[發(fā)明專利]溝槽式柵極金氧半場效晶體管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210317182.6
• 申請日: 2012-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN103545368B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹前陵;李祈祥
• 申請（專利權(quán)）人: 力祥半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京同立鈞成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 臧建明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件，且特別是有關(guān)于一種溝槽式柵極金氧半場效晶體管。

背景技術(shù)

溝槽式金氧半導(dǎo)體場效晶體管被廣泛地應(yīng)用在電力開關(guān)(power?switch)元件上，例如是電源、整流器或低壓馬達(dá)控制器等等。一般而言，溝槽式金氧半導(dǎo)體場效晶體管多采取垂直結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，以提升元件密度。其利用晶片的背面作為漏極，而在晶片的正面制作多個(gè)晶體管的源極以及柵極。由于多個(gè)晶體管的漏極是并聯(lián)在一起的，因此其所承受的電流大小可以相當(dāng)大。

溝槽式金氧半導(dǎo)體場效晶體管的工作損失可分成切換損失(switching?loss)及導(dǎo)通損失(conducting?loss)兩大類，其中因輸入電容C_iss所造成的切換損失會(huì)因操作頻率的提高而增加。輸入電容C_iss包括柵極對源極的電容C_gs以及柵極對漏極的電容C_gd。

現(xiàn)有技術(shù)的一種作法是在溝槽內(nèi)形成柵極與遮蔽柵極(shielded?gate)。遮蔽柵極位于柵極下方，絕緣層將柵極與遮蔽柵極相隔開，且遮蔽柵極連接至源極。此種作法雖然可以減少柵極對漏極的電容C_gd，但另一方面卻會(huì)增加?xùn)艠O對源極的電容C_gs，因而無法有效地降低切換損失。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供一種溝槽式柵極金氧半場效晶體管，可以同時(shí)減少柵極對漏極的電容C_gd及柵極對源極的電容C_gs，以有效地降低切換損失，提升元件效能。

本發(fā)明提供一種溝槽式柵極金氧半場效晶體管。具有第一導(dǎo)電型的磊晶層配置在具有第一導(dǎo)電型的基底上。具有第二導(dǎo)電型的主體層配置在磊晶層中。磊晶層中具有第一溝槽，主體層中具有第二溝槽，且第一溝槽配置在第二溝槽下方。第一導(dǎo)體層配置在第一溝槽中。第一絕緣層配置在第一導(dǎo)體層與磊晶層之間。第二導(dǎo)體層配置在第二溝槽的側(cè)壁上。第二絕緣層配置在第二導(dǎo)體層與主體層之間以及第二導(dǎo)體層與第一導(dǎo)體層之間。介電層配置在磊晶層上并填滿第二溝槽。具有第一導(dǎo)電型的二摻雜區(qū)分別配置在第二溝槽的兩側(cè)的主體層中。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二絕緣層的厚度小于第一絕緣層的厚度。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二絕緣層覆蓋第一導(dǎo)體層的頂部。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)體層還延伸至第二溝槽中。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)體層的材料包括摻雜多晶硅。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二導(dǎo)體層的材料包括摻雜多晶硅。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述溝槽式柵極金氧半場效晶體管還包括第三導(dǎo)體層，其配置在介電層上，其中第三導(dǎo)體層通過二導(dǎo)體插塞與主體層電性連接。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第三導(dǎo)體層的材料包括金屬。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)電型為N型，第二導(dǎo)電型為P型；或第一導(dǎo)電型為P型，第二導(dǎo)電型為N型。

本發(fā)明另提供一種溝槽式柵極金氧半場效晶體管。具有第一導(dǎo)電型的磊晶層配置在第一導(dǎo)電型的基底上。具有第二導(dǎo)電型的主體層配置在磊晶層中。磊晶層中具有第一溝槽，主體層中具有第二溝槽，且第一溝槽配置在第二溝槽下方。第一導(dǎo)體層配置在第一溝槽中。第一絕緣層配置在第一導(dǎo)體層與磊晶層之間。第二絕緣層配置在第二溝槽中并覆蓋第一導(dǎo)體層。第二導(dǎo)體層配置在第二溝槽中并覆蓋第二絕緣層。第三絕緣層配置在第二導(dǎo)體層與主體層之間。介電層配置在磊晶層上并覆蓋第二導(dǎo)體層。具有第一導(dǎo)電型的二摻雜區(qū)分別配置在第二溝槽的兩側(cè)的主體層中。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第三絕緣層的厚度小于第一絕緣層的厚度。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二絕緣層的寬度大于第一導(dǎo)體層的寬度。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)體層的材料包括摻雜多晶硅。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二導(dǎo)體層的材料包括摻雜多晶硅。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述溝槽式柵極金氧半場效晶體管還包括第三導(dǎo)體層，其配置在介電層上，其中第三導(dǎo)體層通過兩個(gè)導(dǎo)體插塞與主體層電性連接。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第三導(dǎo)體層的材料包括金屬。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一導(dǎo)電型為N型，第二導(dǎo)電型為P型；或第一導(dǎo)電型為P型，第二導(dǎo)電型為N型。