[发明专利]屏蔽栅沟槽功率器件及其制造方法

摘要

本发明公开了一种屏蔽栅沟槽功率器件，包括：器件单元区，栅极总线区，终端区，栅极总线区的沟槽为器件单元区的沟槽的延伸结构，终端区的沟槽环绕在器件单元区的周侧，三个区域中的沟槽内形成的栅极结构工艺相同。器件单元区的栅极结构中，屏蔽电极纵向贯穿整个沟槽，沟槽栅电极为屏蔽电极的顶部两侧。将形成于沟槽的顶部表面和侧面的场氧层的厚度设置为大于接触孔的宽度，使得栅极对应的接触孔直接落在栅极总线区的沟槽栅电极表面，从而使得三个区域的场氧层和沟槽栅电极都为通过全面回刻得到的结构。本发明还公开了一种屏蔽栅沟槽功率器件的制造方法。本发明能减少光刻层次，降低工艺成本。

主权项

1.一种屏蔽栅沟槽功率器件，其特征在于，包括：器件单元区，栅极总线区，终端区；在俯视面上，所述栅极总线区位于所述器件单元区外侧，所述终端区环绕在所述器件单元区和所述栅极总线区的周侧；所述器件单元区由多个原胞周期性排列组成，各所述原胞的栅极结构包括：第一沟槽，形成于第一导电类型外延层中，所述第一导电类型外延层形成于第一导电类型半导体衬底表面；在所述第一沟槽的底部表面和内侧表面形成有未将所述第一沟槽完全填充的场氧层；形成有所述场氧层的所述第一沟槽被电极材料层完成填充并由该电极材料层组成屏蔽电极；沟槽栅电极的形成区域位于所述屏蔽电极的顶部两侧，在所述沟槽栅电极的形成区域内的所述场氧层被自对准刻蚀去除，所述沟槽栅电极由填充于所述沟槽栅电极的形成区域的第一沟槽中的电极材料层组成；所述沟槽栅电极通过栅极间隔离介质膜和所述屏蔽电极隔离；所述沟槽栅电极和所述第一沟槽的侧面之间隔离有栅介质膜；沟道区由形成于所述第一导电类型外延层中的第二导电类型阱组成，所述沟槽栅电极在纵向上穿过所述沟道区且被所述沟槽栅电极侧面覆盖的所述沟道区的表面用于形成沟道；所述沟道区底部的所述第一导电类型外延层组成漂移区；源区由形成于所述沟道区表面的第一导电类型重掺杂区组成；所述器件单元区的各所述第一沟槽以及形成于各所述第一沟槽中的所述场氧层、所述屏蔽电极、所述沟槽栅电极、所述栅介质膜和所述栅极间隔离介质膜都延伸到所述栅极总线区中并组成所述栅极总线区的栅极结构；所述终端区包括一根以上的第二沟槽，所述第二沟槽呈环形结构环绕在所述器件单元区和所述栅极总线区的周侧，所述第二沟槽和各所述第一沟槽同时形成，各所述第二沟槽之间有间隔；各所述第一沟槽延伸到所述终端区中并和最内侧的所述第二沟槽相连通从而使各所述第一沟槽呈封闭式结构；或者，各所述第一沟槽延伸到所述终端区中并和最内侧的所述第二沟槽相隔离从而使各所述第一沟槽呈非封闭式结构；在各所述第二沟槽中也形成有所述场氧层、所述屏蔽电极、所述沟槽栅电极、所述栅介质膜和所述栅极间隔离介质膜，且各所述第二沟槽中的所述场氧层、所述屏蔽电极、所述沟槽栅电极、所述栅介质膜和所述栅极间隔离介质膜和所述第一沟槽中的所述场氧层、所述屏蔽电极、所述沟槽栅电极、所述栅介质膜和所述栅极间隔离介质膜都分别采用相同的工艺同时形成；各所述源区通过穿过层间膜的接触孔连接到由正面金属层图形化形成的源极；在所述栅极总线区的顶部形成有由所述正面金属层图形化形成的栅极，所述栅极总线区的所述屏蔽电极两侧的所述沟槽栅电极的顶部分别通过一个接触孔连接到所述栅极，所述器件单元区的所述沟槽栅电极通过连接所述栅极总线区的所述沟槽栅电极并通过所述栅极总线区的所述沟槽栅电极的顶部的接触孔和所述栅极相连；所述场氧层的厚度大于所述接触孔的宽度，使得所述栅极对应的接触孔直接落在所述栅极总线区的所述沟槽栅电极表面，从而使得所述器件单元区、所述栅极总线区以及所述终端区中的所述场氧层和所述沟槽栅电极都为通过全面回刻得到的结构。