[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體元件及其制備方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210138082.0
• 申請日: 2022-02-15
• 公開（公告）號: CN114497226A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 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;H01L29/49;H01L29/45;H01L21/336
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 蘇舒音

本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體元件及其制備方法。半導(dǎo)體元件中，外延層遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)包括溝槽；氧化層位于溝槽內(nèi)；柵極多晶硅層和源極多晶硅層均內(nèi)嵌于氧化層中，并以該氧化層隔開；體區(qū)和源區(qū)均位于柵極多晶硅層的左右兩側(cè)，體區(qū)位于源區(qū)靠近襯底的一側(cè)；源極電極位于體區(qū)遠(yuǎn)離襯底的一側(cè)并與源區(qū)以及源極多晶硅層電連接，源極多晶硅層包括至少兩層沿垂直于襯底的方向?qū)盈B設(shè)置的源極多晶硅子層；源極多晶硅層的摻雜離子的類型與源極多晶硅子層的摻雜離子的類型相反，并且靠近溝槽底部的源極多晶硅子層摻雜離子的濃度低于遠(yuǎn)離溝槽底部的源極多晶硅子層摻雜離子的濃度；減小了MOSFET在體二極管反向恢復(fù)時所需的電荷總量，從而減小漏源電壓尖峰。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明實施例涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體元件及其制備方法。

背景技術(shù)

和傳統(tǒng)金屬-氧化層半導(dǎo)體場效晶體管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)相比，深溝道MOSFET有更好的品質(zhì)因數(shù)(figure of merit，F(xiàn)OM)。由于采用電藕平衡設(shè)計，分裂柵型功率MOSFET能夠同時實現(xiàn)低導(dǎo)通電阻和低反向傳輸電容，從而降低系統(tǒng)的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，提高電子產(chǎn)品的使用效率。

但是，同樣是因為分裂柵極的設(shè)計，下面的柵極實際上連接的是源極，導(dǎo)致SGTMOSFET的輸出電容(Coss)增大，輸出電容里主要包括漏極和源極之間的電容Cds。實際應(yīng)用中，比如諧振拓?fù)涞碾娫椿蛘邿o刷電機(jī)應(yīng)用，在每一次開關(guān)過程中都會經(jīng)歷MOSFET體二極管的反向恢復(fù)，在體二極管反向恢復(fù)的時候，漏極和源極之間的電容Cds在漏源電壓VDS的低電壓段以及高電壓段均較大，使得漏源電壓VDS容易尖峰過大從而直接導(dǎo)致MOSFET過壓失效。因此如何減小漏源電壓VDS尖峰，成為亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體元件及其制備方法，以實現(xiàn)漏極和源極之間的電容在漏源電壓的全電壓段中均減小，降低MOSFET在體二極管反向恢復(fù)時所需要的電荷總量，從而減小漏源電壓VDS尖峰，保證MOSFET的良好性能。

第一方面，本發(fā)明實施例提供了一種半導(dǎo)體元件，包括：

襯底；

外延層，位于所述襯底的一側(cè)，所述外延層遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)包括溝槽；

氧化層，位于所述溝槽內(nèi)；

柵極多晶硅層和源極多晶硅層，均內(nèi)嵌于所述氧化層中；所述柵極多晶硅層和所述源極多晶硅層之間以所述氧化層隔開，所述氧化層至少暴露所述柵極多晶硅層的遠(yuǎn)離所述襯底的表面；

體區(qū)和源區(qū)，均形成于所述外延層的遠(yuǎn)離所述襯底的一端中；所述體區(qū)和所述源區(qū)均位于所述柵極多晶硅層的左右兩側(cè)；相對于所述源區(qū)，所述體區(qū)位于所述源區(qū)靠近所述襯底的一側(cè)；

源極電極，位于所述體區(qū)遠(yuǎn)離所述襯底的一側(cè)，并與所述源區(qū)以及所述源極多晶硅層電連接；

其中，所述源極多晶硅層包括至少兩層源極多晶硅子層，至少兩層的源極多晶硅子層沿垂直于襯底的方向?qū)盈B設(shè)置；所述柵極多晶硅層的摻雜離子的類型與每一源極多晶硅子層的摻雜離子的類型相反，并且，靠近溝槽底部的源極多晶硅子層摻雜離子的濃度低于遠(yuǎn)離溝槽底部的源極多晶硅子層摻雜離子的濃度。

可選的，同一源極多晶硅子層中的摻雜離子的濃度相同。

可選的，同一源極多晶硅子層中的摻雜離子的濃度呈梯度分布，并且摻雜離子的濃度與摻雜位置相對溝槽底部的高度正相關(guān)。

可選的，所述襯底、所述外延層、所述源區(qū)和所述柵極多晶硅層的摻雜離子的類型均為P型；所述體區(qū)和所述源極多晶硅層的摻雜離子的類型均為N型。

或者，所述襯底、所述外延層、所述源區(qū)和所述柵極多晶硅層的摻雜離子的類型均為N型；所述體區(qū)和所述源極多晶硅層的摻雜離子的類型為P型。