[發(fā)明專利]一種金屬氧化物半導體場效應晶體管及制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210288949.7
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN103137698A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 謝福淵
• 申請（專利權(quán)）人: 力士科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，包括：

第一導電類型的襯底；

第一導電類型的外延層，其位于所述襯底之上，且所述外延層的多數(shù)載流子濃度低于所述襯底；

多個柵溝槽，位于有源區(qū)，并從所述外延層的上表面延伸入所述外延層；

第一絕緣層，襯于每個所述柵溝槽的底部和側(cè)壁的下部分；

源電極，位于每個所述柵溝槽內(nèi)，并且所述源電極的下部分被所述第一絕緣層包圍；

第二絕緣層，作為柵氧化層，其至少襯于每個所述柵溝槽的側(cè)壁的上部分和襯于所述源電極的側(cè)壁的上部分，其中所述第二絕緣層位于所述第一絕緣層上方，并且所述第二絕緣層的厚度小于所述第一絕緣層；

分裂柵電極，填充于每個所述的柵溝槽的上部分，所述分裂柵電極位于所述的源電極和相鄰的所述柵溝槽的側(cè)壁之間，并且被所述的第二絕緣層包圍；

臺面結(jié)構(gòu)，位于每兩個相鄰的所述柵溝槽之間；

第二導電類型的第一摻雜柱狀區(qū)，其位于每個所述臺面結(jié)構(gòu)內(nèi)；

第一導電類型的第二摻雜柱狀區(qū)，靠近所述柵溝槽的側(cè)壁，在每個所述臺面結(jié)構(gòu)內(nèi)與所述第一摻雜柱狀區(qū)交替并列排列，并且包圍所述第一摻雜柱狀區(qū)；

第二導電類型的體區(qū)，位于所述的臺面內(nèi)并靠近所述的分裂柵電極，同時所述第二導電類型的體區(qū)位于覆蓋所述第一摻雜柱狀區(qū)和所述第二摻雜柱狀區(qū)的上表面；和

第一導電類型的源區(qū)，位于所述有源區(qū)中，靠近所述體區(qū)的上表面并靠近所述分裂柵電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述多個柵溝槽的底部位于所述襯底和所述外延層之間的公共界面的上方。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中，所述多個柵溝槽進一步延伸入所述襯底內(nèi)，而所述第一摻雜柱狀區(qū)和所述第二摻雜柱狀區(qū)的下表面到達所述襯底和所述外延層之間的公共界面處。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個終端區(qū)，該終端區(qū)包括一個連接至所述源區(qū)的保護環(huán)和多個具有懸浮電壓的懸浮保護環(huán)，其中所述保護環(huán)和所述多個懸浮保護環(huán)為所述第二導電類型，且其結(jié)深都大于所述體區(qū)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個終端區(qū)，該終端區(qū)包括多個具有懸浮電壓的懸浮溝槽柵，所述多個懸浮溝槽柵被包括所述體區(qū)、所述第一摻雜柱狀區(qū)和所述第二摻雜柱狀區(qū)的臺面結(jié)構(gòu)分隔開，同時每個所述懸浮溝槽柵都包含所述源電極和所述分裂柵電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括一個終端區(qū)，該終端區(qū)包括多個具有懸浮電壓的懸浮溝槽柵，所述多個懸浮溝槽柵被包含所述第一摻雜柱狀區(qū)和所述第二摻雜柱狀區(qū)的臺面結(jié)構(gòu)分隔開，同時每個所述懸浮溝槽柵都包含所述源電極和所述分裂柵電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，還包括：

溝槽式源-體接觸區(qū)，位于每兩個相鄰的所述柵溝槽之間，其中所述溝槽式源-體接觸區(qū)填充以接觸金屬插塞，穿過所述源區(qū)并延伸入所述體區(qū)；和

第二導電類型的體接觸摻雜區(qū)，位于所述體區(qū)中，且位于所述源區(qū)下方，并至少包圍所述溝槽式源-體接觸區(qū)的底部，其中所述體接觸摻雜區(qū)的多數(shù)載流子濃度高于所述體區(qū)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述接觸金屬插塞包括一層鎢金屬層，其襯有一層Ti/TiN或Co/TiN作為勢壘金屬層。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述接觸金屬插塞包括一層鋁合金或銅，其襯有Ti/TiN或Co/TiN或Ta/TiN作為勢壘金屬層，其中所述接觸金屬插塞進一步延伸至一個接觸絕緣層上方分別形成源極金屬層或柵極金屬。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述源區(qū)在所述溝槽式源-體接觸區(qū)側(cè)壁與所述柵溝槽附近的溝道區(qū)之間具有相同的摻雜濃度和結(jié)深。

11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超級結(jié)溝槽式金屬氧化物半導體場效應管，其中所述源區(qū)在所述溝槽式源-體接觸區(qū)側(cè)壁附近比在靠近所述柵溝槽的溝道區(qū)附近具有較大的摻雜濃度和結(jié)深，所述源區(qū)在所述溝槽式源-體接觸區(qū)側(cè)壁與所述的柵溝槽附近的溝道區(qū)之間的摻雜濃度呈現(xiàn)高斯分布。