[发明专利]深沟槽MOSFET终端结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种深沟槽MOSFET终端结构及其制作方法。深沟槽MOSFET终端结构包括：衬底、外延层、氧化层、多晶硅层、体区、漏极金属和多个沟槽掩埋式场限环(buried guard ring)；外延层远离衬底的一侧包括多个沟槽；氧化层位于沟槽内；多晶硅层内嵌于氧化层中，氧化层暴露多晶硅层远离衬底的表面；场限环与沟槽一一对应，场限环位于对应的沟槽的底部；沿MOSFET终端结构远离MOSFET有源区的方向，外延层上的上述多个沟槽依次排列，且该多个沟槽的沟槽深度呈减小趋势；从而改善了终端field crowding,优化了电场分布，提高了终端效能，进而提高了器件可靠性。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种深沟槽MOSFET终端结构及其制作方法。

背景技术

功率半导体器件的设计中，终端保护区设计非常重要。好的终端设计中，器件击穿点应落在有源区，而不是终端保护区。出于器件性能考量，深沟槽器件在功率半导体器件中占有比率越来越大。但由于电场分布原因，传统终端设计难以取得好的效果。

深沟槽器件终端设计中采取不同形式的深沟道场限环或是深注入终端结已起到保护有源区的作用。然而，现有场限环或者终端结的效能有限，对器件参数波动的敏感度也偏高；由于工艺波动，可能设计的终端保护击穿是应该高于有源区的，结果却低于有源区，对器件的可靠性造成影响；或者为了确保效能，要牺牲面积(从而牺牲器件性能)来达到较好的终端保护。

发明内容

本发明提供了一种深沟槽MOSFET终端结构及其制作方法，以在减小终端面积的同时提高终端效能，从而提高器件可靠性。

第一方面，本发明实施例提供的深沟槽MOSFET终端结构包括：

衬底和外延层，所述外延层位于所述衬底的一侧，所述外延层远离所述衬底的一侧包括多个沟槽，沿MOSFET终端结构远离MOSFET有源区的方向所述多个沟槽依次排列；

氧化层和多晶硅层，所述氧化层位于所述沟槽内，所述多晶硅层内嵌于所述氧化层中，所述氧化层暴露所述多晶硅层远离所述衬底的表面；

体区，所述体区形成于所述外延层远离所述衬底的一端中，所述体区位于所述沟槽的两侧；

漏极金属，所述漏极金属位于所述衬底远离所述外延层的一侧；

多个场限环，所述场限环与所述沟槽一一对应，所述场限环位于对应的所述沟槽的底部的所述外延层内；其中，沿MOSFET终端结构远离MOSFET有源区的方向，所述多个沟槽的沟槽深度呈减小趋势。

可选的，所述外延层远离所述衬底的一侧包括至少两个所述沟槽；沿MOSFET终端结构远离MOSFET有源区的方向，所述至少两个沟槽的沟槽深度依次减小。

可选的，所述外延层远离所述衬底的一侧包括至少三个所述沟槽；沿MOSFET终端结构远离MOSFET有源区的方向，前两个所述沟槽的沟槽深度相同，第三个及其之后的所述沟槽的沟槽深度相同，前两个所述沟槽的沟槽深度大于第三个所述沟槽的沟槽深度。

可选的，所述源区、所述外延层和所述衬底的掺杂离子的类型相同；所述体区和所述场限环的掺杂离子的类型相同。

第二方面，本发明实施例还提供了一种半导体器件，包括：有源区和如上述第一方面所述的深沟槽MOSFET终端结构；所述有源区位于所述半导体器件的中心，所述深沟槽MOSFET终端结构作为所述半导体器件的终端保护区，所述终端保护区位于所述有源区的外圈且环绕包围所述有源区。

第三方面，本发明实施例还提供了一种深沟槽MOSFET终端结构的制作方法，包括：

提供衬底，并在所述衬底的一侧形成外延层，以及在所述外延层远离所述衬底的一侧形成多个沟槽，其中，沿MOSFET终端结构远离MOSFET有源区的方向所述多个沟槽依次排列，并且所述多个沟槽的沟槽深度呈减小趋势；沟槽间距呈等距或增大趋势。