沟槽型场效应晶体管结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种沟槽型场效应晶体管结构及制备方法，制备方法包括：提供衬底，形成外延层，在外延层中形成器件沟槽，形成屏蔽介质层、屏蔽栅层、第一隔离介质层、栅介质层、栅极层、第二隔离介质层、体区、源极、源极接触孔、源极电极结构以及漏极电极结构。本发明专利技术在沟槽型场效应晶体管结构的制备过程中采用自对准工艺，使得元胞单元尺寸(Pitch)不受限于光刻机曝光能力和光刻机对位精度，从而可以进一步减小器件元胞单元尺寸，提高元胞密度，降低器件沟道电阻，得到电性参数稳定且特征导通电阻低的器件结构；通过设置包括“T”结构的形源极电极结构，增加了源极电极结构与源极和体区与的接触面积，从而可有效降低源极接触电阻，提高器件雪崩耐量。

【技术实现步骤摘要】
沟槽型场效应晶体管结构及其制备方法
本专利技术涉及功率半导体技术，特别是涉及一种沟槽型场效应晶体管结构及其制备方法。
技术介绍
屏蔽栅沟槽MOSFET器件具有比传统沟槽MOSFET更低的导通电阻、更快的开关速度等优点，应用领域广泛，包括开关电源、AC-AC变换、电机控制、射频通信、不间断电源、变频器等领域。为了得到高转换效率应用系统，需求不断减低屏蔽栅沟槽MOSFET开关损耗和导通损耗，降低导通损耗即降低屏蔽栅沟槽MOSFET特征导通电阻。减小器件元胞单元尺寸(Pitch)，提高元胞密度是降低屏蔽栅沟槽MOSFET特征导通电阻最有效方法；但器件元胞单元尺寸(Pitch)越小，工艺生产安全窗口越小，需求更小的源极接触孔尺寸以及更精确的光刻机对位精度等等。然而，目前国内用于功率器件制造且能够量产最小光刻尺寸约0.23um，光刻机对位精度约60nm，现有工艺限制导致难以继续有效的减小器件元胞单位尺寸，另外，为了保持安全的工艺生产窗口，源极接触孔底部到器件沟道需求保持一定的安全距离，如果光刻机对位精度无法保证源极接触孔底部到器件沟道距离在安全距本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n提供第一掺杂类型的衬底，于所述衬底上形成所述第一掺杂类型的外延层，并于所述外延层中形成若干个器件沟槽；/n于所述器件沟槽的内壁形成屏蔽介质层，于所述屏蔽介质层表面形成屏蔽栅层，且所述屏蔽栅层至少填充所述器件沟槽的底部，并于所述屏蔽栅层上形成第一隔离介质层，所述第一隔离介质层及所述屏蔽介质层包围所述屏蔽栅层；/n至少于所述器件沟槽的侧壁及所述第一隔离介质层上形成栅介质层，所述栅介质层的表面围成栅极沟槽，并在所述栅极沟槽中填充形成栅极层，且所述栅极层的上表面低于所述外延层的上表面；/n于所述栅极层上形成至少覆盖所述...

【技术特征摘要】
1.一种沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
提供第一掺杂类型的衬底，于所述衬底上形成所述第一掺杂类型的外延层，并于所述外延层中形成若干个器件沟槽；
于所述器件沟槽的内壁形成屏蔽介质层，于所述屏蔽介质层表面形成屏蔽栅层，且所述屏蔽栅层至少填充所述器件沟槽的底部，并于所述屏蔽栅层上形成第一隔离介质层，所述第一隔离介质层及所述屏蔽介质层包围所述屏蔽栅层；
至少于所述器件沟槽的侧壁及所述第一隔离介质层上形成栅介质层，所述栅介质层的表面围成栅极沟槽，并在所述栅极沟槽中填充形成栅极层，且所述栅极层的上表面低于所述外延层的上表面；
于所述栅极层上形成至少覆盖所述栅极层显露的表面的第二隔离介质层，且所述第二隔离介质层填充于所述器件沟槽中；
基于所述第二隔离介质层刻蚀所述器件沟槽周围的所述外延层，并基于所述第二隔离介质层对刻蚀后的所述外延层依次进行离子注入，以于相邻的所述器件沟槽之间形成第二掺杂类型的体区以及位于体区中的具有所述第一掺杂类型的源极，并至少于所述源极中形成源极接触孔，所述源极接触孔贯穿所述源极并显露所述体区；以及
至少于所述源极接触孔中形成与所述源极及所述体区均电连接的源极电极结构，并于所述衬底远离所述外延层的一侧形成与所述衬底电连接的漏极电极结构。


2.根据权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，形成所述屏蔽介质层、所述屏蔽栅层以及所述第一隔离介质层的步骤包括：
于所述器件沟槽的内壁沉积屏蔽介质材料层，所述屏蔽介质材料层还延伸至所述器件沟槽周围的所述外延层上；
于所述屏蔽介质材料层表面沉积屏蔽栅材料层，所述屏蔽栅材料层填充满所述器件沟槽并延伸至所述器件沟槽周围的所述屏蔽介质材料层上；
对所述屏蔽栅材料层进行回刻，以形成所述屏蔽栅层；
于所述屏蔽栅层上形成第一隔离介质材料层，所述第一隔离介质材料层填充满所述器件沟槽并延伸至所述器件沟槽周围的所述屏蔽介质材料层上；以及
对所述第一隔离介质材料层及所述屏蔽介质材料层进行回刻，以形成所述第一隔离介质层及所述屏蔽栅介质层，其中，所述第一隔离介质层与所述屏蔽栅介质层的上表面相平齐且均低于所述外延层的上表面。


3.根据权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，形成所述第二隔离介质层的步骤包括：
于所述栅极层上形成第二隔离介质材料层，所述第二隔离介质材料层还延伸至所述器件沟槽周围的所述外延层上；以及
至少对所述第二隔离介质材料层进行回刻至显露出所述外延层的上表面，以形成所述第二隔离介质层，所述第二隔离介质层的上表面与所述外延层的上表面相平齐。


4.根据权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，基于所述第二隔离介质层刻蚀所述外延层的步骤中，刻蚀后的所述外延层的上表面高于所述栅极层的上表面且低于所述第二隔离介质层的上表面；进行离子注入形成的所述体区的下表面高于所述栅极层的下表面，形成的所述源极的下表面低于所述栅极层的上表面；形成的所述源极接触孔还延伸至所述体区中。


5.根据权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，形成所述源极接触孔之后还包括步骤：基于所述源极接触孔对所述体区进行离子注入以于所述体区中形成掺杂接触区，所述掺杂接触区的掺杂类型与所述体区的掺杂类型一致，且所述掺杂接触区与所述源极电极结构相接触。


6.根据权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述源极电极结构包括若干个填充部以及覆盖各所...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚鑫，焦伟，刘华瑞，吕平，
申请(专利权)人：华润微电子重庆有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50