变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管及其制备方法技术

本申请是关于一种变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，包括：衬底区、漂移区、屏蔽栅、控制栅、基体区、源区、绝缘层、源极、漏极和金属栅极；漂移区、基体区、源区和源极依次设置在衬底区上方，漏极设置于衬底区下方，控制栅和屏蔽栅由上至下设置在漂移区一侧；衬底区1、漂移区2和源区7的掺杂类型均为第一掺杂类型；基体区6的掺杂类型为第二掺杂类型；衬底区1和源区7的掺杂浓度均大于漂移区的掺杂浓度；基体区6包括由上至下分布的若干层掺杂分布层；若干层掺杂分布层的掺杂浓度由上至下线性降低。本申请提供的方案能够有效地缩短沟道区的沟道长度，从而减少沟道区的导通电阻。从而减少沟道区的导通电阻。从而减少沟道区的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]与传统沟槽型晶体管相比，屏蔽栅沟槽型场效应晶体管具有较高的沟道密度和较好的电荷补偿效果，其屏蔽栅结构因有效地降低了传输电容，因此拥有更低的比导通电阻、更小的导通和开关损耗、更高的工作频率，因而被广泛地应用于电源管理等重要领域。
[0003]对于击穿电压小于300V时，尤其是当击穿电压小于100V，甚至小于40V后，沟道区与漂移区具有可相比拟的比导通电阻，因此，对于低电压等级的屏蔽栅沟槽型场效应晶体管而言，对沟道区的比导通电阻的改进与漂移区的设计同为重要。
[0004]相关技术中，公开号为CN105957896B的专利文件功能公开了一种超结功率器件，其在N型外延层上形成多个沟槽，在沟槽中填充有P型柱，沟槽的顶部到底部方向上掺杂补偿层的掺杂浓度逐步变化，用于补偿不同深度处的沟槽宽度对P型柱和N型柱的电荷平衡的影响，从而提高超结功率器件的击穿电压。
[0005]但上述方案是对晶体管的漂移区进行的结构改进，对于晶体管击穿电压的提升效果明显，对沟道区的比导通电阻的影响较低，无法满足低电压等级的屏蔽栅沟槽型场效应晶体管对于降低比导通电阻的需求。

技术实现思路

[0006]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，能够有效地缩短沟道区的沟道长度，从而减少沟道区的导通电阻。
[0007]本申请第一方面提供一种变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，包括：
[0008]衬底区1、漂移区2、屏蔽栅4、控制栅5、基体区6、源区7、绝缘层3、源极8、漏极9和金属栅极10；所述漂移区2、所述基体区6、所述源区7和所述源极8依次设置在所述衬底区1上方，所述漏极9设置于所述衬底区1下方，所述控制栅5和所述屏蔽栅4由上至下设置在所述漂移区2的同一侧，且所述控制栅5通过所述绝缘层3分别与所述基体区6和所述源区7贴合，所述屏蔽栅4通过所述绝缘层3与所述漂移区2贴合；
[0009]所述衬底区1、所述漂移区2和所述源区7的掺杂类型均为第一掺杂类型；所述基体区6的掺杂类型为第二掺杂类型；
[0010]所述衬底区1和所述源区7的掺杂浓度均大于所述漂移区的掺杂浓度；所述基体区6包括由上至下分布的若干层掺杂分布层；所述若干层掺杂分布层的掺杂浓度由上至下线性降低。
[0011]在一种实施方式中，所述若干层掺杂分布层中，每层掺杂分布层的厚度相等。
[0012]在一种实施方式中，所述掺杂分布层的厚度为0.5μm。
[0013]在一种实施方式中，所述基体区6包括由上至下分布的第一掺杂分布层61、第二掺
杂分布层62和第三掺杂分布层63。
[0014]在一种实施方式中，所述第一掺杂分布层61的取值范围为1
×
10
17
cm
‑3至5
×
10
18
cm
‑3；所述第三掺杂63分布层的取值范围为1
×
10
15
cm
‑3至5
×
10
16
cm
‑3。
[0015]本申请第二方面提供一种变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的制备方法，用于制备如上任一项所述的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，包括：
[0016]以第一掺杂类型的半导体材料制备衬底区；
[0017]在所述衬底区的底部制作漏极；
[0018]利用第一掺杂类型的半导体材料在所述衬底区上外延形成漂移区；
[0019]在所述漂移区上利用掺杂浓度线性增加的第二掺杂类型的半导体材料形成若干层掺杂分布层，得到基体区；
[0020]在所述漂移区和所述基体区上刻蚀出沟槽；
[0021]在所述沟槽内依次沉积氧化物、多晶硅、氧化物和多晶硅，形成绝缘层、屏蔽栅和控制栅；
[0022]利用第一掺杂类型的半导体材料在所述基体区上掺杂形成源区，并形成源极；
[0023]在所述沟槽上方制备得到金属栅极；
[0024]在所述衬底区下方制作漏极，得到所述变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管。
[0025]在一种实施方式中，所述在所述漂移区上利用掺杂浓度线性增加的第二掺杂类型的半导体材料形成若干层掺杂分布层，得到基体区，包括：
[0026]在所述漂移区上，以离子注入、扩散或外延生长方式利用掺杂浓度线性增加的第二掺杂类型的半导体材料依次形成所述若干层掺杂分布层，得到基体区。
[0027]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0028]本申请实施例提供了一种变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，其通过基体区采用纵向变掺杂结构，即基体区沿源区指向漂移区的方向，其掺杂浓度均匀下降，根据泊松方程，沟道区电场中的电场由均匀掺杂的近似三角形分布变为近似矩形分布，当晶体管处于正向导通时，通过调制沟道区的电场，令沟道区电场的整体提高，可使沟道区中的载流子更为均衡地达到速度饱和，从而可得到更短的沟道长度，从而减少沟道区的比导通电阻；当晶体管处于雪崩状态时，纵向变掺杂结构引入的沿浓度增加方向的自建电场，加速了空穴漂移运动，减小空穴电流沿基体区的压降，有效地抑制了基体区寄生三极管的开启，提高器件的雪崩能力。
[0029]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0030]通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0031]图1是本申请实施例示出的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的结构示意图；
[0032]图2是本申请实施例示出的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的另一结构示
意图；
[0033]图3是本申请实施例示出的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0034]下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0035]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0036]应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，其特征在于，包括：衬底区(1)、漂移区(2)、屏蔽栅(4)、控制栅(5)、基体区(6)、源区(7)、绝缘层(3)、源极(8)、漏极(9)和金属栅极(10)；所述漂移区(2)、所述基体区(6)、所述源区(7)和所述源极(8)依次设置在所述衬底区(1)上方，所述漏极(9)设置于所述衬底区(1)下方，所述控制栅(5)和所述屏蔽栅(4)由上至下设置在所述漂移区(2)的同一侧，且所述控制栅(5)通过所述绝缘层(3)分别与所述基体区(6)和所述源区(7)贴合，所述屏蔽栅(4)通过所述绝缘层(3)与所述漂移区(2)贴合；所述衬底区(1)、所述漂移区(2)和所述源区(7)的掺杂类型均为第一掺杂类型；所述基体区(6)的掺杂类型为第二掺杂类型；所述衬底区(1)和所述源区(7)的掺杂浓度均大于所述漂移区的掺杂浓度；所述基体区(6)包括由上至下分布的若干层掺杂分布层；所述若干层掺杂分布层的掺杂浓度由上至下线性降低。2.根据权利要求1所述的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述若干层掺杂分布层中，每层掺杂分布层的厚度相等。3.根据权利要求2所述的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述掺杂分布层的厚度为0.5μm。4.根据权利要求1所述的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述基体区(6)包括由上至下分布的第一掺杂分布层(61)、第二掺杂分布层(62)和第三掺杂分布层(63)。5.根据权利要求4所述的变掺杂结构屏蔽栅沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述第一掺杂分布层(61)的取值范围为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：张子敏，王宇澄，虞国新，吴飞，钟军满，
申请(专利权)人：无锡先瞳半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：