[发明专利]一种高可靠性功率MOSFET及其制造方法

权利要求书

1.一种高可靠性功率MOSFET，其特征在于，包括半导体基板，所述半导体基板的下层为第一导电类型衬底（1），上层为第一导电类型外延层（2），在所述第一导电类型外延层（2）的表面设有多条第一类沟槽（3）与一圈第二类沟槽（4），所述第一类沟槽（3）互相平行且间隔均匀地分布，所述第二类沟槽（4）环绕第一类沟槽（3）设置，在所述第一类沟槽（3）延伸的方向上，第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）连接，在所述第一类沟槽（3）垂直的方向上，第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）互相平行，所述第一类沟槽（3）所在的区域为有源区，所述第二类沟槽（4）与其外围区域为终端区，所述第二类沟槽（4）与其相邻且互相平行的第一类沟槽（3）之间的区域为过渡区，在所述有源区与过渡区的表面设有第二导电类型体区（5），在所述有源区内的第二导电类型体区（5）的表面设有第一导电类型源区（6）；

所述第一类沟槽（3）穿透第一导电类型源区（6）与第二导电类型体区（5）后进入第一导电类型外延层（2）内，所述第一类沟槽（3）的下半段设有第一屏蔽栅多晶硅（8），所述第一屏蔽栅多晶硅（8）与第一导电类型外延层（2）之间通过场氧层（10）隔离绝缘，所述第一类沟槽（3）的上半段设有第一栅极多晶硅（7），所述第一栅极多晶硅（7）与第一导电类型源区（6）、第二导电类型体区（5）和第一导电类型外延层（2）通过栅氧层（11）隔离绝缘，所述第一屏蔽栅多晶硅（8）与第一栅极多晶硅（7）通过层间介质（12）隔离绝缘；

所述第二类沟槽（4）的下半段设有第二屏蔽栅多晶硅（16），所述第二屏蔽栅多晶硅（16）与第一导电类型外延层（2）之间通过场氧层（10）隔离绝缘，所述第二类沟槽（4）的上半段设有第二类栅极多晶硅（9）与填充绝缘介质（13）；所述第二类栅极多晶硅（9）位于第二类沟槽（4）的靠近有源区的一侧，所述第二类栅极多晶硅（9）与第二导电类型体区（5）和第一导电类型外延层（2）通过栅氧层（11）隔离绝缘，所述第二类沟槽（4）的远离有源区的一侧设置有填充绝缘介质（13）；

在所述半导体基板的上方设有绝缘介质层（14），在所述绝缘介质层（14）的上方设有源极金属（15）与栅极金属（20），所述源极金属（15）通过位于绝缘介质层（14）内的第一类通孔（17），与有源区内的相邻的第一类沟槽（3）之间的第一导电类型源区（6）及第二导电类型体区（5）欧姆接触；

所述源极金属（15）通过位于绝缘介质层（14）内的第一类通孔（17），与过渡区内的第二导电类型体区（5）欧姆接触，所述源极金属（15）通过位于填充绝缘介质（13）内的第二类通孔（19）与第二屏蔽栅多晶硅（16）欧姆接触；所述栅极金属（20）通过位于绝缘介质层（14）内的第三类通孔（18）与第一栅极多晶硅（7）欧姆接触；

所述第二类沟槽（4）的宽度比第一类沟槽（3）的宽度至少宽0.2μm，所述第二类沟槽（4）的深度比第一类沟槽（3）深；

在所述第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）的连接处，所述第一栅极多晶硅（7）与第二类栅极多晶硅（9）电连接，第一屏蔽栅多晶硅（8）与第二屏蔽栅多晶硅（16）电连接；

所述场氧层（10）的厚度大于所述栅氧层（11）的厚度，所述栅氧层（11）的厚度为200~1000 Å，所述场氧层的厚度范围为1000~10000 Å；

所述第二类通孔（19）的靠近有源区一侧的边界与第二类栅极多晶硅（9）的间距是1000~10000Å；所述第二类通孔（19）的远离有源区一侧的边界与终端区内的第一导电类型外延层（2）的间距为1000~10000Å。

2.根据权利要求1中所述的高可靠性功率MOSFET，其特征在于，所述第二类通孔（19）在所述第二类沟槽（4）内是连续的。

3.根据权利要求1中所述的高可靠性功率MOSFET，其特征在于，所述第二类通孔（19）在所述第二类沟槽（4）内是不连续的，多个所述第二类通孔（19）均匀分布于第二类沟槽（4）内。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的高可靠性功率MOSFET，其特征在于，所述功率MOSFET为N型或P型功率MOSFET，当功率半导体器件为N型功率MOSFET时，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；当所述功率MOSFET为P型功率MOSFET时，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。

5.权利要求1所述的高可靠性功率MOSFET的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1、提供第一导电类型衬底（1），在所述第一导电类型衬底（1）上生长第一导电类型外延层（2），然后使用第一块光刻板刻蚀出第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）；

步骤S2、在第一导电类型外延层（2）的表面，以及第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）的底部与侧壁形成场氧层（10）；

步骤S3、淀积导电多晶硅，填充满第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）；

步骤S4、刻蚀导电多晶硅，形成第一屏蔽栅多晶硅（8）与第二屏蔽栅多晶硅（16）；

步骤S5、淀积二氧化硅，填充满第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）；

步骤S6、使用第二块光刻板刻蚀二氧化硅，在第一类沟槽（3）内形成层间介质（12），在第二类沟槽（4）的靠近有源区的一侧形成层间介质（12），在远离有源区的一侧形成填充绝缘介质（13）；

步骤S7、在第一导电类型外延层（2）的表面，以及第一类沟槽（3）与第二类沟槽（4）的侧壁形成二氧化硅构成的栅氧层（11）；

步骤S8、淀积导电多晶硅，然后刻蚀去除第一导电类型外延层（2）上方的导电多晶硅，形成第一栅极多晶硅（7）与第二类栅极多晶硅（9）；

步骤S9、注入第二导电类型杂质并退火，形成第二导电类型体区（5），然后注入第一导电类型杂质并激活，形成第一导电类型源区（6）；

步骤S10、淀积绝缘介质，形成绝缘介质层（14）；

步骤S11、刻蚀出第一类通孔（17）、第二类通孔（19）与第三类通孔（18）；

步骤S12、淀积金属并刻蚀金属，形成源极金属（15）和栅极金属（20）。