[發明專利]耗盡型溝槽晶體管及其形成方法

在審

• 申請號: 202210346331.5
• 申請日: 2022-03-31
• 公開（公告）號: CN114639608A
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發明（設計）人: 晉虎;萬欣;鄧輝;張辰晨;楊春益
• 申請（專利權）人: 嘉興奧羅拉電子科技有限公司;浙江清華長三角研究院;嘉興芯聚半導體檢測服務有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/265;H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 深圳市嘉勤知識產權代理有限公司 44651
• 代理人: 董琳

本申請公開一種耗盡型溝槽晶體管及其形成方法，所述形成方法包括：提供襯底；在所述襯底內形成第一溝槽；在所述襯底內形成自所述襯底表面向襯底內部延伸的摻雜體區和位于所述摻雜體區表面內的源極摻雜層，所述摻雜體區位于所述第一溝槽兩側；對所述第一溝槽側壁表面進行摻雜，形成位于所述摻雜體區內的反型層；形成至少覆蓋所述第一溝槽側壁表面的柵介質層，所述柵介質層覆蓋所述反型層表面；形成填充滿所述第一溝槽且位于所述柵介質層表面的第一柵極。上述方法有利于提高形成的耗盡型溝槽晶體管的性能。

技術領域

本申請涉及半導體技術領域，具體涉及一種耗盡型溝槽晶體管及其形成方法。

背景技術

DMOS(double diffusion metal-oxide-semiconductor,雙擴散MOS金屬氧化物場效應晶體管)主要有兩種類型，分別為VDMOS(垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應管)和LDMOS(橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管。其中，VDMOS的溝道存在于溝槽的側壁上，柵極形成于溝槽中，從源極向漏極延伸。與LDMOS晶體管結構相比，具有較低的導通電阻。

DMOS還分為增強型和耗盡型兩種。以N型溝道晶體管為例，增強型MOS管在零柵偏壓的情況下，不存在溝道，只有在柵偏電壓大于溝道開啟電壓時，才能形成溝道，使得晶體管導通。而對于耗盡型晶體管，在柵極偏壓為0V時，就存在溝道，晶體管處于常開狀態，需要在柵極上施加負偏壓，才能使得晶體管關斷。耗盡型晶體管為了實現零偏壓的常開狀態，需要在體區內形成一反型層作為溝道。

在VDMOS結構下，形成反型層的工藝難度較大，反型層的結深、摻雜濃度的控制難度較大，形成的耗盡型VDMOS的性能還有待進一步提高。

發明內容

鑒于此，本申請提供一種耗盡型溝槽晶體管及其形成方法，以提高現有的耗盡型溝槽晶體管的可靠性。

本申請提供的一種耗盡型溝槽晶體管的形成方法，包括：提供襯底；

在所述襯底內形成第一溝槽；在所述襯底內形成自所述襯底表面向襯底內部延伸的摻雜體區和位于所述摻雜體區表面內的源極摻雜層，所述摻雜體區位于所述第一溝槽兩側；對所述第一溝槽側壁表面進行摻雜，形成位于所述摻雜體區內的反型層；形成至少覆蓋所述第一溝槽側壁表面的柵介質層，所述柵介質層覆蓋所述反型層表面；形成填充滿所述第一溝槽且位于所述柵介質層表面的第一柵極。

可選的，所述摻雜體區的摻雜深度小于所述第一溝槽的深度；和/或，所述反型層的底部低于所述摻雜體區的底部。

可選的，所述對所述第一溝槽側壁進行摻雜，形成位于所述摻雜體區內的反型層的方法包括：對所述第一溝槽側壁進行第二類型離子注入，注入方向與所述第一溝槽側壁之間成一夾角θ，tanθ≤d/h，其中d為所述第一溝槽的寬度，h為所述摻雜體區底面距離襯底表面的深度。

可選的，形成位于所述反型層表面的柵介質層的方法包括：采用熱氧化工藝對所述第一溝槽內壁表面進行氧化處理，形成所述柵介質層。

可選的，所述熱氧化工藝的溫度范圍為850℃～1100℃。

可選的，在所述襯底內形成自所述襯底表面向襯底內部延伸的摻雜體區和位于所述摻雜體區表面內的源極摻雜層的方法進一步包括：形成填充滿所述第一溝槽的第一介電材料層之后，對所述襯底進行第一類型離子摻雜，形成所述摻雜體區；對所述摻雜體區表面進行第二類型離子摻雜，形成所述源極摻雜層。

可選的，還包括：沿所述第一溝槽向所述襯底內刻蝕，形成位于所述第一溝槽底部的第二溝槽；在所述第二溝槽內形成第二柵極和至少位于所述第二柵極和所述襯底之間的第一隔離層、以及位于所述第二柵極頂部的第二隔離層；然后再在所述第二隔離層上方的第一溝槽側壁上形成所述反型層、所述柵介質層，以及所述第一柵極；其中，所述第二柵極的頂部表面低于所述摻雜體區的底部。