[发明专利]一种功率开关器件结构及其制作方法

说明书

本发明提供一种功率开关器件结构及其制作方法，该功率开关器件结构包括漏极层、衬底、第一导电类型外延层、层间介质层、源极层及栅极层，其中外延层中含有栅极沟槽与耐压沟槽；所述栅极沟槽中的第一控制栅层与第二控制栅层电连接至所述栅极层，屏蔽栅层、第二导电类型体区及第一导电类型源区电连接至所述源极层，所述耐压沟槽中的第一导电层、第二导电层、第三导电层、所述耐压沟槽左侧第二导电类型体区及所述耐压结构右侧的第二导电类型体区电连接至所述源极层。本发明的功率开关器件结构中的沟槽栅结构能够降低栅漏电容Cgd，耐压结构能够增大漏源电容Cds及增强器件的耐压能力，进而有效的提高了功率开关器件的抗漏极电压震荡能力和耐压能力。

技术领域

本发明属于半导体器件领域，涉及一种功率开关器件结构及其制作方法。

背景技术

在功率应用场合，金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)作为开关管得到了广泛应用，现有的常用技术是沟槽式结构，该结构在降低导通电阻的同时具有较高的击穿电压，但存在栅漏电容过大导致的动态损耗较大的问题；分裂栅沟槽式(Spilt Gate Trench，简称SGT)金属氧化物半导体场效应晶体管器件将普通沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管的沟槽型栅极通过介质隔离分离为两个栅极，通过左右结构或上下结构将其中一个栅极与源极电位相连，减少栅漏交叠面积来达到降低米勒电容Cgd，提高器件开关速度，达到降低器件动态损耗的目的。因此，分裂栅沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管器件在中低压应用场合得到了广泛的应用。但是，目前多数分裂栅沟槽式金属氧化物半导体场效应晶体管器件由于抗漏极电压震荡的能力和耐压能力的限制，在高速开关应用场合容易发生失效，从而影响电器的正常运行。

因此，在半导体设计及制造领域急需开发出一款抗漏极电压震荡的能力强和耐压能力高的功率开关器件。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功率开关器件结构及其制作方法，用于解决现有技术中功率开关器件的抗漏极电压震荡能力弱，耐高压能力差的问题。

为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供了一种功率开关器件结构，所述功率开关器件包括：

叠层结构，包括在垂直方向上依次堆叠的漏极层、衬底、第一导电类型外延层、层间介质层、源极层及栅极层；

沟槽栅结构，包括栅极沟槽及位于所述栅极沟槽中的场板、第一控制栅层、第二控制栅层、屏蔽栅层、第一栅介质层及第二栅介质层，其中，所述栅极沟槽自所述外延层顶面开口，并往所述外延层的底面方向延伸，但未贯穿所述外延层的底面；所述场板位于所述栅极沟槽底部；所述第一控制栅层、所述第二控制栅层及所述屏蔽栅层均位于所述场板上方，且所述屏蔽栅层在水平方向上位于所述第一控制栅层与所述第二控制栅层之间，所述第一控制栅层与所述第二控制栅层的底面均高于所述屏蔽栅的底面，所述第一控制栅层与所述第二控制栅层分别通过第一接触孔与第二接触孔电连接至所述栅极层，所述屏蔽栅层通过第三接触孔电连接至所述源极层；所述第一栅介质层包围所述第一控制栅层的侧面与底部，所述第二栅介质层包围所述第二控制栅层的侧面与底部；

第二导电类型体区，位于所述外延层的顶部并分布于所述沟槽栅结构左右两侧，且所述体区的底面不低于所述第一控制栅层及第二控制栅层的底面；

第一导电类型源区，位于所述体区的顶部并通过第四接触孔电连接至所述源极层，且所述源区的底面不低于所述底面。

可选地，所述第一控制栅层的材质包括多晶硅，所述第二控制栅层的材质包括多晶硅，所述屏蔽栅层的材质包括多晶硅。

可选地，所述第四接触孔在垂直方向上贯穿所述源区，并往下延伸至所述体区中。