[發明專利]一種分柵溝槽MOSFET

在審

• 申請號: 202211422841.2
• 申請日: 2022-11-15
• 公開（公告）號: CN115911130A
• 公開（公告）日: 2023-04-04
• 發明（設計）人: 丘展富
• 申請（專利權）人: 深圳市芯控源電子科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/417;H01L29/49;H01L29/51;H01L21/336
• 代理公司: 深圳力拓知識產權代理有限公司 44313
• 代理人: 張小雪

本申請公開的屬于半導體器件技術領域，具體為一種分柵溝槽MOSFET,包括器件元胞單元，所述器件元胞單元包括第一導電類型襯底及位于第一導電類型襯底上的第一導電類型漂移區，在所述第一導電類型漂移區的上部設有第二導電類型阱區，第一導電類型漂移區內開設有介質槽和與介質槽連通的柵極沉淀槽，且介質槽中填充有高K氧化物，所述柵極沉淀槽內填充有沉淀柵極金屬柵、包覆在沉淀柵極金屬柵上的氧化層一、包覆在氧化層上的沉淀柵極碳化硅，本申請采用了碳化硅作為高K氧化物和沉淀柵極金屬柵之間的鄰接物，碳化硅可以確保自身和硅的熱穩定性，為了防止現有沉淀柵極金屬柵與高k柵氧化層之間的相互作用對閾值進行影響，從而提高了納米尺寸MOSFET的性能。

技術領域

本申請涉及半導體器件技術領域，具體為一種分柵溝槽MOSFET。

背景技術

分離柵溝槽MOSFET利用氧化層電荷耦合原理，打破了傳統溝槽功率MOSFET的理論硅極限，使得N型漂移區即使在高摻雜濃度的條件下也能實現器件較高的擊穿電壓，從而獲得低導通電阻，同時附加優良的開關特性，逐步取代了傳統溝槽器件，現有的溝槽MOSFET多半以多晶硅取代金屬作為其柵極材料，同時隨著技術的進步與發展，為了克服節點柵極漏電流和縮小MOSFET特征尺寸的問題，以高k介質材料是替換常規二氧化硅(SiO2)的必然選擇，但是高K介質材料和多晶硅柵極之間會形成鍵合，產生“費米釘軋現象”，即無法通過多晶硅摻雜調節閾值電壓，同時器件的電子遷移率也因偶極性分子振動降低，因此采用HKMG工藝解決高k介質和多晶硅柵的兼容性好的問題，而使用填充金屬來形成金屬柵極時，可能無意中增加晶體管的閾值電壓，此外,金屬柵極的不均勻性導致器件性能變化。

申請內容

本申請的目的在于提供一種分柵溝槽MOSFET，以解決上述背景技術中提出的增加晶體管的閾值電壓,金屬柵極的不均勻性導致器件性能變化的問題。

為實現上述目的，本申請提供如下技術方案：一種分柵溝槽MOSFET,包括器件元胞單元，所述器件元胞單元包括第一導電類型襯底及位于第一導電類型襯底上的第一導電類型漂移區，在所述第一導電類型漂移區的上部設有第二導電類型阱區，所述第一導電類型漂移區內開設有介質槽和與介質槽連通的柵極沉淀槽，且介質槽中填充有高K氧化物，所述柵極沉淀槽內填充有沉淀柵極金屬柵、包覆在沉淀柵極金屬柵上的氧化層一、包覆在氧化層上的沉淀柵極碳化硅。

優選的，所述第二導電類型阱區上設有第一導電類型源極區，且第一導電類型漂移區頂部兩側均開設有L形槽體，所述L形槽體、第二導電類型阱區、第一導電類型源極區上均設有P形埋層。

優選的，所述第一導電類型襯底的下表面設置漏極金屬，所述漏極金屬與第一導電類型襯底歐姆接觸。

優選的，對于N型MOSFET器件結構，所述第一導電類型為N型導電，所述第二導電類型為P形導電；對于P形MOSFET器件結構，所述第一導電類型為P形導電，所述第二導電類型為N型導電。

優選的，所述柵極沉淀槽內壁與沉淀柵極碳化硅之間設有氧化層二，且沉淀柵極碳化硅與高K氧化物之間也設有氧化層三。

優選的，所述第二導電類型阱區與柵極沉淀槽鄰接。

優選的，所述介質槽的深度大于柵極沉淀槽的深度。

優選的，所述柵極沉淀槽上覆蓋有源級金屬，且源級金屬伸入柵極沉淀槽上部的延伸端與第一導電類型源級區接觸。

與現有技術相比，本申請的有益效果是：

1)本申請與現有技術相比，采用了碳化硅作為高K氧化物和沉淀柵極金屬柵之間的鄰接物，碳化硅可以確保自身和硅的熱穩定性，為了防止現有沉淀柵極金屬柵與高k柵氧化層之間的相互作用對閾值進行影響，從而提高了納米尺寸MOSFET的性能。