一種溝槽mosfet器件及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電子器件領域，涉及一種溝槽MOSFET器件及其制作方法。
【背景技術】
[0002]對于通常用在電力電子系統和電源管理中的半導體器件而言，功率金屬氧化物半導體場效應晶體管 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)，或絕緣柵場效應晶體管，被廣泛引入。
[0003]溝槽型功率MOSFET是繼MOSFET之后新發展起來的高效、功率開關器件，它采用溝槽型柵極結構場效應管，它不僅繼承了 MOS場效應管輸入阻抗高(多108Ω)、驅動電流小(0.1yA左右)的優點，還具有耐壓高、工作電流大、輸出功率高、跨導線性好、開關速度快等優良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管的優點集于一身，因此在開關電源、逆變器、電壓放大器、功率放大器等電路中獲得廣泛應用。因此，高擊穿電壓、大電流、低導通電阻是功率MOSFET的最為關鍵的指標。但是對功率MOSFET來說，幾乎不可以同時獲得高擊穿電壓和低導通電阻，從而達到在大電流工作時較小的功耗的目的，需要在擊穿電壓和導通電阻兩個指標上互相妥協。
[0004]為了盡可能優化器件結構達到較高的擊穿電壓和低導通電阻的目的，分裂柵溝槽功率場效應管(Split Gate M0SFET)應運而生。其主要是通過在溝槽下部集成一個與源極短接的屏蔽柵的場板效應來提高擊穿電壓。因此，在相同擊穿電壓的要求下，可以通過增大硅外延層的摻雜濃度來降低功率MOSFET的導通電阻，從而降低大電流工作時的功耗。
[0005]如今，功率器件的元胞區已經能夠通過設計使其達到較高的耐壓水平，但是在實際的生產過程中，還需要考慮晶體管的邊緣區域，對于垂直器件來說，一個芯片的邊緣部分的元胞除了要承受垂直方向上的電壓外還要承受水平方向上的電壓，因此器件的終端邊緣區域成為制約整個器件擊穿電壓的一個不可忽視的因素。
[0006]因此，提供一種新的溝槽MOSFET器件及其制作方法，以提高中壓MOSFET終端區的耐壓能力，從而提高晶體管的整體耐壓能力，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題。
【發明內容】
[0007]鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種溝槽MOSFET器件及其制作方法，用于解決現有技術中溝槽MOSFET器件的終端區耐壓能力不高的問題。
[0008]為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種溝槽MOSFET器件，包括N型重摻雜襯底及形成于所述N型重摻雜襯底上的N型輕摻雜外延層；所述N型輕摻雜外延層中形成有若干元胞區溝槽結構及若干終端區溝槽結構，其中:所述終端區溝槽結構的深度大于所述元胞區溝槽結構的深度。
[0009]可選地，所述終端區溝槽結構的深度比所述元胞區溝槽結構的深度大0.2?2 μ m0
[0010]可選地，所述終端區溝槽結構包括形成于溝槽內表面的溝槽氧化層及填充于溝槽內的多晶硅層。
[0011]可選地，所述元胞區溝槽結構包括形成于溝槽內表面的柵氧化層及填充于溝槽內的多晶硅層。
[0012]可選地，所述元胞區溝槽結構為分裂柵，包括屏蔽柵及形成于所述屏蔽柵上方的控制柵，所述屏蔽柵與所述控制柵之間通過絕緣層隔離。
[0013]可選地，在靠近終端區的若干元胞區溝槽結構中，至少一個元胞區溝槽結構的深度等于所述終端區溝槽結構的深度。
[0014]本發明還提供一種溝槽MOSFET器件的制作方法，至少包括以下步驟:
[0015]S1:提供一 N型重摻雜襯底，在所述N型重摻雜襯底上形成N型輕摻雜外延層；
[0016]S2:在所述N型輕摻雜外延層上形成一硬掩膜層，并在位于元胞區及終端區的硬掩膜層中分別形成若干暴露出所述N型輕摻雜外延層的開口 ；
[0017]S3:在所述硬掩膜層表面形成覆蓋所述元胞區的掩蔽層，然后對所述終端區進行刻蝕，將位于所述終端區并被所述開口暴露的所述N型輕摻雜外延層往下刻蝕預設深度；
[0018]S4:去除所述掩蔽層，以所述硬掩膜層為掩膜板，對所述N型輕摻雜外延層進行刻蝕，形成若干元胞區溝槽及若干終端區溝槽；其中，所述終端區溝槽的深度大于所述元胞區溝槽的深度；
[0019]S5:在所述元胞區溝槽及所述終端區溝槽中制作元胞區溝槽結構及終端區溝槽結構。
[0020]可選地，所述掩蔽層為光刻膠。
[0021]可選地，于所述步驟S3中，所述預設深度為0.2?2 μπι。
[0022]本發明還提供另一種溝槽MOSFET器件的制作方法，至少包括以下步驟:
[0023]S1:提供一 N型重摻雜襯底，在所述N型重摻雜襯底上形成N型輕摻雜外延層；
[0024]S2:在所述N型輕摻雜外延層上形成一硬掩膜層，并在位于元胞區及終端區的硬掩膜層中分別形成若干開口 ；所述開口未貫穿所述硬掩膜層，所述開口底部殘留有預設厚度的硬掩膜層；
[0025]S3:在所述硬掩膜層表面形成覆蓋所述元胞區的掩蔽層，然后對所述終端區進行刻蝕，將位于所述終端區的所述開口底部殘留的硬掩膜層去除，暴露出所述N型輕摻雜外延層；
[0026]S4:去除所述掩蔽層，以所述硬掩膜層為掩膜板，對所述N型輕摻雜外延層進行刻蝕，形成若干元胞區溝槽及若干終端區溝槽；其中，所述終端區溝槽的深度大于所述元胞區溝槽的深度；
[0027]S5:在所述元胞區溝槽及所述終端區溝槽中制作元胞區溝槽結構及終端區溝槽結構。
[0028]可選地，所述硬掩膜層的材料為氧化硅，于所述步驟S2中，所述預設厚度為1000 ?2000 埃。
[0029]本發明還提供另一種溝槽MOSFET器件的制作方法，至少包括以下步驟:
[0030]S1:提供一 N型重摻雜襯底，在所述N型重摻雜襯底上形成N型輕摻雜外延層；
[0031]S2:在所述N型輕摻雜外延層上形成一硬掩膜層，并在所述硬掩膜層中分別形成若干暴露出所述N型輕摻雜外延層的元胞區開口及終端區開口 ；其中，所述終端區開口的寬度大于所述元胞區開口的寬度；
[0032]S3:以所述硬掩膜層為掩膜板，對所述N型輕摻雜外延層進行刻蝕，形成若干元胞區溝槽及若干終端區溝槽；其中，所述終端區溝槽的深度大于所述元胞區溝槽的深度；
[0033]S4:在所述元胞區溝槽及所述終端區溝槽中制作元胞區溝槽結構及終端區溝槽結構。
[0034]可選地，所述終端區開口的寬度比所述元胞區開口的寬度大0.2?0.5 μ m。
[0035]如上所述，本發明的溝槽MOSFET器件及其制作方法，具有以下有益效果:⑴本發明的溝槽MOSFET器件中，所述終端區溝槽結構的深度大于所述元胞區溝槽結構的深度，由于器件工作時反型層形成于溝槽柵表面，較深的終端區溝槽結構可以延長反型層的長度，使得終端區溝槽結構周圍的耗盡程度更高，從而有助于提升中壓M0SFET( > 150V)終端區的耐壓能力；(2)終端區溝槽結構的溝槽氧化層采用厚氧化層(2000?6000埃)，可以進一步提高終端區耐壓能力；(3)元胞區溝槽結構既可采用常規的溝槽柵結構，也可以采用耐壓能力更高的分裂柵結構，從而滿足不同的性能要求。
【附圖說明】
[0036]圖1顯示為本發明的溝槽MOSFET器件在實施例一中的結構剖視圖。
[0037]圖2顯示為本發明的溝槽MOSFET器件在實施例二中的結構剖視圖。
[0038]圖3顯示為本發明的溝槽MOSFET器件的制作方法于實施例三中的工藝流程圖。
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