一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件及其制作方法技術

本發明專利技術提供一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件及其制作方法，該器件具有調節焊盤

【技術實現步驟摘要】
一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件及其制作方法


[0001]本專利技術屬于半導體
，涉及一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件及其制作方法
。

技術介紹

[0002]功率器件是一類用于電源管理
、
電能傳輸和高速開關控制等領域的器件
。
功率器件與普通的低頻信號放大器件不同，其主要用途是在較高電壓和電流下進行操作
。
[0003]根據操作原理，功率器件可以分為結型場效應管
(JFET)、
金屬氧化物半導體場效應管
(MOSFET)、
雙極型晶體管
(BJT)、
晶閘管
(SCR)
等幾種類型
。
按照承受電流和電壓的能力不同，可以分為小信號功率器件
、
中等功率器件和大功率器件三類
。
[0004]功率器件能夠穩定地調節電能的輸入和輸出，為各種電力設備提供高效的電源管理功能
。
在電氣控制系統中，功率器件可實現開
/
關
、
調節電壓
、
控制互感器電流
、
驅動機電設備等多種操作
。
此外，在太陽能電池板上，功率器件還可以對不同的光照條件下輸出的功率進行調整，提高太陽能的利用效率
。
[0005]MOSFET
功率器件中，溝槽型
MOSFET
主要用于低壓
(
例如
100V)
領域，屏蔽柵溝槽
(ShieldedGateTransistor
，簡稱
SGT)MOSFET
主要用于中低壓
(
例如
200V)
領域；超結
MOSFET(SJ
?
MOSFET)
主要用于高壓
(
例如
600V
?
800V)
領域
。
[0006]其中，屏蔽柵溝槽
MOSFET
功率器件是一種基于傳統溝槽型
MOSFET
的一種改進型的溝槽型功率
MOSFET
，其基于電荷平衡技術理論，在傳統的溝槽型
MOSFET
中加入額外的多晶硅場板進行電場調制從而提高耐壓和降低導通電阻，具有導通電阻低
、
開關損耗小
、
頻率特性好等特點
。
其屏蔽柵在漂移區中起到了體內場板的作用，使屏蔽柵溝槽
MOSFET
在比導通電阻
R_(ON(SP))
和品質因數
(FOM
＝
Ron*Qg)
等方面有著顯著的優勢，能有效提高系統的能源利用效率
。
所以屏蔽柵溝槽
MOSFET
作為開關器件應用于新能源電動車
、
新型光伏發電
、
節能家電等領域的電機驅動系統
、
逆變器系統及電源管理系統，是核心功率控制部件
。
[0007]屏蔽柵溝槽
MOSFET
中，上層的柵極多晶硅連接到柵極，下層的屏蔽柵多晶硅連接到源極，其柵源電容通常是一定的，從而器件功能也比較單一
。
如何提供一種柵源電容可調的多功能屏蔽柵溝槽型功率器件及其制作方法，使得器件能夠具備不同性能，實現多功能應用，成為本領域技術人員亟待解決的一個重要技術問題
。
[0008]應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本申請的技術方案進行清楚
、
完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的
。
不能僅僅因為這些方案在本申請的
技術介紹
部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知
。

技術實現思路

[0009]鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件及其制作方法，用于解決現有功率器件功能比較單一的問題
。
[0010]為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器
件，包括：
[0011]半導體層；
[0012]多個溝槽，位于所述半導體層中并在水平方向上間隔排列，所述溝槽自所述半導體層的頂面開口并往下延伸；
[0013]屏蔽柵多晶硅
、
調節柵多晶硅與柵極多晶硅，位于所述溝槽中，所述調節柵多晶硅位于所述屏蔽柵多晶硅上方并與所述屏蔽柵多晶硅間隔設置，所述柵極多晶硅包括中間部及側翼部，所述中間部位于所述調節柵多晶硅上方并與所述調節柵多晶硅間隔設置，所述側翼部位于所述調節柵多晶硅兩側并與所述中間部連接；
[0014]第一隔離層
、
第二隔離層
、
第三隔離層與柵介質層，所述第一隔離層位于所述溝槽的內壁與所述屏蔽柵多晶硅的外壁之間，所述第二隔離層位于所述屏蔽柵多晶硅與所述調節柵多晶硅之間，所述第三隔離層位于所述調節柵多晶硅與所述柵極多晶硅之間，所述柵介質層位于所述溝槽的內壁與所述柵極多晶硅的外側壁之間；
[0015]調節金屬線
、
柵極金屬線與源極金屬線，位于所述半導體層上方，所述調節金屬線與所述調節柵多晶硅電連接，所述柵極金屬線與所述柵極多晶硅電連接，所述源極金屬線與所述屏蔽柵多晶硅電連接；
[0016]調節焊盤
、
柵極焊盤與源極焊盤，位于所述半導體層上方，所述調節焊盤連接所述調節金屬線，所述柵極焊盤連接所述柵極金屬線，所述源極焊盤連接所述源極金屬線
。
[0017]可選地，多個所述溝槽在第一水平方向上間隔排列并均往與所述第一水平方向垂直的第二水平方向延伸，所述屏蔽柵溝槽型功率器件還包括位于所述溝槽中的第一多晶硅引出部與第二多晶硅引出部，所述第一多晶硅引出部位于所述屏蔽柵多晶硅的第二水平方向兩端并與所述屏蔽柵多晶硅連接，所述第二多晶硅引出部位于所述調節柵多晶硅的第二水平方向兩端并與所述調節柵多晶硅連接，所述第一多晶硅引出部的頂面高于所述屏蔽柵多晶硅的頂面，所述第二多晶硅引出部的頂面高于所述調節柵多晶硅的頂面
。
[0018]可選地，所述屏蔽柵溝槽型功率器件還包括設置于所述第一多晶硅引出部上的第一接觸孔
、
設置于所述第二多晶硅引出部上的第二接觸孔及設置于所述柵極多晶硅上的第三接觸孔，所述源極金屬線通過所述第一接觸孔及所述第一多晶硅引出部電連接所述屏蔽柵多晶硅，所述調節金屬線通過所述第二接觸孔及所述第二多晶硅引出部電連接所述調節柵多晶硅，所述柵極金屬線通過所述第三接觸孔電連接所述柵極多晶硅
。
[0019]可選地，所述屏蔽柵溝槽型功率器件還包括體區
、
源區及第四接觸孔，所述體區位于所述溝槽兩側的所述半導體層的上表層，所述源區位于所述體區的上表層，所述第四接觸孔位于所述源區上，所述源極焊盤本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件，其特征在于，包括：半導體層；多個溝槽，位于所述半導體層中并在水平方向上間隔排列，所述溝槽自所述半導體層的頂面開口并往下延伸；屏蔽柵多晶硅
、
調節柵多晶硅與柵極多晶硅，位于所述溝槽中，所述調節柵多晶硅位于所述屏蔽柵多晶硅上方并與所述屏蔽柵多晶硅間隔設置，所述柵極多晶硅包括中間部及側翼部，所述中間部位于所述調節柵多晶硅上方并與所述調節柵多晶硅間隔設置，所述側翼部位于所述調節柵多晶硅兩側并與所述中間部連接；第一隔離層
、
第二隔離層
、
第三隔離層與柵介質層，所述第一隔離層位于所述溝槽的內壁與所述屏蔽柵多晶硅的外壁之間，所述第二隔離層位于所述屏蔽柵多晶硅與所述調節柵多晶硅之間，所述第三隔離層位于所述調節柵多晶硅與所述柵極多晶硅之間，所述柵介質層位于所述溝槽的內壁與所述柵極多晶硅的外側壁之間；調節金屬線
、
柵極金屬線與源極金屬線，位于所述半導體層上方，所述調節金屬線與所述調節柵多晶硅電連接，所述柵極金屬線與所述柵極多晶硅電連接，所述源極金屬線與所述屏蔽柵多晶硅電連接；調節焊盤
、
柵極焊盤與源極焊盤，位于所述半導體層上方，所述調節焊盤連接所述調節金屬線，所述柵極焊盤連接所述柵極金屬線，所述源極焊盤連接所述源極金屬線
。2.
根據權利要求1所述的多功能屏蔽柵溝槽型功率器件，其特征在于：多個所述溝槽在第一水平方向上間隔排列并均往與所述第一水平方向垂直的第二水平方向延伸，所述屏蔽柵溝槽型功率器件還包括位于所述溝槽中的第一多晶硅引出部與第二多晶硅引出部，所述第一多晶硅引出部位于所述屏蔽柵多晶硅的第二水平方向兩端并與所述屏蔽柵多晶硅連接，所述第二多晶硅引出部位于所述調節柵多晶硅的第二水平方向兩端并與所述調節柵多晶硅連接，所述第一多晶硅引出部的頂面高于所述屏蔽柵多晶硅的頂面，所述第二多晶硅引出部的頂面高于所述調節柵多晶硅的頂面
。3.
根據權利要求2所述的多功能屏蔽柵溝槽型功率器件，其特征在于：所述屏蔽柵溝槽型功率器件還包括設置于所述第一多晶硅引出部上的第一接觸孔
、
設置于所述第二多晶硅引出部上的第二接觸孔及設置于所述柵極多晶硅上的第三接觸孔，所述源極金屬線通過所述第一接觸孔及所述第一多晶硅引出部電連接所述屏蔽柵多晶硅，所述調節金屬線通過所述第二接觸孔及所述第二多晶硅引出部電連接所述調節柵多晶硅，所述柵極金屬線通過所述第三接觸孔電連接所述柵極多晶硅
。4.
根據權利要求1所述的多功能屏蔽柵溝槽型功率器件，其特征在于：所述屏蔽柵溝槽型功率器件還包括體區
、
源區及第四接觸孔，所述體區位于所述溝槽兩側的所述半導體層的上表層，所述源區位于所述體區的上表層，所述第四接觸孔位于所述源區上，所述源極焊盤通過所述第四接觸孔電連接所述源區
。5.
根據權利要求1所述的多功能屏蔽柵溝槽型功率器件，其特征在于：所述調節焊盤的電位浮空；或者所述調節焊盤與所述柵極焊盤電連接；或者所述調節焊盤與所述源極焊盤電連接
。6.
一種多功能屏蔽柵溝槽型功率器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：提供一半導體層，形成在水平方向上間隔排列的多個溝槽于所述半導體層中，所述溝
槽自所述半導體層的頂面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高學，柴展，羅杰馨，
申請(專利權)人：上海功成半導體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：