一种高密度倾斜沟道功率半导体器件制造技术

技术编号：40318409 阅读：7 留言：0更新日期：2024-02-07 21:01

本发明专利技术公开一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，在现有功率半导体器件的沟道区内开设有至少一个倒V形的嵌入槽；嵌入槽纵向贯通沟道区，即嵌入槽的上表面与沟道区的上表面相平，嵌入槽的下表面与沟道区的下表面相平；嵌入槽的整个内侧表面覆有绝缘介质，嵌入槽内填充有栅极介质；填充在嵌入槽内的栅极介质形成嵌入栅，嵌入栅的上表面直接与环表面栅连接，嵌入栅的下表面通过绝缘介质与埋氧层连接。本发明专利技术利用倒V形的嵌入栅的倾斜交叉结构提高有效沟道长度以及宽度，降低器件的导通电阻，提高整体导通性能，实现沟道区的三维完全包裹。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率半导体器件，具体涉及一种高密度倾斜沟道功率半导体器件。

技术介绍

1、在电子技术革命的浪潮中，功率半导体器件的重要性也日益增加。近年来，随着高介电常数栅介质的成熟应用，功率半导体器件的击穿电压和比导通电阻得到了显著提高，但是实现这种结构的工艺仍然面临着许多挑战和难题需要解决。环绕栅极场效应晶体管(gaa fet)选择使用栅极彻底地从四面包裹沟道区，获得最大程度的栅极控制能力。但是由于环栅的纵向电极占据大量的芯片面积，该区域下方无法形成沟道，导致其存在沟道宽度小等问题。因此，如何解决沟道电阻、沟道宽度小的问题是功率半导体器件设计领域值得深入探索的研究。

技术实现思路

1、本专利技术所要解决的是现有环栅功率半导体器件存在沟道电阻和宽度小的问题，提供一种高密度倾斜沟道功率半导体器件。

2、为解决上述问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：

3、一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，包括衬底层、埋氧层、沟道区、漂移区、漏极区、源极区、环表面栅、埋栅、源极、栅极和漏极；埋氧层设置于衬底层的上方；沟道区与漂移区设置于埋氧层上方，且沟道区与漂移区相邻接；源极区处于沟道区中；漏极区处于漂移区中；埋栅嵌入埋氧层内，并位于沟道区的正下方；环表面栅环设于沟道区的外表面，且环表面栅的整个内表面与沟道区的整个外表面之间通过绝缘介质相连；埋栅与环表面栅之间通过电极线连通；源极从源极区引出，漏极从漏极区引出，栅极从环表面栅引出；其不同之处是，沟道区内开设有至少一个倒v形的

4、上述方案中，栅极介质与环表面栅和埋栅的材质相同。

5、上述方案中，栅极介质为多晶硅或铝。

6、上述方案中，绝缘介质为二氧化硅或氮化硅。

7、上述方案中，当沟道区内设有2个以上的嵌入槽时，这些嵌入槽沿沟道区的长度方向分布，且相邻2个嵌入槽相互独立或相互交叉。

8、上述方案中，当沟道区内设有2个以上的嵌入槽时，这些嵌入槽的v夹角α相同。

9、与现有技术相比，在传统环栅的基础上，利用倒v形的嵌入栅的倾斜交叉结构提高有效沟道长度以及宽度，降低器件的导通电阻，提高整体导通性能，实现沟道区的三维完全包裹。

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【技术保护点】

1.一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，包括衬底层(1)、埋氧层(2)、沟道区(3)、漂移区(4)、漏极区(5)、源极区(6)、环表面栅(7)、埋栅(8)、源极、栅极和漏极；埋氧层(2)设置于衬底层(1)的上方；沟道区(3)与漂移区(4)设置于埋氧层(2)上方，且沟道区(3)与漂移区(4)相邻接；源极区(6)处于沟道区(3)中；漏极区(5)处于漂移区(4)中；埋栅(8)嵌入埋氧层(2)内，并位于沟道区(3)的正下方；环表面栅(7)环设于沟道区(3)的外表面，且环表面栅(7)的整个内表面与沟道区(3)的整个外表面之间通过绝缘介质(10)相连；埋栅(8)与环表面栅(7)之间通过电极线(11)连通；源极从源极区(6)引出，漏极从漏极区(5)引出，栅极从环表面栅(7)引出；其特征是，沟道区(3)内开设有至少一个倒V形的嵌入槽；嵌入槽纵向贯通沟道区(3)，即嵌入槽的上表面与沟道区(3)的上表面相平，嵌入槽的下表面与沟道区(3)的下表面相平；嵌入槽的整个内侧表面覆有绝缘介质(10)，嵌入槽内填充有栅极介质；填充在嵌入槽内的栅极介质形成嵌入栅(9)，嵌入栅(9)的上表面直接与环表面栅(7)连接，

2.根据权利要求1所述的一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，其特征是，栅极介质与环表面栅(7)和埋栅(8)的材质相同。

3.根据权利要求2所述的一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，其特征是，栅极介质为多晶硅或铝。

4.根据权利要求1所述的一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，其特征是，绝缘介质(10)为二氧化硅或氮化硅。

5.根据权利要求1所述的一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，其特征是，当沟道区(3)内设有2个以上的嵌入槽时，这些嵌入槽沿沟道区(3)的长度方向分布，且相邻2个嵌入槽相互独立或相互交叉。

6.根据权利要求1所述的一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，其特征是，当沟道区(3)内设有2个以上的嵌入槽时，这些嵌入槽的V夹角α相同。

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【技术特征摘要】

1.一种高密度倾斜沟道功率半导体器件，包括衬底层(1)、埋氧层(2)、沟道区(3)、漂移区(4)、漏极区(5)、源极区(6)、环表面栅(7)、埋栅(8)、源极、栅极和漏极；埋氧层(2)设置于衬底层(1)的上方；沟道区(3)与漂移区(4)设置于埋氧层(2)上方，且沟道区(3)与漂移区(4)相邻接；源极区(6)处于沟道区(3)中；漏极区(5)处于漂移区(4)中；埋栅(8)嵌入埋氧层(2)内，并位于沟道区(3)的正下方；环表面栅(7)环设于沟道区(3)的外表面，且环表面栅(7)的整个内表面与沟道区(3)的整个外表面之间通过绝缘介质(10)相连；埋栅(8)与环表面栅(7)之间通过电极线(11)连通；源极从源极区(6)引出，漏极从漏极区(5)引出，栅极从环表面栅(7)引出；其特征是，沟道区(3)内开设有至少一个倒v形的嵌入槽；嵌入槽纵向贯通沟道区(3)，即嵌入槽的上表面与沟道区(3)的上表面相平，嵌入槽的下表面与沟道区(3)的下表面相平；嵌入槽的整个内侧表面覆有绝缘介质(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李琦，管理，陈永和，翟江辉，李海鸥，崔现文，程识，叶健，李佩，牛玉龙，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：

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