[发明专利]低成本高性能沟槽型功率半导体器件及其制备方法

权利要求书

1.一种低成本高性能沟槽型功率半导体器件，包括具有第一导电类型的半导体衬底、设置于所述半导体衬底中心区的元胞区以及设置于半导体衬底上且位于元胞区外圈的终端区；所述元胞区内的元胞采用沟槽结构；其特征是：

在所述功率半导体器件的俯视平面上，元胞区的元胞包括呈环状的衬底元胞第二沟槽以及若干位于所述环状的衬底元胞第二沟槽内圈的衬底元胞第一沟槽，终端区位于环状的衬底元胞第二沟槽的外圈；

在所述功率半导体器件的截面上，在衬底元胞第一沟槽的两侧设置衬底第二导电类型基区以及位于所述衬底第二导电类型基区上方的衬底第一导电类型源区，衬底第二导电类型基区位于衬底元胞第一沟槽、衬底元胞第二沟槽相应槽底的上方，且衬底第二导电类型基区、衬底第一导电类型源区均与所邻近的衬底元胞第一沟槽相应的侧壁接触；

在所述功率半导体器件的截面上，在衬底元胞第二沟槽邻近衬底元胞第一沟槽的外侧壁与相应的衬底第二导电类型基区以及衬底第一导电类型源区接触，衬底元胞第二沟槽邻近终端区的侧壁与终端区之间设置至少一个衬底第二导电类型注入区，且衬底元胞第二沟槽邻近终端区的外侧壁与邻近的衬底第二导电类型注入区接触，衬底第二导电类型注入区在半导体衬底内的深度大于衬底元胞第一沟槽、衬底元胞第二沟槽在所述半导体衬底内的深度；

在半导体衬底正面的上方设置衬底正面元胞金属层，所述衬底正面元胞金属层能与衬底第二导电类型基区、衬底第一导电类型源极区以及与衬底元胞第二沟槽侧壁接触的衬底第二导电类型注入区欧姆接触；

与衬底元胞第二沟槽侧壁接触的衬底第二导电类型注入区与所述衬底元胞第二沟槽邻近终端区侧壁接触的衬底第一导电类型源区以及衬底第二导电类型基区接触。

2.根据权利要求1所述的低成本高性能沟槽型功率半导体器件，其特征是：在衬底元胞第一沟槽、衬底元胞第二沟槽相应的内侧壁以及底壁均覆盖有衬底元胞绝缘氧化层，且在衬底元胞第一沟槽、衬底元胞第二沟槽内还填充有衬底元胞沟槽多晶硅；填充在衬底元胞第一沟槽内的衬底元胞沟槽多晶硅通过所填充衬底元胞第一沟槽内的衬底元胞绝缘氧化层与所填充的衬底元胞第一沟槽的内侧壁以及底壁绝缘隔离，填充在衬底元胞第二沟槽内的衬底元胞沟槽多晶硅通过所填充衬底元胞第二沟槽内的衬底元胞绝缘氧化层与所填充的衬底元胞第二沟槽的内侧壁以及底壁绝缘隔离；

衬底元胞第一沟槽、衬底元胞第二沟槽相对应的槽口通过覆盖半导体衬底正面上的衬底绝缘介质层覆盖，且衬底元胞第一沟槽内的衬底元胞沟槽多晶硅、衬底元胞第二沟槽内的衬底元胞沟槽多晶硅通过衬底绝缘介质层能与衬底正面元胞金属层绝缘隔离。

3.根据权利要求2所述的低成本高性能沟槽型功率半导体器件，其特征是：所述衬底正面元胞金属层支撑在衬底绝缘介质层上，且在衬底绝缘介质层上还设置衬底正面终端金属层，所述衬底正面终端金属层、衬底正面元胞金属层通过衬底金属钝化层间隔，且衬底金属钝化层支撑在所述衬底正面终端金属层与衬底正面元胞金属层上；

还包括贯通所述衬底金属钝化层的衬底钝化层窗口，通过衬底钝化层窗口能使得与所述衬底钝化层窗口对应的衬底正面元胞金属层露出。

4.根据权利要求1所述的低成本高性能沟槽型功率半导体器件，其特征是：在所述功率半导体器件的截面上，所述终端区包括至少一个衬底终端沟槽以及位于所述衬底终端沟槽两侧的衬底终端第二导电类型体区，所述衬底终端第二导电类型体区位于衬底终端沟槽、衬底元胞第一沟槽、衬底元胞第二沟槽相对应槽底的上方；

在衬底终端沟槽的侧壁以及底壁设置衬底终端绝缘氧化层，在设有衬底终端绝缘氧化层的衬底终端沟槽内填充有衬底终端沟槽多晶硅，所述衬底终端沟槽多晶硅通过衬底终端绝缘氧化层与所述衬底终端沟槽的侧壁以及底壁绝缘隔离；所述衬底终端沟槽的槽口由衬底绝缘介质层覆盖。