半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

技术编号：39191074 阅读：9 留言：0更新日期：2023-10-27 08:38

本发明专利技术公开半导体装置及其制造方法，包括基底、外延层、第一基体区、第一沟槽栅极结构、第一平面栅极、第一源极电极、第一源极区及漏极电极。外延层设置于基底上，第一基体区设置于外延层中，第一沟槽栅极结构设置于外延层中，沿着第一方向延伸且邻近第一基体区，第一平面栅极设置于外延层上，沿着第二方向延伸且至少部分位于第一基体区正上方，其中第二方向与第一方向间具有非零的夹角，第一源极电极设置于外延层上，且向下延伸至第一基体区中，第一源极区设置于第一基体区中，且至少部分邻接第一源极电极，漏极电极设置于基底下。漏极电极设置于基底下。漏极电极设置于基底下。

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【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法

[0001]本专利技术涉及半导体技术，特别是涉及一种包含沟槽栅极和平面栅极的功率晶体管的半导体装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]功率晶体管是指在高电压、大电流的条件下工作的晶体管，最常见的功率晶体管例如为功率金属氧化物半导体场效晶体管(power MOSFET)，其可以应用在许多不同的领域中，例如电源供应器、直流
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直流变压器(DC
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to
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DC converter)、低电压电机控制器等。
[0003]近年来，因应各种电子产品的发展，功率MOSFET的功率及布局密度也随之增加，并且应用在直流
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直流变压器的频率也显着提高，而目前功率MOSFET的技术，例如分裂栅极沟槽(split gate trench，SGT)、横向扩散金属氧化物半导体(laterally
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diffused metal
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oxide semiconductor，LDMOS)、U型槽金属氧化物半导体(UMOS)等功率晶体管，难以在各方面均完全满足电子产品的需求，例如难以达成同时减小芯片面积、增加组件布局密度、增加电流和降低开关损耗(switching loss)等需求，因此，业界亟需发展新的功率晶体管，以克服上述问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提出一种包含沟槽栅极和平面栅极的功率晶体管的半导体装置，以满足应用在电子产品时的各种需求，例如减小芯片面积、增加组件布局密

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，其特征在于，包括：一基底；一外延层，设置于所述基底上；一第一基体区，设置于所述外延层中；一第一沟槽栅极结构，设置于所述外延层中，沿着一第一方向延伸，且邻近所述第一基体区；一第一平面栅极，设置于所述外延层上，沿着一第二方向延伸，且至少部分位于所述第一基体区正上方，其中所述第二方向与所述第一方向之间具有一非零的夹角；一第一源极电极，设置于所述外延层上，且向下延伸至所述第一基体区中；一第一源极区，设置于所述第一基体区中，且至少部分邻接所述第一源极电极；以及一漏极电极，设置于所述基底下。2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向与一垂直方向定义一Y
‑
Z平面，所述第一方向与所述第二方向定义一X
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Y平面，所述第一基体区沿着所述Y
‑
Z平面具有一Y
‑
Z方向侧面，所述第一基体区沿着所述X
‑
Y平面具有一X
‑
Y方向顶面，所述第一沟槽栅极结构邻近所述Y
‑
Z方向侧面，所述第一平面栅极至少部分位于所述X
‑
Y方向顶面正上方。3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述非零的夹角为90度，所述第二方向垂直于所述第一方向。4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向定义一X
‑
Y平面，所述第一源极区沿着所述X
‑
Y平面包围所述第一源极电极。5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包括：一第二基体区，设置于所述外延层中，与所述第一基体区分开，且邻近所述第一沟槽栅极结构；一第二平面栅极，设置于所述外延层上，位于所述第二基体区正上方，且平行于所述第一平面栅极；一第二源极电极，设置于所述外延层上，且向下延伸至所述第二基体区中；以及一第二源极区，设置于所述第二基体区中，且包围所述第二源极电极。6.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述第一平面栅极和所述第二平面栅极设置于所述第一源极电极与所述第二源极电极之间，且所述第一平面栅极和所述第二平面栅极的延伸方向平行于所述基底的表面，所述第一源极电极和所述第二源极电极的延伸方向垂直于所述基底的表面。7.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，所述基底、所述外延层、所述第一源极区和所述第二源极区具有一第一导电类型，所述第一基体区和所述第二基体区具有一第二导电类型，且所述第二导电类型与所述第一导电类型相反。8.如权利要求5所述的半导体装置，其特征在于，还包括一第二沟槽栅极结构，设置于所述外延层中，平行于所述第一沟槽栅极结构，且邻近所述第一基体区和所述第二基体区，其中所述第一基体区和所述第二基体区设置于所述第一沟槽栅极结构和所述第二沟槽栅极结构之间。9.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向与一垂直方向定义一Y
‑
Z平面，在与所述Y
‑
Z平面基本平行的方向上，所述第一基体区具有相对的一第一Y
‑
Z方向侧
面与一第二Y
‑
Z方向侧面，所述第二基体区具有相对的一第三Y
‑
Z方向侧面与一第四Y
‑
Z方向侧面，所述第一沟槽栅极结构邻近所述第一Y
‑
Z方向侧面与所述第三Y
‑
Z方向侧面，所述第二沟槽栅极结构邻近所述第二Y
‑
Z方向侧面与所述第四Y
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Z方向侧面。10.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第一方向与所述第二方向定义一X
‑
Y平面，在与所述X
‑
Y平面基本平行的方向上，所述第一基体区具有一第一基体中心区与一第一基体周缘区，所述第一源极区邻接所述第一基体中心区，所述第一平面栅极沿着所述第二方向延伸而依次跨过所述第一沟槽栅极结构上方、所述第一基体周缘区上方与所述第二沟槽栅极结构上方。11.如权利要求10所述的半导体装置，其特征在于，所述第一源极电极沿着一垂直方向且朝着所述第一基体中心区而向下延伸，于所述X
‑
Y平面方向上，所述第一源极区围绕所述第一源极电极底端。12.如权利要求8所述的半导体装置，其特征在于，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈劲甫，
申请(专利权)人：艾科微电子深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：

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