沟槽栅金属氧化物半导体场效应管及其制备方法技术

本申请涉及一种沟槽栅金属氧化物半导体场效应管及其制备方法，包括：第一导电类型漂移区；第二导电类型体区，形成于漂移区内；第一导电类型源区，形成于体区内，源区开设有延伸至漂移区内的沟槽；沟槽内填充有相互隔离的第一导电结构和第二导电结构，第一导电结构底部深度大于第二导电结构底部深度，定义第一导电结构中深度超过第二导电结构底部深度的部分为场板调节结构；第一掺杂区，具有第二导电类型，形成于漂移区内且与体区相接，第一掺杂区的底部深度超过场板调节结构的顶部深度；源区、体区与源极连接；第二导电结构与栅极连接。通过形成第一掺杂区和场板调节结构，可增强漂移区的耗尽，提高器件耐压。提高器件耐压。提高器件耐压。

【技术实现步骤摘要】
沟槽栅金属氧化物半导体场效应管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体领域，尤其涉及一种沟槽栅金属氧化物半导体场效应管及其制备方法。

技术介绍

[0002]在金属氧化物半导体场效应管(MOS(Metal Oxide Semiconductor FieldEffect Transistor，MOSFET)中，源极和漏极之间形成导通沟道，导通沟道的存在使得金属氧化物半导体场效应管具有一定的导通电阻，导通电阻越大，其功耗越大，因此，需要尽量减小导通电阻。目前，通常采用具有沟槽栅结构的金属氧化物半导体场效应管，通过形成沟槽栅结构，使导通沟道由横向变成纵向，大大提高了元胞密度，降低导通电阻。然而，在沟槽栅金属氧化物半导体场效应管的基础上，若想进一步降低导通电阻，需提高漂移区的掺杂浓度，而提高掺杂浓度又会减弱器件的耐压能力，因此，受耐压能力的限制，使得进一步降低沟槽栅金属氧化物半导体场效应管的导通电阻变得困难。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对目前沟槽栅金属氧化物半导体场效应管难以进一步降低导通电阻的技术问题，提出一种新的金属氧化物半导体场效应管及其制备方法。
[0004]一种沟槽栅金属氧化物半导体场效应管，包括：
[0005]漂移区，具有第一导电类型，形成于半导体衬底上；
[0006]体区，具有第二导电类型，形成于所述漂移区的上表层；
[0007]源区，具有第一导电类型，形成于所述体区的上表层；
[0008]沟槽，依次穿透所述源区和所述体区并延伸至所述漂移区内；
[0009]填充结构，包括填充于所述沟槽内且相互隔离的第一导电结构和第二导电结构、以及形成于所述第一导电结构与所述沟槽内壁之间和所述第二导电结构与所述沟槽内壁之间的氧化层，所述第一导电结构底部深度超过所述第二导电结构底部深度，定义第一导电结构中深度超过所述第二导电结构底部深度的部分为场板调节结构；
[0010]第一掺杂区，具有第二导电类型，形成于所述漂移区内且与所述体区的下表面相接，所述第一掺杂区与所述沟槽间隔设置，所述第一掺杂区的底部深度超过所述场板调节结构的顶部深度；
[0011]源极引出结构，与所述源区和所述体区连接；以及
[0012]栅极引出结构，与所述第二导电结构连接。
[0013]在其中一个实施例中，所述第一掺杂区的侧壁包括自所述体区底部向下延伸的与沟槽侧壁平行的第一部分和自所述第一部分继续向下延伸并向所述第一掺杂区内部逐渐倾斜的第二部分，所述第一部分和所述第二部分的交界面穿过所述场板调节结构。
[0014]在其中一个实施例中，所述金属氧化物半导体场效应管具有多个所述第一掺杂区且开设有多个所述沟槽，各沟槽内填充有所述填充结构，所述第一掺杂区和所述沟槽交替
间隔设置。
[0015]在其中一个实施例中，所述沟槽的横截面呈长条型，相邻所述沟槽之间具有沿所述沟槽长度方向并排间隔设置的多个所述第一掺杂区。
[0016]在其中一个实施例中，还包括：
[0017]层间介质层，形成于所述源区和所述沟槽的顶表面上；
[0018]所述源极引出结构穿透所述层间介质层和所述源区并延伸至所述体区内，以与所述源区和所述体区分别连接；
[0019]所述栅极引出结构穿透所述层间介质层与所述第二导电结构连接。
[0020]在其中一个实施例中，所述体区内形成有第二掺杂区，所述第二掺杂区具有第二导电类型且所述第二掺杂区的掺杂浓度高于所述体区的掺杂浓度，所述第二掺杂区位于所述源区下方并与所述沟槽间隔设置，所述源极引出结构穿透所述源区并延伸至所述第二掺杂区内。
[0021]上述金属氧化物半导体场效应管，在元胞区开设有沟槽且在沟槽内形成第二导电结构和氧化层，第二导电结构为栅导电结构，位于第二导电结构和沟槽内壁之间的氧化层为栅氧层，其中，第二导电结构通过栅极引出结构与栅极连接，从而构成沟槽栅结构，通过该沟槽栅结构在体区内形成纵向导通沟道。同时，沟槽内除填充有第二导电结构外，还填充有与第二导电结构相互隔离的第一导电结构，第一导电结构的深度大于第二导电结构的深度，第一导电结构深度超过第二导电结构底部深度的部分为场板调节结构，相当于在元胞区域形成一调节漂移区电场的内场板。同时，在元胞区域还形成有第一掺杂区，第一掺杂区与体区相接而具有源极电位，且第一掺杂区的导电类型与漂移区的导电类型相反，第一掺杂区的底部深度超过场板调节结构的顶部深度，以使第一掺杂区和内场板形成的耗尽区处于同一高度，在第一掺杂区和内场板的共同作用下，可以增强漂移区的耗尽，提高漂移区的击穿电压。因此，在具有同等击穿电压的条件下，本申请中沟槽栅金属氧化物半导体场效应管的漂移区可以提高掺杂浓度，从而降低导通电阻，即，在具有同等击穿电压的条件下，本申请中的沟槽栅金属氧化物半导体场效应管具有更低的导通电阻。
[0022]一种沟槽栅金属氧化物半导体场效应管制备方法，包括：
[0023]提供半导体衬底并在所述半导体衬底上形成具有第一导电类型的漂移区；
[0024]在所述漂移区上开设沟槽，在所述沟槽的内壁上形成氧化层，并在所述沟槽内填充相互隔离的第一导电结构和第二导电结构，所述第一导电结构底部深度大于所述第二导电结构底部深度，定义第一导电结构中深度超过所述第二导电结构底部深度的部分为场板调节结构；
[0025]对所述漂移区的上表层进行掺杂形成与所述沟槽侧壁接触的具有第二导电类型的体区，所述体区的深度小于所述沟槽的深度；对所述体区的上表层进行掺杂形成与所述沟槽侧壁接触的具有第一导电类型的源区；
[0026]在所述漂移区内形成具有第二导电类型的第一掺杂区，所述第一掺杂区与所述体区相接，所述第一掺杂区与所述沟槽间隔设置，所述第一掺杂区的底部深度超过所述场板调节结构的顶部深度；以及
[0027]形成与所述源区和所述体区连接的源极引出结构，并形成与所述第二导电结构连接的栅极引出结构。
[0028]在其中一个实施例中，在所述对所述体区的上表层进行掺杂形成与所述沟槽侧壁接触的第一导电类型源区的步骤之后，还包括：
[0029]在所述源区和所述沟槽上形成层间介质层；
[0030]依次刻蚀所述层间介质层、源区和体区，形成穿透所述介质层和源区并延伸至所述体区的源接触孔；
[0031]所述在所述漂移区内形成与所述体区的下表面相接的第一掺杂区，包括：通过所述源接触孔向所述漂移区注入第二导电类型杂质，在所述漂移区内形成与所述体区下表面相接的第一掺杂区；
[0032]所述形成与所述源区、所述体区和所述第一导电结构连接的源极引出结构，包括：向所述源接触孔内填入导电材料，形成所述源极引出结构。
[0033]在其中一个实施例中，在所述漂移区内形成具有第二导电类型的第一掺杂区，包括：
[0034]在所述半导体衬底上外延生长第一外延层；
[0035]对所述第一外延层进行掺杂形成具有第二导电类型的第一掺杂区；
[0036]在所述第一外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种沟槽栅金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，包括：漂移区，具有第一导电类型，形成于半导体衬底上；体区，具有第二导电类型，形成于所述漂移区的上表层；源区，具有第一导电类型，形成于所述体区的上表层；沟槽，依次穿透所述源区和所述体区并延伸至所述漂移区内；填充结构，包括填充于所述沟槽内且相互隔离的第一导电结构和第二导电结构、以及形成于所述第一导电结构与所述沟槽内壁之间和所述第二导电结构与所述沟槽内壁之间的氧化层，所述第一导电结构底部深度超过所述第二导电结构底部深度，定义第一导电结构中深度超过所述第二导电结构底部深度的部分为场板调节结构；第一掺杂区，具有第二导电类型，形成于所述漂移区内且与所述体区的下表面相接，所述第一掺杂区与所述沟槽间隔设置，所述第一掺杂区的底部深度超过所述场板调节结构的顶部深度；源极引出结构，与所述源区和所述体区连接；以及栅极引出结构，与所述第二导电结构连接。2.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述第一掺杂区的侧壁包括自所述体区底部向下延伸的与沟槽侧壁平行的第一部分和自所述第一部分继续向下延伸并向所述第一掺杂区内部逐渐倾斜的第二部分，所述第一部分和所述第二部分的交界面穿过所述场板调节结构。3.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述金属氧化物半导体场效应管具有多个所述第一掺杂区且开设有多个所述沟槽，各沟槽内填充有所述填充结构，所述第一掺杂区和所述沟槽沿所述沟槽宽度方向交替间隔设置。4.如权利要求3所述的金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述沟槽的横截面呈长条型，相邻所述沟槽之间具有沿所述沟槽长度方向并排间隔设置的多个所述第一掺杂区。5.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，还包括：层间介质层，形成于所述源区和所述沟槽的顶表面上；所述源极引出结构穿透所述层间介质层和所述源区并延伸至所述体区内，以与所述源区和所述体区分别连接；所述栅极引出结构穿透所述层间介质层与所述第二导电结构连接。6.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述体区内形成有第二掺杂区，所述第二掺杂区具有第二导电类型且所述第二掺杂区的掺杂浓度高于所述体区的掺杂浓度，所述第二掺杂区位于所述源区下方并与所述沟槽间隔设置，所述源极引出结构穿透所述源区并延伸至所述第二掺杂区内。7.一种沟槽栅金属氧化物半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：方冬，肖魁，
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：