[發(fā)明專利]深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911269164.3
• 申請日: 2019-12-11
• 公開（公告）號: CN112951914A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅志云;王飛;潘夢瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 恒泰柯半導(dǎo)體（上海）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/36;H01L21/336
• 代理公司: 上海宏京知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31297
• 代理人: 崔巍

本發(fā)明提供一種深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)及其制備方法，深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)包括：第一導(dǎo)電類型的襯底；第一導(dǎo)電類型的外延層；多個第一溝槽；第一介質(zhì)層；第一源極多晶硅層；第二導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)；多個第二溝槽；第二介質(zhì)層；第二源極多晶硅層；柵極多晶硅層；柵氧化層及絕緣隔離層。本發(fā)明的深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)通過在終端保護(hù)區(qū)域的第一溝槽底部設(shè)置第二導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)作為JTE結(jié)構(gòu)，使得第一溝槽底部的電場得以分散，縱向電場在終端保護(hù)區(qū)得以橫向延伸，有效地提高了深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)的耐壓特性，終端保護(hù)區(qū)的耐壓高于有源區(qū)的耐壓，不受有源區(qū)耐壓的限制，可以有效進(jìn)行終端保護(hù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計及制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

功率半導(dǎo)體器件的設(shè)計中，終端保護(hù)區(qū)的設(shè)計非常重要。有源區(qū)的設(shè)計決定了功率半導(dǎo)體器件的電阻電容以及擊穿電壓等特性，但它受限于終端保護(hù)設(shè)計的有效性和面積。好的終端設(shè)計中，為了保證期間可靠性，電壓擊穿點應(yīng)落在有源區(qū)，而不是終端保護(hù)區(qū)，同時，終端保護(hù)區(qū)占用面積會直接影響有源區(qū)的導(dǎo)通電阻。

由于深溝槽器件的性能優(yōu)于傳統(tǒng)溝槽器件，深溝槽器件在功率半導(dǎo)體器件中占有比率越來越大。但由于傳統(tǒng)終端設(shè)計難以解決深溝槽器件縱向電場分布在終端不再平衡的問題，深溝槽器件的終端設(shè)計成為難點。目前深溝槽MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的終端通常直接采用氧化層，雖然工藝兼容性好，但其終端保護(hù)區(qū)的耐壓低于有源區(qū)的耐壓，限制了器件的整體的耐壓，導(dǎo)致器件設(shè)計導(dǎo)通電阻偏高，可靠性降低。

同時，傳統(tǒng)的場限環(huán)(guarding)和終端拓展結(jié)構(gòu)(JTE，Junction termalextention)通常只適用于橫向電場分布的平面器件，由于深溝槽器件中有源區(qū)電壓縱向分布在終端不均勻，電場擁擠，傳統(tǒng)的不適用于具有縱向電場分布的深溝槽器件。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中MOSFET終端器件存在的終端保護(hù)區(qū)的耐壓低于有源區(qū)的耐壓，限制了器件的整體的耐壓，導(dǎo)致器件設(shè)計導(dǎo)通電阻偏高，可靠性降低的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)，所述深溝槽MOSFET終端結(jié)構(gòu)包括：

第一導(dǎo)電類型的襯底，所述第一導(dǎo)電類型的襯底包括有源區(qū)及位于所述有源區(qū)外圍的終端保護(hù)區(qū)；

第一導(dǎo)電類型的外延層，位于所述第一導(dǎo)電類型的襯底的上表面，且覆蓋所述有源區(qū)及所述終端保護(hù)區(qū)；

多個第一溝槽，位于所述第一導(dǎo)電類型的外延層內(nèi)，且位于所述終端保護(hù)區(qū)內(nèi)；多個所述第一溝槽于所述終端保護(hù)區(qū)內(nèi)間隔排布；相鄰所述第一溝槽之間的間距相同，或自所述有源區(qū)向遠(yuǎn)離所述有源區(qū)的方向相鄰所述第一溝槽之間的間距逐漸增大；

第一介質(zhì)層，覆蓋各所述第一溝槽的側(cè)壁及底部；

第一源極多晶硅層，位于各所述第一溝槽內(nèi)，且位于所述第一介質(zhì)層遠(yuǎn)離所述第一導(dǎo)電類型的外延層的表面；

多個第二導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)，位于所述第一導(dǎo)電類型的外延層內(nèi)，且位于各所述第一溝槽的底部；相鄰所述第二導(dǎo)電類型的第一阱區(qū)于相鄰所述第一溝槽之間部分交迭重合；

多個第二溝槽，位于所述第一導(dǎo)電類型的外延層內(nèi)，且位于所述有源區(qū)內(nèi)；多個所述第二溝槽于所述有源區(qū)內(nèi)間隔排布，且相鄰所述第一溝槽之間的間距相同時，相鄰所述第二溝槽之間的間距與相鄰所述第一溝槽之間的間距相同；

第二介質(zhì)層，位于各所述第二溝槽的側(cè)壁及底部；

第二源極多晶硅層，位于各所述第二溝槽內(nèi)，且位于所述第二介質(zhì)層遠(yuǎn)離所述第一導(dǎo)電類型的外延層的表面；