[发明专利]晶体管及其制造方法以及功率转换系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，特别是涉及一种晶体管及其制造方法，以及功率转换系统。

背景技术

在过去的几十年间，在应用领域中，半导体器件，如功率金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，简称MOSFET)逐渐成为热门。功率MOSFET通常包括多晶硅层，例如可以将多晶硅用作功率MOSFET的栅极或者栅极流道。

功率MOSFET有两种结构，包括竖向扩散MOSFET(Vertical Diffused MOSFET，简称VDMOSFET)和沟槽MOSFET。因平面技术的开发，VDMOSFET的开发和使用开始于20世纪70年代中期。到20世纪80年代后期，采用了动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，简称DRAM)沟槽技术的沟槽MOSFET开始进入功率MOSFET市场，这种沟槽MOSFET改善了功率MOSFET的漏极和源极之间的特定导通电阻(the Specific On Resistance，简称RDSON)，使沟槽MOSFET具有更好的性能。

传统沟槽MOSFET的掩模板一般为方形开口结构，图1a为传统沟槽MOSFET10的俯视图，图1b所示为沿着图1a中虚线A-A所截的传统沟槽MOSFET10的截面图。图1b结合图1a描述，沟槽MOSFET10包括在外延层14上刻蚀进给定深度的沟槽12，由栅氧化层16和多晶硅18所形成的栅电极，在沟槽阵列之间的方形台面区24，以及为终端用户沉积并图案化的层间介电层、金属层和钝化层。其中N+(即N型重掺杂，简称N+)源极20和P+(即P型重掺杂，简称P+)接触口22沉积或注入方形台面区24。沟槽MOSFET的上部区域26形成覆盖层28。

然而，由于传统沟槽MOSFET结构的压力和曲率较大，使其截止电压(blockage Voltage)或击穿电压(breakdown voltage)限制在600V以下。同时，由于二极管的正曲率掺杂轮廓使沟槽MOSFET内的电场强度变强，而强电场又会引起截止电压或击穿电压的降低。此外，沟槽MOSFET的结构除了对击穿电压的影响，其阈值电压和RDSON也很难进一步降低，无法满足半导体技术的更新和其尺寸的日益减小的需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种晶体管及其制造方法和功率转换系统，该晶体管具有较高的击穿电压，较低的RDSON和阈值电压。

为解决上述问题，本发明公开了一种晶体管，所述晶体管包括：外延层；以及至少一个沟槽，其中所述沟槽的横截面为圆形，所述沟槽包括由所述外延层确定的沟槽表面、积淀在所述沟槽表面的栅氧化层、以及积淀在所述沟槽内的栅导通区。

本发明还提供一种功率转换系统，所述功率转换系统包括：至少一个开关，所述开关包括晶体管，所述晶体管包括外延层和至少一个沟槽，其中所述沟槽的横截面为圆形，所述沟槽包括由所述外延层确定的沟槽表面、积淀在所述沟槽表面的栅氧化层、以及积淀在所述沟槽内的栅导通区。

本发明还提供了一种晶体管的制造方法，所述晶体管的制造方法包括：在衬底上生长外延层；在所述外延层上积淀氧化层；在所述氧化层上涂敷光刻胶并图案化所述光刻胶；刻蚀所述氧化层和所述外延层以形成至少一个横截面为圆形的沟槽，其中所述沟槽的表面由所述外延层确定；在所述沟槽表面生长第二氧化层；以及在所述至少一个沟槽内形成栅导通区。

采用本发明的晶体管及其制造方法，可以有效地提高晶体管的击穿电压，降低晶体管的阈值电压和RDSON，同时本发明的晶体管有更高的封装密度，可缩小器件的尺寸。

附图说明

以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。

图1a为传统沟槽MOSFET的俯视图；

图1b所示为沿着图1a中虚线A-A所截的传统沟槽MOSFET的截面图；

图2a所示为根据本发明一实施例的圆形沟槽MOSFET的俯视图；

图2b所示为根据本发明一实施例的沿着图2a中虚线B-B所截的圆形沟槽MOSFET的截面图；

图3至图7所示为根据本发明一实施例的圆形沟槽MOSFET的制造工序截面图；

图8a所示为根据本发明一实施例的沿图7中的虚线C-C所截的包含钨插槽和源极衬垫的截面图；