[發明專利]一種新型SGT超級結MOSFET結構

在審

• 申請號: 201811613050.1
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109980017A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 卡西克·帕德馬納班;管靈鵬;馬督兒·博德;王健;張磊
• 申請（專利權）人: 萬國半導體（開曼）股份有限公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L29/423;H01L29/06
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

本發明是一種溝槽金屬?氧化物?半導體場效應晶體管(MOSFET)器件，包括屏蔽溝槽柵極結構和超級結結構的組合，在含有漂流區中交替的n?摻雜和p?摻雜立柱的外延層內。在一個示例中，柵極溝槽形成在n?摻雜立柱中和n?摻雜立柱上方，n?摻雜立柱在相應的柵極溝槽底部附近和周圍具有一個多余的電荷區域。由于柵極溝槽中的屏蔽電極，多余的電荷是平衡的。

技術領域

本發明主要涉及金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOMSFET)，更確切地說是一種改良的超級結器件及其制備方法。

背景技術

微處理器和存儲器件等集成電路含有多個金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFET)，提供基本的開關功能，以配置邏輯門、數據存儲和功率開關等功能。功率MOSFET通常用于需要功率切換和功率放大的應用中。在一個功率MOSFET中，必須降低傳導時的器件電阻(R_ds-on)，并且提高其擊穿電壓(BV)。在一個晶體管中，大多數的擊穿電壓(BV)由漂流區承載，漂流區輕摻雜，以便提供較高的擊穿電壓BV。然而，輕摻雜的漂流區也會產生很高的導通電阻(R_ds-on)。換言之，導通電阻(R_ds-on)和擊穿電壓(BV)相互競爭博弈。事實上，導通電阻R_ds-on正比于BV^2.5。也就是說，對于傳統的晶體管來說，導通電阻(R_ds-on)隨著擊穿電壓(BV)的增大而急劇增大。

超級結器件結構實現了獲得低導通電阻(R_ds-on)，同時保持很高的斷開狀態擊穿電壓(BV)的方法。超級結器件包括交替的p-型和n-型摻雜立柱，平行排布，在漂流區中相互連接起來。交替的p-型和n-型立柱在本質上是電荷平衡的。當漏極和源極之間加載反向偏壓時，這些立柱相互耗盡(即水平地)在一個相對低的電壓下，從而在垂直方向上承受很高的擊穿電壓。用于超級結器件的導通電阻(R_ds-on)與擊穿電壓BV成正比地增大，比傳統的半導體結構中增大得劇烈。因此，對于同樣高的擊穿電壓(BV)，超級結器件可以比傳統的MOSFET器件的導通電阻(R_ds-on)更低(或者說對于指定的導通電阻R_ds-on，超級結器件比傳統的MOSFET的擊穿電壓BV更高)。

屏蔽柵溝槽(SGT)MOSFET是另一種類型的功率MOS器件。由于它們具有很低的晶體管柵極至漏極電容C_gd、很低的導通電阻R_ds-on以及很高的擊穿電壓BV等優勢，因此它們比傳統的MOSFET更加適合某些特殊應用。

正是在這樣的背景下，提出了本發明的實施例。

發明內容

本發明為解決上述已有技術當中存在的問題，提供以下技術方案來實現。

一種金屬-氧化物-半導體場效應晶體管器件，包含：

一個第一導電類型的漂流區，位于相同導電類型的重摻雜襯底上方；

一個第二導電類型的本體區，位于漂流區上方，第二導電類型與第一導電類型相反；

多個溝槽，位于本體區中，并延伸到漂流區內；

一個第一導電類型的重摻雜源極區，位于本體區中；以及

一個超級結結構，位于漂流區中，包括交替的第一導電類型的第一摻雜立柱以及平行排布的第二導電類型的第二摻雜立柱，其中第二摻雜立柱的每個立柱都位于兩個相鄰的溝槽之間，其中第一摻雜立柱的每個立柱都有一個多余的電荷濃度區，在多個溝槽中相應的一個溝槽附近和周圍，其中交替的第一摻雜立柱和第二摻雜立柱都在漂流區中處于基本的電荷平衡。

優選地，其中多個溝槽中的每個溝槽的中心都在第一摻雜立柱的頂部，并且在兩個相鄰的第二摻雜立柱之間。

優選地，其中多個溝槽的每個溝槽都具有一個底部，端接在多余的電荷濃度區。