[發明專利]電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202111178363.0
• 申請日: 2021-10-09
• 公開（公告）號: CN114188395A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 張子敏;王宇澄;虞國新
• 申請（專利權）人: 無錫先瞳半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/336;H01L29/423
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 刁益帆

本申請是關于一種電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件及其制備方法。該功率器件包括：襯底區、漂移區、絕緣層、屏蔽柵、控制柵、基體區、源區、源極、漏極以及電荷補償層；漏極、襯底區、漂移區、基體區及源極依次設置；絕緣層包括：第一絕緣層和第二絕緣層；第一絕緣層和第二絕緣層分設于電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件的兩側，第二絕緣層與基體區的側面相貼合，且第二絕緣層與漂移區的結合面上設有電荷補償層；源區設置在基體區與源極的結合面上；電荷補償層的摻雜類型與漂移區的摻雜類型相反。本申請提供的方案，能夠在不增加功率器件版圖設計的同時，實現有效調制電場、提高擊穿電壓的作用，還能起引導空穴電流和電子電流的作用。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，尤其涉及電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件及其制備方法。

背景技術

與傳統溝槽金屬氧化物半導體場效應晶體管相比，屏蔽柵溝槽型晶體管具有較高的溝道密度以及較好的電荷補償效果，屏蔽柵結構能夠有效地降低傳輸電容，從而使得屏蔽柵溝槽型晶體管能夠擁有更低的比導通電阻，更小的導通和開關損耗，以及更高的工作頻率，從而屏蔽柵溝槽型晶體管被廣泛地應用于電源管理等重要領域。

相關技術中，為了在不犧牲器件耐壓的前提下，進一步降低晶體管的漏源導通電阻，公開號為CN102148256B的專利文件公開了一種屏蔽柵溝槽場效應晶體管，其包括漏區、漂移區、介質層、分裂柵、柵電極、n+層、源電極、溝道區以及介質層；其中介質層的K值按一定規律分布，即K值按照從源極到漏極方向越來越小。通過用K值按照一定規律分布的介質層代替原來的側氧結構，結合K值越大，調制能力越強，但是與之對應的縱向壓降也越小的調制原理，使得漂移區內部的電場強度近似分布一致，從而保證耐壓，降低漏源導通電阻。

但是，由于具有變化趨勢的介質層的結構復雜，加工工藝難度大，而上述方案需要在晶體管上制備出K值按照一定規律分布的介質層，大幅增加了對于晶體管制備工藝的要求，從而導致晶體管制備過程中耗費時間和生產成本的增加。

發明內容

為克服相關技術中存在的問題，本申請提供一種電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件及其制備方法，能夠在不增加功率器件版圖設計的同時，實現有效調制電場、提高擊穿電壓的作用，還能起引導空穴電流和電子電流的作用。

本申請第一方面提供一種電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件，包括：

襯底區1、漂移區2、絕緣層3、屏蔽柵4、控制柵5、基體區6、源區7、源極8、漏極9以及電荷補償層10；

所述漏極9設置在所述襯底區1的底部，所述漂移區2、所述基體區6及所述源極8依次設置在所述襯底區1上方；

所述絕緣層3包括：第一絕緣層31和第二絕緣層32；所述第一絕緣層31和所述第二絕緣層32分設于所述電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件的兩側，所述第一絕緣層31的一側分別與所述基體區6和所述漂移區2相貼合，另一側分別與所述屏蔽柵4和所述控制柵5相貼合；所述第二絕緣層31與所述基體區6的側面相貼合，且所述第二絕緣層31與所述漂移區2的結合面上設有所述電荷補償層10；

所述源區7設置在所述基體區6與所述源極8的結合面上，且一側與所述第一絕緣層31相貼合；

所述襯底區1、所述源區7與所述漂移區2的摻雜類型一致，所述襯底區1和所述源區7的摻雜濃度均高于所述漂移區2；所述基體區6和所述電荷補償層10的摻雜類型均與所述漂移區2的摻雜類型相反。

在一種實施方式中，所述電荷補償型屏蔽柵溝槽功率器件，還包括：半導體區11；

所述半導體區11設置在所述基體區6和所述漂移區2的結合面上，所述半導體區11一側與所述電荷補償層10的側面相貼合，另一側與所述第一絕緣層31的側面相貼合；

所述半導體區11與所述漂移區2的摻雜類型一致，且所述半導體區11的摻雜濃度高于所述漂移區2的摻雜濃度。