电阻场板非对称栅场效应器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种电阻场板非对称栅场效应器件及其制备方法，该电阻场板非对称栅场效应器件的最小可重复单元中设置有两个不对称的深槽型电阻场板结构，第一个电阻场板结构的顶端设有MOSFET结构且其与MOSFET结构的源极电极连接，第二个电阻场板结构的顶端引出控制电极，当MOSFET结构的源极电极与控制电极同电位连接时，由于两个电阻场板结构的结构不对称、存在差异，二者产生的电场耦合效果更好，更适应提升MOSFET耐压漂移区杂质浓度，降低了漂移区导通电阻而同时保持耐压，优化了导通电阻与耐压之间的基本矛盾，同时，电场耦合效果更好，对相邻的其他最小可重复单元的排斥挤压也降低，从而便于最小可重复单元的结构压缩，有利于结构小型化设计和高密度化设计。于结构小型化设计和高密度化设计。于结构小型化设计和高密度化设计。

【技术实现步骤摘要】
电阻场板非对称栅场效应器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件及集成电路
，尤其是涉及一种电阻场板非对称栅场效应器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前已知的基于PN结电荷平衡的超结结构高压MOSFET器件已经成为350V以上耐压的事实上工业标准MOSFET高压功率器件，基于这种PN结电荷平衡的超结器件对PN结电荷平衡相当敏感。针对这种电荷敏感引起的工艺控制难度，国内外提出了第二代类似PN结超结功能的新结构，其中之一是在第一类PN结结构基础上，替换其中的P型或N型区为沿替换P型或N型区界面一层薄的普通常用介电常数介质材料及半绝缘材料层结构，起到电阻场板作用的结构来实现。
[0003]然而，怎么用这种原理来实现具体的器件结构，国内外仅有少数概念性涉及，但相关的器件结构设计总是存在各种不足，如：要么是针对工艺实现可能遇到的问题解决得不够细致，要么是无法做到既结合工程实施条件又满足类似超结二维电场更优耦合以获得更小的器件元胞等。
[0004]因此，如何在第二代电阻场板类超结的基础上获得易于实施且元胞体积小、集成密度高的高压MOSFET器件是目前急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种电阻场板非对称栅场效应器件的技术方案，用于解决上述技术问题。
[0006]为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供的技术方案如下。
[0007]一种电阻场板非对称栅场效应器件，包括：
[0008]高掺杂衬底；
[0009]外延层，设置在所述高掺杂衬底上，其内形成有第一深槽和第二深槽，且所述第一深槽和所述第二深槽垂直进入所述高掺杂衬底里；
[0010]第一电阻场板结构，设置在所述第一深槽中，且其底部与所述高掺杂衬底电连接；
[0011]MOSFET结构，设置在所述外延层中且位于所述第一电阻场板结构上，其源极电极与所述第一电阻场板结构的顶部电连接；
[0012]第二电阻场板结构，设置在所述第二深槽中，且其底部与所述高掺杂衬底电连接，顶部电引出控制电极；
[0013]其中，在所述电阻场板非对称栅场效应器件工作时，所述控制电极的电位与所述MOSFET结构的源极电极或所述MOSFET结构的栅极电极中的一个电极的电位相同。
[0014]可选地，所述高掺杂衬底的杂质导电类型和所述外延层的杂质导电类型相同。
[0015]可选地，所述MOSFET结构包括：
[0016]沟道扩散区，设置在所述外延层中，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类
型相反；
[0017]源极扩散区，设置在所述外延层中且位于所述沟道扩散区上，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相同；
[0018]栅介质层，设置在所述外延层上；
[0019]多晶硅栅，设置在所述栅介质层上，且至少横向覆盖所述沟道扩散区与所述源极扩散区的非重叠区域；
[0020]源极电极，垂直穿过所述栅介质层，且与所述沟道扩散区、所述源极扩散区及所述第一电阻场板结构的顶部电连接，且所述源极电极在所述第一深槽的顶部侧壁处与所述沟道扩散区及所述源极扩散区电连接；
[0021]栅极电极，与所述多晶硅栅电连接；
[0022]漏极电极，由所述高掺杂衬底远离所述外延层的一面电引出。
[0023]可选地，所述MOSFET结构包括：
[0024]沟道扩散区，设置在所述外延层中，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相反；
[0025]源极扩散区，设置在所述外延层中且位于所述沟道扩散区上，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相同；
[0026]沟道接触区，设置在所述外延层中，且与所述沟道扩散区接触，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相反；
[0027]栅介质层，设置在所述外延层上；
[0028]多晶硅栅，设置在所述栅介质层上，且至少横向覆盖所述沟道扩散区与所述源极扩散区的非重叠区域；
[0029]源极电极，垂直穿过所述栅介质层，且与所述源极扩散区、所述沟道接触区及所述第一电阻场板结构的顶部电连接，且所述源极电极在所述第一深槽的顶部表面处与所述源极扩散区及所述沟道接触区电连接；
[0030]栅极电极，与所述多晶硅栅电连接；
[0031]漏极电极，由所述高掺杂衬底远离所述外延层的一面电引出。
[0032]一种电阻场板非对称栅场效应器件的制备方法，包括步骤：
[0033]提供高掺杂衬底，并在所述高掺杂衬底上形成外延层；
[0034]在所述外延层上形成栅介质层，在所述栅介质层上形成多晶硅栅；
[0035]根据所述多晶硅栅，利用自对准注入技术及双扩散技术，在所述外延层的顶部的局部区域内形成沟道扩散区及源极扩散区，且在垂直方向上所述源极扩散区位于所述沟道扩散区的顶部；
[0036]形成第一深槽和第二深槽，所述第一深槽垂直穿过所述源极扩散区、所述沟道扩散区以及所述外延层至所述高掺杂衬底，所述第二深槽垂直穿过所述外延层至所述高掺杂衬底；
[0037]在所述第一深槽中形成第一电阻场板结构，在所述第二深槽中形成第二电阻场板结构，所述第一电阻场板结构未填满所述第一深槽，且在垂直方向上所述第一电阻场板结构的顶部位于所述沟道扩散区底部到所述源极扩散区底部的范围内；
[0038]形成源极电极、栅极电极及控制电极，所述源极电极垂直穿过所述栅介质层且与
所述沟道扩散区、所述源极扩散区及所述第一电阻场板结构的顶部电连接，且所述源极电极在所述第一深槽的顶部侧壁处与所述沟道扩散区及所述源极扩散区电连接，所述栅极电极与所述多晶硅栅电连接，所述控制电极与所述第二电阻场板结构的顶部电连接。
[0039]可选地，根据所述多晶硅栅，利用自对准注入技术及双扩散技术，在所述外延层的顶部的局部区域内形成所述沟道扩散区及所述源极扩散区的步骤包括：
[0040]以所述多晶硅栅和第一光刻胶做掩膜，进行第一次离子注入和第一次离子扩散，在所述外延层的顶部内形成所述沟道扩散区；
[0041]以所述多晶硅栅和第二光刻胶做掩膜，进行第二次离子注入，在所述外延层的顶部内形成所述源极扩散区，且在垂直方向上所述源极扩散区位于所述沟道扩散区的顶部，在水平方向上所述源极扩散区位于所述沟道扩散区之内。
[0042]可选地，在所述第一深槽中形成所述第一电阻场板结构，在所述第二深槽中形成所述第二电阻场板结构的步骤包括：
[0043]在所述第一深槽及所述第二深槽中形成氧化层，并去除所述第一深槽底部的氧化层和所述第二深槽底部的氧化层；
[0044]沉积半绝缘多晶硅材料，所述半绝缘多晶硅材料至少填满所述第一深槽及所述第二深槽；
[0045]刻蚀去除所述第一深槽中填充的部分半绝缘多晶硅材料，暴露出所述第一深槽的顶部，且所述第一深槽的暴露部分的底部在垂直方向上位于所述沟道扩散区底部到所述源极扩散区底部的范围内；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电阻场板非对称栅场效应器件，其特征在于，包括：高掺杂衬底；外延层，设置在所述高掺杂衬底上，其内形成有第一深槽和第二深槽，且所述第一深槽和所述第二深槽垂直进入所述高掺杂衬底里；第一电阻场板结构，设置在所述第一深槽中，且其底部与所述高掺杂衬底电连接；MOSFET结构，设置在所述外延层中且位于所述第一电阻场板结构上，其源极电极与所述第一电阻场板结构的顶部电连接；第二电阻场板结构，设置在所述第二深槽中，且其底部与所述高掺杂衬底电连接，顶部电引出控制电极；其中，在所述电阻场板非对称栅场效应器件工作时，所述控制电极的电位与所述MOSFET结构的源极电极或所述MOSFET结构的栅极电极中的一个电极的电位相同。2.根据权利要求1所述的电阻场板非对称栅场效应器件，其特征在于，所述高掺杂衬底的杂质导电类型和所述外延层的杂质导电类型相同。3.根据权利要求1或2所述的电阻场板非对称栅场效应器件，其特征在于，所述MOSFET结构包括：沟道扩散区，设置在所述外延层中，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相反；源极扩散区，设置在所述外延层中且位于所述沟道扩散区上，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相同；栅介质层，设置在所述外延层上；多晶硅栅，设置在所述栅介质层上，且至少横向覆盖所述沟道扩散区与所述源极扩散区的非重叠区域；源极电极，垂直穿过所述栅介质层，与所述沟道扩散区、所述源极扩散区及所述第一电阻场板结构的顶部电连接，且所述源极电极在所述第一深槽的顶部侧壁处与所述沟道扩散区及所述源极扩散区电连接；栅极电极，与所述多晶硅栅电连接；漏极电极，由所述高掺杂衬底远离所述外延层的一面电引出。4.根据权利要求1或2所述的电阻场板非对称栅场效应器件，其特征在于，所述MOSFET结构包括：沟道扩散区，设置在所述外延层中，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相反；源极扩散区，设置在所述外延层中且位于所述沟道扩散区上，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相同；沟道接触区，设置在所述外延层中，且与所述沟道扩散区接触，其杂质导电类型与所述外延层的杂质导电类型相反；栅介质层，设置在所述外延层上；多晶硅栅，设置在所述栅介质层上，且至少横向覆盖所述沟道扩散区与所述源极扩散区的非重叠区域；源极电极，垂直穿过所述栅介质层，与所述源极扩散区、所述沟道接触区及所述第一电
阻场板结构的顶部电连接，且所述源极电极在所述第一深槽的顶部表面处与所述源极扩散区及所述沟道接触区电连接；栅极电极，与所述多晶硅栅电连接；漏极电极，由所述高掺杂衬底远离所述外延层的一面电引出。5.一种电阻场板非对称栅场效应器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：提供高掺杂衬底，并在所述高掺杂衬底上形成外延层；在所述外延层上形成栅介质层，在所述栅介质层上形成多晶硅栅；根据所述多晶硅栅，利用自对准注入技术及双扩散技术，在所述外延层的顶部的局部区域内形成沟道扩散区及源极扩散区，且在垂直方向上所述源极扩散区位于所述沟道扩散区的顶部；形成第一深槽和第二深槽，所述第一深槽垂直穿过所述源极扩散区、所述沟道扩散区以及所述外延层至所述高掺杂衬底，所述第二深槽垂直穿过所述外延层至所述高掺杂衬底；在所述第一深槽中形成第一电阻场板结构，在所述第二深槽中形成第二电阻场板结构，所述第一电阻场板结构未填满所述第一深槽，且在垂直方向上所述第一电阻场板结构的顶部位于所述沟道扩散区底部到所述源极扩散区底部的范围内；形成源极电极、栅极电极及控制电极，所述源极电极垂直穿过所述栅介质层且与所述沟道扩散区、所述源极扩散区及所述第一电阻场板结构的顶部电连接，且所述源极电极在所述第一深槽的顶部侧壁处与所述沟道扩散区及所述源极扩散区电连接，所述栅极电极与所述多晶硅栅电连接，所述控制电极与所述第二电阻场板结构的顶部电连接。6.根据权利要求5所述的电阻场板非对称栅场效应器件的制备方法，其特征在于，根据所述多晶硅栅，利用自对准注入技术及双扩散技术，在所述外延层的顶部...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭开洲，肖添，张嘉浩，杨永晖，蒋和全，李儒章，张培健，钟怡，李孝权，王鹏飞，王鹏，王育新，唐昭焕，裴颖，李光波，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十四研究所，
类型：发明
国别省市：