本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路，特別是涉及一種溝槽柵功率器件。

背景技術(shù)：

1、溝槽型器件跟平面型器件相比，有效的降低了jfet效應(yīng)，具有更低的比導(dǎo)通電阻和更高的電流密度。溝槽型器件也即柵極結(jié)構(gòu)為溝槽型的器件也即溝槽柵器件，常見的溝槽型功率器件有溝槽型的igbt和溝槽型的mosfet；

2、如圖1所示，是現(xiàn)有溝槽柵功率器件的電路示意圖；下面以常見的溝槽型igbt器件為例：

3、當(dāng)igbt器件101工作在開關(guān)過程中，特別是關(guān)斷過程中，在關(guān)斷過程中電流下降，因為漏極的寄生電感l(wèi)d，也會產(chǎn)生一個電壓尖峰。柵極因為源極的寄生電感l(wèi)s，有一個負(fù)向的下降(dip)；這個負(fù)向的dip在某些情況下，甚至高達(dá)-10v，甚至-15v。

4、柵極電壓為負(fù)，會導(dǎo)致器件漏極擊穿電壓的降低。如果器件的終端設(shè)計不合適，這個降低變得尤為明顯。從而會導(dǎo)致器件在關(guān)斷過程中，更容易發(fā)生雪崩，從而導(dǎo)致器件漏電流的增加，影響器件的長期可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種溝槽柵功率器件，能降低器件開關(guān)過程中形成的柵極負(fù)壓對器件的耐壓的不利影響，使器件的擊穿電壓能保持穩(wěn)定。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的溝槽柵功率器件包括：原胞區(qū)和終端區(qū)，所述終端區(qū)環(huán)繞在所述原胞區(qū)的周側(cè)。

3、在所述原胞區(qū)中形成有溝槽柵功率器件的器件單元結(jié)構(gòu)；所述器件單元結(jié)構(gòu)包括：

4、由第一導(dǎo)電類型的第一外延層組成的漂移區(qū)。

5、形成于所述漂移區(qū)表面的第二導(dǎo)電類型摻雜的體區(qū)。

6、穿過所述體區(qū)的溝槽柵，所述溝槽柵包括形成于柵極溝槽(gate?trench)的內(nèi)側(cè)表面的柵介質(zhì)層以及填充于所述柵極溝槽中的柵極導(dǎo)電材料層，所述柵極導(dǎo)電材料層的頂部連接到由正面金屬層組成的柵極。

7、在所述原胞區(qū)中，所述柵極溝槽排列成陣列結(jié)構(gòu)。

8、終端結(jié)構(gòu)形成于所述終端區(qū)中，所述終端結(jié)構(gòu)包括：

9、形成于延伸到所述終端區(qū)中的所述漂移區(qū)表面的第二導(dǎo)電類型摻雜的jte區(qū)，所述jte區(qū)的摻雜濃度低于所述體區(qū)的摻雜濃度，所述jte區(qū)環(huán)繞在所述原胞區(qū)的周側(cè)且和所述體區(qū)接觸。

10、一根以上的源極溝槽(source?trench)，各所述源極溝槽呈環(huán)形結(jié)構(gòu)并環(huán)繞在所述原胞區(qū)的周側(cè)，各所述源極溝槽從所述jte區(qū)的頂部表面向下延伸；在所述源極溝槽的內(nèi)側(cè)表面形成有第二介質(zhì)層以及在所述源極溝槽中填充有源極導(dǎo)電材料層，所述源極導(dǎo)電材料層連接到由正面金屬層組成的第一電極，所述第一電極提供一固定電位并使所述源極導(dǎo)電材料層作為各所述柵極導(dǎo)電材料層的屏蔽結(jié)構(gòu)，以降低所述柵極導(dǎo)電材料層的電壓變化對器件耐壓的影響。

11、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述jte區(qū)的結(jié)深大于所述體區(qū)的結(jié)深。

12、所述柵極溝槽的深度小于所述jte區(qū)的結(jié)深。

13、所述源極溝槽的深度小于所述jte區(qū)的結(jié)深。

14、進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述原胞區(qū)和所述終端區(qū)的邊界處的各所述柵極溝槽還橫向延伸到所述jte區(qū)中。

15、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述源極溝槽的寬度大于等于所述柵極溝槽的寬度，所述源極溝槽的深度大于等于所述柵極溝槽的深度。

16、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一電極為源極。

17、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述終端結(jié)構(gòu)還包括：

18、第一金屬場板，所述第一金屬場板由所述柵極的正面金屬層延伸到所述終端區(qū)中組成，所述第一金屬場板覆蓋所述jte區(qū)的部分區(qū)域。

19、所述柵極和所述第一金屬場板為呈環(huán)形的整體結(jié)構(gòu)。

20、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述源極位于所述原胞區(qū)中且位于所述柵極的環(huán)形內(nèi)部。

21、各所述源極溝槽的環(huán)形結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)還包括多個延伸結(jié)構(gòu)，所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)延伸到所述原胞區(qū)中且位于所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)的外側(cè)，所述源極溝槽中的所述源極導(dǎo)電材料層通過所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)中的所述源極導(dǎo)電材料層頂部形成的金屬通孔連接到所述源極。

22、進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)中，還包括多個偽柵極溝槽(dummytrench)。

23、所述偽柵極溝槽和所述源極溝槽相連通。

24、所述偽柵極溝槽的內(nèi)側(cè)表面也形成有所述第二介質(zhì)層以及在所述偽柵極溝槽中填充所述源極導(dǎo)電材料層。

25、所述源極溝槽中的所述源極導(dǎo)電材料層通過所述偽柵極溝槽中的所述源極導(dǎo)電材料層頂部形成的金屬通孔連接到所述源極。

26、進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述柵極溝槽呈條形結(jié)構(gòu)，在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)中，各所述柵極溝槽平行排列。

27、所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)位于所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)的沿所述柵極溝槽的排列方向上的兩側(cè)外部。

28、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)包括2個，在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)的沿所述柵極溝槽的排列方向上的兩側(cè)中的每一側(cè)外部都設(shè)置有一個所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)，且各源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)和各所述柵極溝槽的長度方向上的中間位置對齊。

29、進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述柵極溝槽呈條形結(jié)構(gòu)，在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)中，各所述柵極溝槽平行排列。

30、所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)位于所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)的沿所述柵極溝槽的排列方向上的兩側(cè)外部。

31、所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)的數(shù)量和所述偽柵極溝槽的數(shù)量設(shè)置為：

32、所述源極溝槽的延伸結(jié)構(gòu)和所述源極溝槽的連接位置以及各所述偽柵極溝槽和所述源極溝槽的連接位置將所述源極溝槽分割成多個源極溝槽段，各所述源極溝槽段之間的長度差小于等于要求值。

33、進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述柵極溝槽呈方形結(jié)構(gòu)，在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)中，各所述柵極溝槽排列成平行的行以及平行的列。

34、進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述柵極溝槽呈條形結(jié)構(gòu)，在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)中，各所述柵極溝槽平行排列。

35、在所述柵極溝槽的陣列結(jié)構(gòu)中，所述偽柵極溝槽和所述柵極溝槽交替排列。

36、各所述柵極溝槽的周側(cè)都被對應(yīng)的所述偽柵極溝槽和所述源極溝槽包圍。

37、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述源極溝槽、所述柵極溝槽和所述偽柵極溝槽具有相同的工藝結(jié)構(gòu)且同時形成。

38、所述第二介質(zhì)層和所述柵介質(zhì)層具有相同的工藝結(jié)構(gòu)且同時形成。

39、所述柵極導(dǎo)電材料層和所述源極導(dǎo)電材料層具有相同的工藝結(jié)構(gòu)且同時形成。

40、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵極導(dǎo)電材料層的材料包括多晶硅。

41、進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵極導(dǎo)電材料層頂部的金屬通孔直接設(shè)置在所述柵極導(dǎo)電材料層的選定位置的頂部，所述源極導(dǎo)電材料層頂部的金屬通孔直接設(shè)置在所述源極導(dǎo)電材料層的選定位置的頂部。

42、或者，所述柵極導(dǎo)電材料層的材料層還延伸到所述柵極溝槽外部形成柵極引出材料層，在所述柵極引出材料層的頂部設(shè)置有引出所述柵極導(dǎo)電材料層的金屬通孔；所述源極導(dǎo)電材料層的材料層還延伸到對應(yīng)的所述源極溝槽或所述偽柵極溝槽的外部并形成源極引出材料層，在所述源極引出材料層的頂部設(shè)置有引出所述源極導(dǎo)電材料層的金屬通孔。

43、終端結(jié)構(gòu)采用jte區(qū)時，在原胞區(qū)中，溝槽柵會穿過體區(qū)，而jte區(qū)是由體區(qū)向終端區(qū)擴(kuò)展形成，現(xiàn)有技術(shù)中，器件開關(guān)過程中的柵極電壓變化如柵極負(fù)壓會影響jfe區(qū)的耐壓從而降低器件的耐壓，為了防止，柵極電壓變化對器件耐壓的不利影響，本發(fā)明的終端結(jié)構(gòu)中還設(shè)置了位于jte區(qū)中且將原胞區(qū)環(huán)繞的源極溝槽，源極溝槽中源極導(dǎo)電材料層會連接到第一電極并提供一能對柵極導(dǎo)電材料層進(jìn)行屏蔽的固定電位，例如將源極溝槽中源極導(dǎo)電材料層連接到源極，這樣，即使在器件開關(guān)過程中的柵極電壓變化，由于源極導(dǎo)電材料層的電壓不會變化，而且源極導(dǎo)電材料層位于柵極導(dǎo)電材料層外側(cè)的jte區(qū)中，故能防止柵極導(dǎo)電材料層的電壓變化對jte區(qū)的耐壓產(chǎn)生不利影響，所以本發(fā)明能降低器件開關(guān)過程中形成的柵極負(fù)壓對器件的耐壓的不利影響，使器件的擊穿電壓能保持穩(wěn)定。