[發(fā)明專利]溝槽MOSFET及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410143493.4
• 申請(qǐng)日: 2014-04-10
• 公開（公告）號(hào): CN103887342B
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 童亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矽力杰半導(dǎo)體技術(shù)（杭州）有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京成創(chuàng)同維知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11449
• 代理人: 蔡純;馮麗欣

公開了一種溝槽MOSFET及其制造方法。溝槽MOSFET包括：位于半導(dǎo)體襯底上的外延半導(dǎo)體層；從外延半導(dǎo)體層上方延伸進(jìn)入其內(nèi)部的溝槽；屏蔽導(dǎo)體，至少一部分位于溝槽的下部；中間絕緣層，位于屏蔽導(dǎo)體上方；柵極電介質(zhì)，位于溝槽的上部側(cè)壁；柵極導(dǎo)體，位于溝槽的上部，與屏蔽導(dǎo)體之間由中間絕緣層隔開；阱區(qū)，位于外延半導(dǎo)體層中，并且鄰近溝槽；源區(qū)，位于阱區(qū)中，并且鄰近溝槽；分別與源區(qū)、半導(dǎo)體襯底、柵極導(dǎo)體和屏蔽導(dǎo)體電連接的源極接觸、漏極接觸、柵極接觸和屏蔽接觸，其中，屏蔽導(dǎo)體與外延半導(dǎo)體層之間由絕緣疊層隔開，絕緣疊層包括至少一個(gè)氧化物層和至少一個(gè)氮化物層。溝槽MOSFET可以改善中間絕緣層的質(zhì)量，從而提高擊穿電壓。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地半導(dǎo)體技術(shù)，更具體地，涉及溝槽MOSFET及其制造方法。

背景技術(shù)

金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET）作為功率半導(dǎo)體器件已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，例如在功率變換器中作為開關(guān)。

MOSFET可以具有平面結(jié)構(gòu)，其中在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)形成源區(qū)和漏區(qū)，柵極導(dǎo)體位于半導(dǎo)體襯底的一側(cè)表面上方，與半導(dǎo)體襯底之間由柵極電介質(zhì)隔開。MOSFET還可以具有垂直結(jié)構(gòu)，其中在半導(dǎo)體襯底的一側(cè)形成源區(qū)，另一側(cè)形成漏區(qū)，柵極導(dǎo)體延伸至半導(dǎo)體襯底的內(nèi)部，與半導(dǎo)體襯底之間由柵極電介質(zhì)隔開。

在垂直結(jié)構(gòu)的MOSFET的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步開發(fā)了溝槽MOSFET。溝槽MOSFET包括在半導(dǎo)體襯底中形成的溝槽，以及嵌入溝槽中的柵疊層。柵疊層包括柵極導(dǎo)體和柵極電介質(zhì)，柵極導(dǎo)體位于溝槽內(nèi)，并且與半導(dǎo)體襯底之間由柵極電介質(zhì)隔開。溝槽結(jié)構(gòu)可以提供最短的源-漏電流路徑，從而可以減小導(dǎo)通阻抗，進(jìn)而顯著降低功率損耗。然而，由于較大的柵漏電容C_gd，柵極電介質(zhì)容易擊穿，使得溝槽MOSFET耐壓性能劣化。

可以在溝槽的下部形成屏蔽導(dǎo)體，在溝槽的上部形成柵極導(dǎo)體。屏蔽導(dǎo)體和柵極導(dǎo)體之間由中間絕緣層來隔開。屏蔽導(dǎo)體可以減小柵漏電容C_gd，從而提高M(jìn)OSFET的擊穿電壓。然而，該中間絕緣層可能由于屏蔽導(dǎo)體和柵極導(dǎo)體之間的電位差而擊穿，仍然使得溝槽MOSFET的耐壓性能劣化。

因此，期望進(jìn)一步提高溝槽MOSFET的擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種溝槽MOSFET及其制造方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于中間絕緣層質(zhì)量差導(dǎo)致溝槽MOSFET電性能劣化的問題。

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種溝槽MOSFET，包括：第一摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底上的第一摻雜類型的外延半導(dǎo)體層；從外延半導(dǎo)體層上方延伸進(jìn)入其內(nèi)部的溝槽；屏蔽導(dǎo)體，至少一部分位于溝槽的下部并且與外延半導(dǎo)體層之間絕緣隔開；中間絕緣層，位于屏蔽導(dǎo)體上方；柵極電介質(zhì)，位于溝槽的上部側(cè)壁；柵極導(dǎo)體，位于溝槽的上部，并且與外延半導(dǎo)體層之間由柵極電介質(zhì)隔開，與屏蔽導(dǎo)體之間由中間絕緣層隔開；第二摻雜類型的阱區(qū)，位于外延半導(dǎo)體層中，并且鄰近溝槽；第一摻雜類型的源區(qū)，位于阱區(qū)中，并且鄰近溝槽；分別與源區(qū)、半導(dǎo)體襯底、柵極導(dǎo)體和屏蔽導(dǎo)體電連接的源極接觸、漏極接觸、柵極接觸和屏蔽接觸，其中，所述屏蔽導(dǎo)體與所述外延半導(dǎo)體層之間由絕緣疊層隔開，所述絕緣疊層包括至少一個(gè)氧化物層和至少一個(gè)氮化物層。

優(yōu)選地，在所述溝槽MOSFET中，所述中間絕緣層由氧化物組成。

優(yōu)選地，在所述溝槽MOSFET中，所述中間絕緣層的厚度為100-500納米。

優(yōu)選地，在所述溝槽MOSFET中，所述絕緣疊層包括第一絕緣層、第二絕緣層和第三絕緣層，第一絕緣層鄰接所述外延半導(dǎo)體層，第三絕緣層鄰接所述屏蔽導(dǎo)體，并且第二絕緣層夾在第一絕緣層和第三絕緣層之間。

優(yōu)選地，在所述溝槽MOSFET中，所述第一絕緣層由氧化物組成，第二絕緣層由氮化物組成，并且第三絕緣層由氧化物組成。