具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管及其制备方法技术

本申请是关于一种具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管及其制备方法。该晶体管包括：衬底区、漂移区、基体区、源区、屏蔽栅、控制栅、绝缘层、源极、漏极及金属栅极；漂移区、基体区、源区及源极依次设置在衬底区上方，漏极设置于衬底区下方；控制栅和屏蔽栅由上至下依次设置在漂移区的一侧，并通过绝缘层分别与漂移区、基体区以及源区相接；控制栅和屏蔽栅之间通过绝缘层相隔；屏蔽栅从上至下由不同功函数的金属材料构成；控制栅从上至下由不同功函数的金属材料构成；源极设置于源区上方；金属栅极设置于控制栅上方。本申请提供的方案，能够提高晶体管器件的击穿电压。提高晶体管器件的击穿电压。提高晶体管器件的击穿电压。

Grooved field effect transistor with segmented gate structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及具有分段式栅结构的沟槽型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]限制多子导电功率器件性能提升的一个重要方面在于击穿电压和比导通电阻之间的矛盾关系。其中，击穿电压的主要限制来源于耐压区中电场分布的不均匀，在SGT中极为重要的限制来源于屏蔽栅拐角处的电场集中效应(E
‑
field Crowding Effect)。由于传统SGT的屏蔽栅结构所固有的多晶硅重掺杂，当器件处于正向阻断时必然会引起耐压区中电离施主电荷电通量过渡集中于该拐角处，引起了较大的峰值电场，降低了击穿电压的能力发挥。

技术实现思路

[0004]为克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管及其制备方法，能够提高晶体管器件的击穿电压。
[0005]本申请第一方面提供一种具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，包括：衬底区1、漂移区2、基体区3、源区4、屏蔽栅5、控制栅6、绝缘层7、源极8、漏极9及金属栅极；所述漂移区2、所述基体区3、所述源区4及所述源极8依次设置在所述衬底区1上方，所述漏极9设置于所述衬底区1下方；
[0006]所述控制栅6和所述屏蔽栅5由上至下依次设置在所述漂移区2的一侧，并通过所述绝缘层7分别与所述漂移区2、所述基体区3以及所述源区4相接；所述控制栅6和所述屏蔽栅5之间通过所述绝缘层7相隔；所述屏蔽栅5从上至下由不同功函数的金属材料构成；所述控制栅6从上至下由不同功函数的金属材料构成；
[0007]所述源极8设置于所述源区上方；所述金属栅极设置于所述控制栅上方。
[0008]在一种实施方式中，所述屏蔽栅5中，金属材料的功函数由上到下依次增加。
[0009]在一种实施方式中，所述控制栅6中，金属材料的功函数由上到下依次增加。
[0010]在一种实施方式中，所述屏蔽栅5中，每两个相邻的金属材料的功函数差值均为0.2～1。
[0011]在一种实施方式中，所述控制栅6中，每两个相邻的金属材料的功函数差值均为0.2～1。
[0012]在一种实施方式中，构成所述控制栅6的金属材料和构成所述屏蔽栅5的金属材料的数量一致。
[0013]在一种实施方式中，所述屏蔽栅5中各层金属材料的厚度相同。
[0014]在一种实施方式中，所述控制栅6中各层金属材料的厚度相同。
[0015]在一种实施方式中，构成所述控制栅的金属材料的数量大于或等于3。
[0016]本申请第二方面提供一种具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管的制备方法，包括：
[0017]以重掺杂的半导体材料制备得到衬底区；
[0018]在所述衬底区上外延形成漂移区；
[0019]在所述漂移区上方通过离子注入或扩散方式形成基体区；
[0020]在所述漂移区一侧刻蚀出沟槽；
[0021]在沟槽内依次沉积氧化物、不同功函数的金属材料、氧化物以及不同功函数的金属材料形成屏蔽栅、控制栅、绝缘层和金属栅极；
[0022]在所述基体区上方掺杂形成源区；
[0023]在所述源区上方沉积源极金属，得到源极；
[0024]在所述衬底区下方制作形成漏极。
[0025]本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：
[0026]本申请提供的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，其屏蔽栅和控制栅，区别于已有的常规屏蔽栅以及控制栅结构所采用的均一多晶硅材料，由上到下采用不同功函数的金属材料构成的栅极材料，由于不同金属材料之间的功函数不同，在控制栅不同金属材料的交界面处以及在对应的沟道表面形成沟道电场会更为均匀的分布，从而获得更低的沟道区导通电阻；而屏蔽栅采用由上至下不同的金属材料构成，从而在器件处于正向阻断时通过调制耐压区中的电场，可以获得较为平坦的电场分布，进而提高器件的击穿电压。
[0027]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
[0028]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。
[0029]图1是本申请实施例示出的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管的结构示意图；
[0030]图2是本申请实施例示出的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数
形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0033]应当理解，尽管在本申请可能采用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0034]实施例一
[0035]由于传统SGT的屏蔽栅结构所固有的多晶硅重掺杂，当器件处于正向阻断时必然会引起耐压区中电离施主电荷电通量过渡集中于该拐角处，引起了较大的峰值电场，降低了击穿电压的能力发挥。
[0036]针对上述问题，本申请实施例提供一种具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，具有较为平坦的电场分布，进而具有较高的击穿电压。
[0037]以下结合附图详细描述本申请实施例的技术方案。
[0038]图1是本申请实施例示出的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管的结构示意图。
[0039]参见图1，所述具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，包括：衬底区1、漂移区2、基体区3、源区4、屏蔽栅5、控制栅6、绝缘层7、源极8、漏极9及金属栅极；
[0040]其中，漂移区2、基体区3、源区4及源极8依次设置在衬底区1上方，漏极9设置于衬底区1下方；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，其特征在于，包括：衬底区(1)、漂移区(2)、基体区(3)、源区(4)、屏蔽栅(5)、控制栅(6)、绝缘层(7)、源极(8)、漏极(9)及金属栅极；所述漂移区(2)、所述基体区(3)、所述源区(4)及所述源极(8)依次设置在所述衬底区(1)上方，所述漏极(9)设置于所述衬底区(1)下方；所述控制栅(6)和所述屏蔽栅(5)由上至下依次设置在所述漂移区(2)的一侧，并通过所述绝缘层(7)分别与所述漂移区(2)、所述基体区(3)以及所述源区(4)相接；所述控制栅(6)和所述屏蔽栅(5)之间通过所述绝缘层(7)相隔；所述屏蔽栅(5)从上至下由不同功函数的金属材料构成；所述控制栅(6)从上至下由不同功函数的金属材料构成；所述源极(8)设置于所述源区上方；所述金属栅极设置于所述控制栅上方。2.根据权利要求1所述的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述屏蔽栅(5)中，金属材料的功函数由上到下依次增加。3.根据权利要求1所述的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述控制栅(6)中，金属材料的功函数由上到下依次增加。4.根据权利要求2所述的具有分段式栅结构的沟槽型场效应晶体管，其特征在于，所述屏蔽栅(5)中，每两个相邻的金属材料的功函...

【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：