降低，通过较大的所述第一原胞的步进提高所述沟槽栅超结器件的栅漏电容。

2.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述过渡区至少包括一个P型环，各所述沟道P型柱和所述P型环相连接，所述P型环的顶部通过接触孔连接到所述源极；

各所述浮空P型柱和所述P型环相连接或者不连接。

3.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述沟道P型柱的顶部、所述沟道P型柱两侧的所述P型阱的顶部以及所述源区的顶部对应的所述接触孔的底部都形成有由P+区组成的接触区。

4.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：所述沟槽栅完全形成于对应的所述N型柱的顶部，各所述沟槽栅的靠近所述沟道P型柱的侧面覆盖对应的所述P型阱并用于在所述P型阱的侧面表明形成垂直沟道，各所述沟槽栅的靠近所述浮空P型柱的侧面不和所述P型阱接触且不形成沟道；

或者，所述沟槽栅在横向上跨越对应的所述沟道P型柱和所述N型柱的接触面，所述沟槽栅的一个侧面位于所述沟道P型柱中，所述沟槽栅的另一个侧面位于所述N型柱中，位于所述N型柱中的所述沟槽栅的侧面覆盖对应的所述P型阱并用于在所述P型阱的侧面表明形成垂直沟道，位于所述沟道P型柱中的所述沟槽栅的侧面不和所述P型阱接触且不形成沟道。

5.如权利要求1所述的沟槽栅超结器件，其特征在于：在沿所述超结结构的长度方向上，各行所述P型柱都为连续结构，该连续结构为：对于每一行所述P型柱，该行所述P型柱的各处结构都为所述沟道P型柱或该行所述P型柱的各处结构都为所述浮空P型柱；

或者，在沿所述超结结构的长度方向上，各行所述P型柱具有分段结构，该分段结构为：对于每一行所述P型柱，该行所述P型柱的分成两段以上，两个相邻的所述P型柱的段中一段具有所述沟道P型柱的结构、另一段具有所述浮空P型柱的结构。