[發(fā)明專利]三維隔離型超結(jié)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111547163.8
• 申請日: 2021-12-16
• 公開（公告）號: CN114335140A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張子敏;王宇澄;虞國新;吳飛;鐘軍滿
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫先瞳半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 廣州市時代知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44438
• 代理人: 陳惠珠;蘇維勤

本申請是關(guān)于一種三維隔離型超結(jié)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管，包括：襯底區(qū)、漂移區(qū)、基體區(qū)、源區(qū)、屏蔽柵、控制柵、溝槽絕緣層、源極、漏極、金屬柵極、P型超結(jié)柱以及三維絕緣層；P型超結(jié)柱以及漂移區(qū)沿著第一方向設(shè)置在襯底區(qū)上，三維絕緣層設(shè)置在P型超結(jié)柱及漂移區(qū)之間；基體區(qū)設(shè)置在漂移區(qū)上方，使得基體區(qū)的頂面與P型超結(jié)柱的頂面平齊；源區(qū)包括P型源區(qū)和N型源區(qū)；源區(qū)設(shè)置在基體區(qū)與P型超結(jié)柱上方；控制柵和屏蔽柵由上至下依次設(shè)置在漂移區(qū)的側(cè)方，并通過絕緣層分別與漂移區(qū)、基體區(qū)、源區(qū)和P型超結(jié)柱相接；源極設(shè)置在源區(qū)上方；漏極設(shè)置在襯底區(qū)下方；金屬柵極設(shè)在控制柵上方。本申請?zhí)峁┑姆桨福軌蛴行Ы档途w管的導(dǎo)通電阻。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及三維隔離型超結(jié)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

屏蔽柵溝槽型場效應(yīng)晶體管SGT具有較低的比導(dǎo)通電阻、靜動態(tài)損耗小以及開關(guān)速度快等優(yōu)勢。這是由于其能夠有效隔離控制柵極至漏極之間耦合，在溝道密度、電荷補(bǔ)償效應(yīng)及屏蔽柵結(jié)構(gòu)方面均具有明顯優(yōu)點(diǎn)。

相關(guān)技術(shù)中，為了進(jìn)一步降低晶體管的漏源導(dǎo)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(yīng)晶體管，其包括漏區(qū)、漂移區(qū)、介質(zhì)層、分裂柵、柵電極、n+層、源電極、溝道區(qū)以及介質(zhì)層；其中介質(zhì)層的K值按一定規(guī)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(guī)律分布的介質(zhì)層代替原來的側(cè)氧結(jié)構(gòu)，結(jié)合K值越大，調(diào)制能力越強(qiáng)，但是與之對應(yīng)的縱向壓降也越小的調(diào)制原理，使得漂移區(qū)內(nèi)部的電場強(qiáng)度近似分布一致，從而保證耐壓，降低漏源導(dǎo)通電阻。

但是，由于具有變化趨勢的介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)復(fù)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(guī)律分布的介質(zhì)層，大幅增加了對于晶體管制備工藝的要求，從而導(dǎo)致晶體管制備過程中耗費(fèi)時間和生產(chǎn)成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容

為克服相關(guān)技術(shù)中存在的問題，本申請?zhí)峁┮环N三維隔離型超結(jié)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管及其制備方法，能夠有效降低晶體管的導(dǎo)通電阻。

本申請第一方面提供一種三維隔離型超結(jié)結(jié)構(gòu)場效應(yīng)晶體管，包括：

襯底區(qū)1、漂移區(qū)2、基體區(qū)3、源區(qū)4、屏蔽柵5、控制柵6、溝槽絕緣層7、源極、漏極9、金屬柵極、P型超結(jié)柱9以及三維絕緣層10；

所述P型超結(jié)柱9以及所述漂移區(qū)2沿著第一方向設(shè)置在所述襯底區(qū)1上，所述三維絕緣層10設(shè)置在所述P型超結(jié)柱9及所述漂移區(qū)2之間，將所述P型超結(jié)柱9與所述漂移區(qū)2隔離；所述基體區(qū)3設(shè)置在所述漂移區(qū)2上方，使得所述基體區(qū)3的頂面與所述P型超結(jié)柱9的頂面平齊；

所述源區(qū)4包括相互平行設(shè)置的P型源區(qū)41和N型源區(qū)42；所述源區(qū)設(shè)置在所述基體區(qū)3與所述P型超結(jié)柱9上方；

所述控制柵6和所述屏蔽柵5由上至下依次設(shè)置在所述漂移區(qū)2的側(cè)方，并通過所述絕緣層7分別與所述漂移區(qū)2、所述基體區(qū)3、所述源區(qū)4和所述P型超結(jié)柱9相接；

所述源極設(shè)置在所述源區(qū)4上方；所述漏極9設(shè)置在所述襯底區(qū)1下方；所述金屬柵極設(shè)在所述控制柵6上方；

所述第一方向?yàn)樗隹刂茤?的長度方向。

在一種實(shí)施方式中，所述P型源區(qū)41設(shè)置于所述P型超結(jié)柱9的頂面，所述N型源區(qū)42設(shè)置于所述基體區(qū)3的頂面，使得所述P型源區(qū)41和所述N型源區(qū)42的排布方向與所述第一方向平行。

在一種實(shí)施方式中，所述屏蔽柵5的底面與所述襯底區(qū)1相接。

在一種實(shí)施方式中，所述屏蔽柵5的摻雜類型為P型摻雜。

在一種實(shí)施方式中，所述屏蔽柵5的摻雜濃度為中摻雜濃度。

在一種實(shí)施方式中，所述P型源區(qū)41和所述N型源區(qū)42的摻雜濃度均為重?fù)诫s濃度；