[發明專利]溝槽型MOS場效應晶體管及方法、電子設備

在審

• 申請號: 201811595136.6
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN111370486A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 鐘樹理;朱輝;肖秀光
• 申請（專利權）人: 深圳比亞迪微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 趙天月

本發明公開了溝槽型MOS場效應晶體管及方法、電子設備。該場效應晶體管包括第一電極金屬層、半導體襯底層以及外延層，阱區以及接觸區；溝槽，所述溝槽的底部具有保護區，且所述溝槽的一側壁處具有延伸至所述溝槽底部的第二保護區，所述第二保護區和所述保護區、所述阱區以及所述接觸區均相接觸，所述溝槽中還具有柵絕緣層以及柵極，所述柵絕緣層靠近所述保護區設置，并部分環繞所述柵極，以將所述柵極與所述第二保護區、所述阱區和所述接觸區隔離；絕緣介質層；第二電極金屬層。

技術領域

本發明涉及電子領域，具體地，涉及溝槽型MOS場效應晶體管及方法、電子設備。

背景技術

溝槽型金屬氧化物薄膜晶體管，由于具有比平面柵結構更小的導通電阻，因此受到了廣泛的關注。并且，溝槽柵型場效應晶體管，通常可以在溝槽底部設置保護區，因此可降低溝槽柵底部的電場強度，提高產品在應用中的可靠度。

然而，目前的溝槽型MOS場效應晶體管及方法、電子設備仍有待改進。

發明內容

本發明是基于發明人對于以下事實和問題的發現和認識作出的：

目前溝槽型的場效應晶體管，器件的穩定性仍有待提高。雖然溝槽型場效應晶體管可以通過在溝槽柵底部設置保護區，來提高對柵絕緣層的保護，防止介質層發生與時間相關的電介質擊穿(time dependent dielectric breakdown，TDDB)，但目前溝槽柵底部保護區的電位是浮空的，因此在漏電極施加高壓時，保護區會產生感應電位。也即是說，保護區與溝槽柵之間仍會存在電位差，溝槽柵底部的絕緣介質層仍會承受一定的電場強度。因此器件出于積累狀態，經過一段時間后，此處的介質層仍舊會有被擊穿的風險。特別是對于SiC材料的溝槽型MOS場效應晶體管，由于SiC半導體器件的優勢即為耐高壓、通態電阻低、電流密度高等優勢，因此更常被應用于高溫、高頻率和高功率的應用場合，因此基于SiC材料的溝槽型MOS場效應晶體管的穩定性就更加有待加強。

本發明旨在至少一定程度上緩解或解決上述提及問題中至少一個。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種溝槽型MOS場效應晶體管。該溝槽型MOS場效應晶體管包括：依次層疊設置的第一電極金屬層、半導體襯底層以及外延層；依次層疊設置的阱區以及接觸區，所述阱區以及所述接觸區設置在所述外延層遠離所述半導體襯底層的一側；溝槽，所述溝槽延伸至所述接觸區、所述阱區以及所述外延層中，所述溝槽的底部具有保護區，且所述溝槽的一側壁處具有延伸至所述溝槽底部的第二保護區，所述第二保護區和所述保護區、所述阱區以及所述接觸區均相接觸，所述溝槽中還具有柵絕緣層以及柵極，所述柵絕緣層靠近所述保護區設置，并部分環繞所述柵極，以將所述柵極與所述第二保護區、所述阱區和所述接觸區隔離；絕緣介質層，所述絕緣介質層設置在所述溝槽遠離所述外延層的一側，并覆蓋所述柵極以及所述接觸區的一部分；第二電極金屬層，所述第二電極金屬層設置在所述絕緣介質層遠離所述溝槽的一側，并覆蓋所述絕緣介質層和所述接觸區的一部分。由此，可以保護介質層(柵絕緣層)，避免由于此處的介質層長時間承受一定強度的電場，發生擊穿而導致器件失效。進而，可以提高該溝槽型MOS場效應晶體管的器件穩定性。