双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管及其制备方法技术

本申请是关于一种双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管及其制备方法。该晶体管包括：第一沟槽区、第二沟槽区以及主体区；第一沟槽区和第二沟槽区分别设置在主体区两侧；第一沟槽区包括：金属栅极、第一绝缘层以及纵向设置的控制栅和屏蔽栅；控制栅和屏蔽栅通过第一绝缘层与主体区贴合；主体区包括：漏极、衬底区、漂移区、基体区、N型源区、P型源区以及源极；第二沟槽区包括：由下至上依次设置的浮空金属电极和对称P型区，以及第二绝缘层；浮空金属电极和对称P型区通过第二绝缘层与主体区贴合；屏蔽栅的掺杂类型为P型掺杂。本申请提供的方案，能够有效提高晶体管的击穿电压。提高晶体管的击穿电压。提高晶体管的击穿电压。

【技术实现步骤摘要】
双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]屏蔽栅沟槽型场效应晶体管SGT具有较低的比导通电阻、静动态损耗小以及开关速度快等优势。这是由于其能够有效隔离控制栅极至漏极之间耦合，在沟道密度、电荷补偿效应及屏蔽栅结构方面均具有明显优点。
[0003]传统SGT中雪崩耐量限制了晶体管在电感负载应用中的最大电流，由于基体区通过重掺杂的P型源区与连接沟道的N型源区相短接，当晶体管处于正向高压阻断或正向高压导通时，均可能因为雪崩效应而产生空穴，从而流经基体区通道形成一个促使寄生三极管开启的空穴电流。由于三极管开启是晶体管雪崩失效的关键原因，因此，抑制SGT中寄生三极管的开启以提高晶体管雪崩耐量是SGT器件中亟需解决的问题。
[0004]相关技术中公开了一种屏蔽栅沟槽场效应晶体管，其通过用K值按照一定规律分布的介质层代替原来的侧氧结构，结合K值越大，调制能力越强，但是与之对应的纵向压降也越小的调制原理，使得漂移区内部的电场强度近似分布一致，从而提高击穿电压。
[0005]但是，由于具有变化趋势的介质层的结构复杂，加工工艺难度大，导致晶体管制备过程中耗费时间和生产成本的增加。

技术实现思路

[0006]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管及其制备方法，能够有效提高晶体管的击穿电压。
[0007]本申请第一方面提供一种双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，包括：第一沟槽区、第二沟槽区以及主体区；所述第一沟槽区和所述第二沟槽区分别设置在所述主体区两侧；
[0008]所述第一沟槽区包括：金属栅极、第一绝缘层7以及纵向设置的控制栅6和屏蔽栅5；所述控制栅6和所述屏蔽栅5通过所述第一绝缘层7相互隔开，并通过所述第一绝缘层7与所述主体区贴合；以所述屏蔽栅5指向所述控制栅6的方向为上方，所述金属栅极设置在所述控制栅上方；
[0009]所述主体区包括：由下至上依次设置的漏极12、衬底区1、漂移区2、基体区3、N型源区4以及源极11；所述主体区还包括：P型源区14；所述P型源区14设置在所述第二沟槽区和所述主体区之间，贴合于所述N型源区4的下方，并分别与所述源极11和所述基体区3相接；
[0010]所述第二沟槽区包括：由下至上依次设置的浮空金属电极9和对称P型区8，以及第二绝缘层10；所述浮空金属电极9和所述对称P型区8通过所述第二绝缘层10与所述主体区贴合；
[0011]所述屏蔽栅5的掺杂类型为P型掺杂，使得所述第一沟槽区和所述第二沟槽区形成双P型沟槽。
[0012]在一种实施方式中，所述主体区还包括：沟槽拐角补偿区13；
[0013]所述沟槽拐角补偿区13设置在所述第二沟槽区和所述主体区之间；
[0014]所述沟槽拐角补偿区呈“L”型，与所述第二沟槽区槽底的拐角相贴合。
[0015]在一种实施方式中，所述源极11分为水平部和竖直部；所述水平部覆盖所述N型源区4和所述第二沟槽区，且所述竖直部伸入所述第二沟槽区与所述第二绝缘层10相接。
[0016]在一种实施方式中，所述第一沟槽区和所述第二沟槽区的槽深相等，且所述第二沟槽区的槽深大于所述N型源区4、所述基体区3和所述漂移区2的厚度之和。
[0017]在一种实施方式中，所述沟槽拐角补偿区13的掺杂类型为P型掺杂，掺杂浓度为重掺杂浓度。
[0018]在一种实施方式中，所述屏蔽栅5和所述对称P型区8的掺杂浓度为中掺杂浓度。
[0019]本申请第二方面提供一种双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管的制备方法，用于制备如上任一项所述的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，包括：
[0020]以半导体材料制作衬底区；
[0021]在所述衬底区上外延形成漂移区；
[0022]在所述漂移区上以离子注入或扩散方式形成基体区；
[0023]在所述基体区上掺杂形成N型源区；
[0024]在所述漂移区的两侧分别刻蚀出第一沟槽和第二沟槽；
[0025]在所述第一沟槽内依次沉积氧化物、多晶硅、氧化物和多晶硅，得到屏蔽栅、控制栅和第一绝缘层；
[0026]在所述控制栅上方制作金属栅极，形成第一沟槽区；
[0027]在所述第二沟槽内沉积半导体材料和氧化物，得到浮空金属电极、对称P型区、第二绝缘层和P型源区，形成第二沟槽区；
[0028]在所述N型源区上方制作源极，以及在所述衬底区的底部制作漏极，形成主体区。
[0029]在一种实施方式中，所述在所述第二沟槽内沉积半导体材料和氧化物，得到浮空金属电极、对称P型区、第二绝缘层和P型源区，形成第二沟槽区，包括：
[0030]在所述第二沟槽的槽底沉积半导体材料形成沟槽拐角补偿区；
[0031]在所述沟槽拐角补偿区上方制备浮空金属电极；
[0032]在所述浮空金属电极上方依次沉积P型半导体材料、氧化物和重掺杂P型半导体材料，形成所述第二沟槽区和P型源区。
[0033]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0034]本申请提供的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，在晶体管的两侧设置第一沟槽区和第二沟槽区，利用引入的第二沟槽区中的浮空金属电极和对称P型区，结合P型源区和源极形成一个从漏极到源极的P型沟道晶体管，当晶体管在反向导通时用于空穴电流的导通，从而起到抑制体二极管双极导通的目的；
[0035]另外，由于本申请提供的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管具备由双P型沟槽和N型漂移区组成的超结结构，从而当晶体管处于正向阻断时，能够获得较为平坦的电场分布，进而提高器件的击穿电压。
[0036]与具有变化趋势的介质层的结构相比，通过刻蚀多一个沟槽，沉积相应的材料即可得到本申请的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，加工工艺简单。
[0037]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0038]通过结合附图对本申请示例性实施方式进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本申请示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0039]图1是本申请实施例示出的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管的结构示意图；
[0040]图2是本申请实施例示出的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管的制备方法的流程示意图；
[0041]图3是本申请实施例示出的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管的制备方法的另一流程示意图。
具体实施方式
[0042]下面将参照附图更详细地描述本申请的优选实施方式。虽然附图中显示了本申请的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本申请更加透彻和完整，并且能够将本申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0043]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，其特征在于，包括：第一沟槽区、第二沟槽区以及主体区；所述第一沟槽区和所述第二沟槽区分别设置在所述主体区两侧；所述第一沟槽区包括：金属栅极、第一绝缘层(7)以及纵向设置的控制栅(6)和屏蔽栅(5)；所述控制栅(6)和所述屏蔽栅(5)通过所述第一绝缘层(7)相互隔开，并通过所述第一绝缘层(7)与所述主体区贴合；以所述屏蔽栅(5)指向所述控制栅(6)的方向为上方，所述金属栅极设置在所述控制栅上方；所述主体区包括：由下至上依次设置的漏极(12)、衬底区(1)、漂移区(2)、基体区(3)、N型源区(4)以及源极(11)；所述主体区还包括：P型源区(14)；所述P型源区(14)设置在所述第二沟槽区和所述主体区之间，贴合于所述N型源区(4)的下方，并分别与所述源极(11)和所述基体区(3)相接；所述第二沟槽区包括：由下至上依次设置的浮空金属电极(9)和对称P型区(8)，以及第二绝缘层(10)；所述浮空金属电极(9)和所述对称P型区(8)通过所述第二绝缘层(10)与所述主体区贴合；所述屏蔽栅(5)的掺杂类型为P型掺杂，使得所述第一沟槽区和所述第二沟槽区形成双P型沟槽。2.根据权利要求1所述的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，其特征在于，所述主体区还包括：沟槽拐角补偿区(13)；所述沟槽拐角补偿区(13)设置在所述第二沟槽区和所述主体区之间；所述沟槽拐角补偿区呈“L”型，与所述第二沟槽区槽底的拐角相贴合。3.根据权利要求1或2所述的双沟槽型屏蔽栅场效应晶体管，其特征在于，所述源极(11)分为水平部和竖直部；所述水平部覆盖所述N型源区(4)和所述第二沟槽区，且所述竖直部伸入所述第二沟槽区与所述第二绝缘层(10)相接。4.根据权利要求1所述的双沟槽型屏蔽栅场...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子敏，王宇澄，虞国新，吴飞，钟军满，
申请(专利权)人：无锡先瞳半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：