[发明专利]一种具有超结结构的平面型功率MOSFET器件及其制造方法

说明书

本发明涉及超结结构半导体技术领域，且公开了一种具有超结结构的平面型功率MOSFET器件及其制造方法，包括半导体基板和主板，所述半导体基板包括规则排布的五组np组合柱及位于所述np组合柱底部的n+漏极层，所述五组np组合柱的顶部设有表面n层，所述表面n层上设有半导体，该具有超结结构的平面型功率MOSFET器件及其制造方法，通过在器件制作完成进行安装使用时，将n+漏极层底部的保持框通过平衡板对应主板上安装螺孔的位置进行压持，通过旋紧螺栓使平衡板与主板进行固定，使得MOSFET器件在安装后可保持稳定，避免在后续其他器件的安装操作时碰撞到MOSFET器件后导致针脚弯曲甚至断裂，保证了MOSFET器件的正常使用，适用性较高。

技术领域

本发明涉及超结结构半导体技术领域，具体为一种具有超结结构的平面型功率MOSFET器件及其制造方法。

背景技术

MOSFET器件是一种多数载流子器件，其具有双极型器件所不具备的输入阻抗高、开关速度快的特点和优势。由于MOSFET没有少数载流子存储的问题，因此，其开关延迟特性主要是因为寄生电容的充电和放电。

一般而言，评估功率MOSFET器件的寄生电容通常包括：输入电容(Ciss)、输出电容(Coss)、反馈电容(Crss)。输入电容是栅源寄生电容(Cgs)与栅漏寄生电容(Cgd)之和，即Ciss＝Cgs+Cgd；输出电容是漏源寄生电容(Cds) 与栅漏寄生电容之和，即Coss＝Cds+Cgd；反馈电容也称为米勒电容，Crss＝Cgd。功率MOSFET是电压驱动型器件，其栅极驱动电压由0V上升至指定电压(如 12V)的过程可以理解为其体内寄生电容充电的过程，寄生电容越大，其所需的充电电荷Qg越多，相应的开通速度也就越慢，同时，还会带来开通损耗变大的不利影响；同理，关断时的关断速度和关断损耗亦是由寄生电容的放电过程所决定。在整个开关过程中，米勒电容Crss及其所对应的栅漏电荷(Qgd) 将会起到主导作用，因此，若能降低Cgd，就可提高开关速度、降低开关损耗。

在中国发明专利申请公开说明书CN102270663B中公开的一种具有超结结构的平面型功率MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯视平面上，包括位于半导体基板的元胞区和终端保护区，所述终端保护区位于元胞区的外圈，且终端保护区环绕包围元胞区；所述元胞区内包括若干规则排布且相互并联连接的元胞；在所述MOSFET器件的截面上，半导体基板具有相对应的第一主面与第二主面，所述第一主面与第二主面间包括第一导电类型漂移层；在半导体基板的第一导电类型漂移层内包括若干对具有第一导电类型的第一柱和具有第二导电类型的第二柱；所述第一柱与第二柱沿着电流流通方向在半导体基板的第一导电类型漂移层内延伸；在垂直电流流通的方向上，由所述第一柱和第二柱构成的多对PN柱交替连接设置，在半导体基板内形成超结结构；其特征是：在所述MOSFET器件的截面上，所述元胞区内包括位于第一导电类型漂移层内的第二导电类型层，所述第二导电类型层与所述第二导电类型层下方的第二导电类型第二柱相连接，相邻的第二导电类型层间通过第一导电类型漂移层隔离，第二导电类型层内设有第一导电类型注入区；所述相邻第二导电类型层之间的第一导电类型漂移层正上方对应的第一主面上设置有第二栅氧化层区，所述第二栅氧化层区的宽度不大于第一导电类型漂移层内相邻第二导电类型层之间的水平距离；第二栅氧化层区的两侧设有第一栅氧化层区，所述第二栅氧化层区的厚度大于第一栅氧化层区的厚度；第一栅氧化层区与相应的第二导电类型层及所述第二导电类型层内的第一导电类型注入区部分交叠接触；在半导体基板的第一主面上，靠近第二栅氧化层区一侧，第二导电类型层包覆第二导电类型层内的第一导电类型注入区的水平距离小于第一栅氧化层区的宽度；所述第一栅氧化层区及第二栅氧化层区上均覆盖有导电多晶硅，所述导电多晶硅上设有绝缘介质层，所述绝缘介质层覆盖于相应的导电多晶硅上并包覆相应的第一栅氧化层区、第二栅氧化层区及导电多晶硅；在半导体基板的第一主面上，相邻的绝缘介质层间设有源极引线孔，所述源极引线孔内填充有源极金属，所述源极金属与导电多晶硅间通过绝缘介质层隔离，且所述源极金属同时与第一导电类型注入区及第二导电类型层欧姆接触，该发明优点为：1、在元胞区内，采用两种厚度的栅氧化层，第一栅氧化层区与其下方的第二导电类型层、第一导电类型注入区一起形成了所述MOSFET器件的沟道区，由于第一栅氧化层区的厚度比较薄，因此，栅极对于漏源电流的控制力与普通MOSFET相比并未有明显变化，器件的跨导、阈值电压等性能没有明显改变。2、在元胞区内，第二栅氧化层区下方由于并未形成器件的沟道，因此不会对跨导、阈值电压带来影响；同时，第二栅氧化层区的厚度较厚可以大大降低器件的寄生栅氧电容Cox，从而降低米勒电容，使得器件的开关速度加快，开关损耗降低。3、本发明结构工艺流程简单易行，第一栅氧化层区的厚度与第二栅氧化层区的厚度可以依照指定目标方便设置，同时，第二栅氧化层区的宽度也可由对应层次的设计尺寸方便设置，便于推广至大生产。4、本发明结构适用范围广，对于使用平面工艺制作的功率 MOSFET都可行，如平面型的普通DMOS，平面型的超结(Super Junction) MOSFET，平面型的IGBT。