[發(fā)明專利]用于在溝槽功率MOSFET中優(yōu)化端接設(shè)計的不對稱多晶硅柵極的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310056587.3
• 申請日: 2013-02-22
• 公開（公告）號: CN103151382A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李亦衡;丁永平;王曉彬
• 申請（專利權(quán)）人: 萬國半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/40;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明主要涉及場效應(yīng)管，更確切地說是涉及具有器件邊緣端接性能的功率氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET）。

背景技術(shù)

功率電子器件通常采用功率金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）。功率MOSFET應(yīng)能承受比較高的擊穿電壓，同時具有非常低的導(dǎo)通電阻。一般來說，功率MOSFET器件是通過一簇晶體管陣列，制備在稱為有源區(qū)的襯底上制成的。

在包圍著有源區(qū)的區(qū)域中，在有源區(qū)中建立起電場。這稱為端接區(qū)。功率MOSFET的擊穿電壓應(yīng)達(dá)到最大，在端接區(qū)中，超過有源晶胞區(qū)的擊穿電壓。如果端接擊穿電壓低于有源區(qū)的擊穿電壓，那么雪崩電流將涌入端接區(qū)，從而削弱雪崩性能。在大多數(shù)器件中，最高的可能的雪崩電流是非常有必要的。

在傳統(tǒng)的屏蔽柵晶體管（SGT）MOSFET中，端接區(qū)設(shè)計是最具有挑戰(zhàn)性的，由于最后的有源晶胞溝槽毗鄰端接區(qū)，因此該有源晶胞溝槽與有源區(qū)內(nèi)的那些性能不同。

因此，十分有必要設(shè)計適宜的端接區(qū)，使功率MOSFET的擊穿電壓達(dá)到最大。

發(fā)明內(nèi)容

一種具有多個晶體管的半導(dǎo)體器件，包括一個端接區(qū)，其特點是帶有不對稱柵極的晶體管。該半導(dǎo)體器件包括具有多個有源晶體管的有源區(qū)，其中每個有源晶體管都含有源極、漏極和柵極區(qū)。源極和柵極區(qū)相互分離，并且相互絕緣。端接區(qū)包圍著有源區(qū)。端接區(qū)包括多個分離的端接溝槽、每個溝槽都用導(dǎo)電材料和絕緣材料填充。電絕緣材料沉積在導(dǎo)電材料和襯底導(dǎo)電材料之間。多個端接溝槽中的其中之一沉積在有源區(qū)和多個端接溝槽的其余溝槽之間，柵極區(qū)就形成在端接溝槽中，與屏蔽柵極區(qū)重疊并間隔開，從而使柵極多晶硅的剖面面積小于晶體管中作為不對稱設(shè)計的柵極區(qū)的剖面面積。本發(fā)明還提出了一種用于制備半導(dǎo)體器件的方法。這些及其他實施例將在下文中詳細(xì)介紹。

本發(fā)明提供一種形成在半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件，包括：一個含有多個晶體管的有源區(qū)，每個晶體管都含有源極區(qū)、本體區(qū)、漏極區(qū)和柵極區(qū)；以及一個包圍著所述的有源區(qū)的端接區(qū)，所述的端接區(qū)包括至少一個靠近有源區(qū)的最里面的端接溝槽，以及一個遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽的最外面的端接溝槽，每個端接溝槽都用導(dǎo)電材料填充，電絕緣材料沉積在所述的導(dǎo)電材料和所述的襯底材料之間，最里面的端接溝槽具有一個由所述的導(dǎo)電材料制成的柵極部分，所述的柵極部分的剖面面積小于所述的有源區(qū)中的晶體管的所述的柵極區(qū)的剖面面積。

上述的半導(dǎo)體器件，沉積在所述的最外面的端接溝槽中的所述的導(dǎo)電材料，電連接到端接區(qū)中的一個本體摻雜區(qū)，最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽，所述的端接區(qū)中的本體摻雜區(qū)則更加遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。

上述的半導(dǎo)體器件，柵極部分沉積在有源區(qū)附近的最里面的端接溝槽中，通過所述的電絕緣材料，所述的柵極部分與襯底材料絕緣，電絕緣材料具第一厚度的部分在所述的柵極部分和所述柵極部分附近的所述的本體區(qū)之間，電絕緣材料具第二厚度的部分在所述的柵極部分和端接區(qū)中所述的襯底材料之間，所述的第一厚度小于所述的第二厚度。

上述的半導(dǎo)體器件，有源區(qū)附近的所述的最里面的端接溝槽的寬度和深度，與設(shè)置在有源區(qū)中的有源柵極溝槽的寬度和深度相同。

上述的半導(dǎo)體器件，所述的柵極部分與所述的導(dǎo)電材料制成的一個屏蔽柵極區(qū)重疊，并且絕緣，所述的屏蔽柵極區(qū)在有源區(qū)附近的所述的最里面的端接溝槽底部。

上述的半導(dǎo)體器件，所述的源極區(qū)和所述的屏蔽柵極區(qū)電連接。

上述的半導(dǎo)體器件，沉積在所述的最外面的端接溝槽中的導(dǎo)電材料電連接到端接區(qū)中的一個本體摻雜區(qū)，所述的最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離所述的最里面的端接溝槽，所述的本體摻雜區(qū)更加遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。

上述的半導(dǎo)體器件，柵極部分沉積在有源區(qū)附近的最里面的端接溝槽中，通過所述的電絕緣材料，所述的柵極部分與襯底材料絕緣，電絕緣材料具第一厚度的部分在所述的柵極部分和所述的柵極部分附近的所述的本體區(qū)之間，電絕緣材料具第二厚度的部分在柵極部分和端接區(qū)中所述的襯底材料之間，所述的第一厚度小于所述的第二厚度。

上述的半導(dǎo)體器件，有源區(qū)附近的所述的最里面的端接溝槽的寬度和深度，與設(shè)置在有源區(qū)中的有源柵極溝槽的寬度和深度相同。

上述半導(dǎo)體器件，端接區(qū)中的襯底材料的頂面至少下凹到所述的柵極部分的底部。

上述的半導(dǎo)體器件，沉積在所述的最外面的端接溝槽中所述的導(dǎo)電材料，電連接到端接區(qū)中的襯底區(qū)，最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。