[發明專利]屏蔽柵極金氧半場效晶體管元胞結構、晶體管及制造方法

有效

• 申請號: 202210049709.5
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114068683B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發明（設計）人: 李偉聰;姜春亮;雷秀芳
• 申請（專利權）人: 深圳市威兆半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/40
• 分類號: H01L29/40;H01L29/06;H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京惟盛達知識產權代理事務所(普通合伙) 11855
• 代理人: 董鴻柏

本發明公開了屏蔽柵極金氧半場效晶體管元胞結構、晶體管及制造方法，屬于半導體領域。一種屏蔽柵極金氧半場效晶體管的元胞結構，多個包括刻蝕在硅基層上的上窄下寬的溝槽，所述溝槽內多次墊積氧化層和多晶硅形成包裹有氧化層的兩個屏蔽柵極；本發明在維持相鄰兩個元胞的屏蔽柵極之間距離及溝槽深度不變的情況下，通過上窄下寬的溝槽，增加了屏蔽柵極的氧化層的厚度，減少了溝槽與溝槽之間的距離，從而在相同導通電阻下獲得更多的BV耐壓，由U型槽變成上窄下寬的溝槽，增加了氧化層的厚度。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種屏蔽柵極金氧半場效晶體管元胞結構、晶體管及制造方法。

背景技術

功率器件的發展中為了改善擊穿電壓和導通電阻的折中關系，及所謂的硅極限，在低壓產品中為了打破導通電阻的硅極限，采用屏蔽柵極結構，及在元胞區內將溝槽下半部分的屏蔽柵極作為體內場板，增加溝槽之間的橫向耗盡，就可以打破硅極限。

影響屏蔽柵金氧半場效晶體管導通電阻與擊穿電壓關聯的主要因素有1.溝槽的深度；2.柵極氧化層的厚度，厚度越厚擊穿電壓越大；3.元胞與元胞的距離；4.溝槽與溝槽之間的距離，離越小橫向耗盡越強及擊穿電壓越高；基于此一種在相同導通電阻下以獲得更多的BV耐壓的元胞結構、晶體管及其制造方法十分重要。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術中現有的晶體管相同導通電阻下BV耐壓需要進一步提升的問題，而提出的一種屏蔽柵極金氧半場效晶體管的元胞結構、晶體管及其制造方法。

為了實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

一種屏蔽柵極金氧半場效晶體管的元胞結構，多個包括刻蝕在硅基層上的上窄下寬的溝槽，所述溝槽內多次墊積氧化層和多晶硅形成包裹有氧化層的兩個屏蔽柵極。

一種金氧半場效晶體管，采用所述的屏蔽柵極金氧半場效晶體管的元胞結構。

優選的，所述硅基層上表面依次設有P型襯底和N型源極。

優選的，所述P型襯底的注入材料為硼或氟化硼，所述N型源極的注入材料為砷或磷。

優選的，所述P型襯底和N型源極上刻蝕連接孔，所述連接孔內墊積金屬材料形成源極金屬，金屬材料為鋁或銅。

一種如所述的金氧半場效晶體管的制造方法，主要包括以下步驟：

S1、通過光刻的方式在硅基層的光刻第一阻擋層；

S2、然后進行溝槽的上部分刻蝕，形成溝槽的上窄結構；

S3、在形成的上窄的溝槽的四周內壁光刻第二阻擋層；

S4、利用濕法刻蝕的方式在溝槽的底壁刻蝕，形成溝槽的下寬結構；

S5、去除第一阻擋層和第二阻擋層，形成完整的上窄下寬結構的溝槽；

S6、在所述的步驟S5中的上窄下寬結構的溝槽中多次墊積氧化層和多晶硅，形成包裹有氧化層的兩個屏蔽柵極；

S7、在所述的硅基層的上表面依次注入P型材料和N型材料，形成P型襯底和N型源極結構；

S8、通過刻蝕的方式在P型襯底和N型源極結構處形成連接孔，并在連接孔處墊積金屬材料形成源極金屬；

所述步驟S1和步驟S3中的第一阻擋層和第二阻擋層為二氧化硅阻擋層，在進行光刻的主要方法為先在表面涂覆光刻膠，然后利用光刻機進行照射形成二氧化化硅阻擋層；

在步驟S3中向上窄的溝槽的四周內壁涂覆光刻膠后，在上窄的溝槽滴加一層硅墨水；

所述硅墨水的組成為5-20%的納米硅粉、20-40%的有機溶劑、5-15 %的增稠劑和2-5%的黑色素；