【嘉勤點評】捷捷微電發明的新型溝槽柵MOSFET結構方案，在不需要增加終端的寬度的前提下提高了終端耐壓能力，因此能夠增大元胞區的有效面積，進而可減小器件的導通電阻，降低器件的導通損耗。

在功率半導體器件領域，現有的溝槽金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）通常采用溝槽結構作為終端設備的保護區。

如上圖所示，傳統結構的終端保護區在第一導電類型漂移區2上設有柵溝槽20，該裝置利用多個柵溝槽20的分壓作用，來改善芯片外圍的局部電場集中效應，從而提升芯片的擊穿電壓及可靠性。

雖然溝槽結構能夠有效提高終端耐壓，但對于中壓120V～150V的溝槽MOSFET器件來說，想進一步提高耐壓，需增加溝槽的數量，但這樣卻不利于降低導通電阻。若不增加溝槽數量，當擊穿電壓達到120V以上時，會出現的明顯的終端耐壓較弱的現象，導致雪崩能力差，可靠性下降等問題。

為解決這些問題，捷捷微電在2020年12月29日申請了一項名為“一種溝槽MOSFET器件的終端結構及制造方法”的發明專利（申請號：202011598537.4），申請人為江蘇捷捷微電子股份有限公司。

根據該專利目前公開的相關資料，讓我們一起來看看這項技術方案吧。

如上圖，為該專利中發明的溝槽柵MOSFET的終端保護區剖面結構示意圖，該半導體基板包括N型襯底1和位于其上的N型飄移區2。這種結構的特征在于，N型飄移區內設置有元胞區鄰接的過渡區溝槽3和截止溝槽4，這兩個溝槽通過緩變結P型阱區5相連接，阱區呈梯度設置且深度逐漸減小，而在阱區的表面，覆蓋有絕緣介質6和有源極金屬7。

此外，在過渡區溝槽內設有柵氧化層8和柵極導電多晶硅9，截止溝槽內設有截止氧化層10、截止多晶硅11和截止環金屬12，截止環金屬穿過絕緣介質與N型漂移區接觸。在N型漂移區內，安置有P型體區13，其也與源極金屬相接觸。

對于這種溝槽MOSFET器件的制作，該專利中也公布了一種制作方法，具體如下：

首先，該方案基于包含有N型漂移區的半導體基板上實現，該基板結構如上圖所示，上表面為第一主面001，下表面為半導體基板的第二主面002。對于第一主面，需要在其上淀積氧化層，通過對氧化層的刻蝕來形成圖形化的掩蔽窗口。

其次，對N型漂移區進行刻蝕，得到過渡區溝槽和截止溝槽，并去除圖形化的掩蔽窗口，在過渡區溝槽和截止溝槽內熱生長氧化層，在氧化層上繼續淀積多晶硅。當得到多晶硅后，繼續對氧化層進行刻蝕，去除掉第一主面上的氧化層和多晶硅，得到位于過渡區溝槽內的柵氧化層和柵極導電多晶硅，同時得到位于截止溝槽內的截止氧化層和截止多晶硅。

之后，再次形成圖形化掩蔽窗口，在其遮擋下對第一主面注入P型離子，如上圖所示，將P型離子激活并擴散連成一片，在N型漂移區內形成位于終端保護區的緩變結P型阱區5和位于元胞區的P型體區13，然后去除圖形化掩蔽窗口。

最后，對第一主面注入N型離子并退火，得到位于P型體區的N型源區14，并在絕緣介質和金屬接觸孔內淀積金屬，通過刻蝕操作得到源極金屬和截止環金屬。

通過這樣的設計，將寬度逐漸減小的圖形化掩蔽窗口二作為注入遮擋，進行注入并推阱，使得所有注入區域相互連成一片，形成一個深度呈一定梯度變化的緩變結P型阱區。當器件反向偏置時，由于緩變結P型阱區的深度呈一定梯度變化，使得終端區的緩變結P型阱區幾乎完全被耗盡，從而大大提升了器件終端的耐壓能力，進而增強了器件的雪崩能力。

以上就是捷捷微電發明的新型溝槽柵MOSFET結構方案，該方案在不需要增加終端的寬度的前提下提高了終端耐壓能力，因此能夠增大元胞區的有效面積，進而可減小器件的導通電阻，降低器件的導通損耗。

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