[实用新型]半导体部件、垂直MOSFET、IGBT结构和集成半导体器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及半导体器件领域，具体地说，涉及具有瓶颈形沟槽和平面栅电极表面的半导体器件。

背景技术

随着超大规模集成电路（VLSIC）的尺寸不断减小以及集成度越来越高，所需要的供电电源的电压也随之越来越低，而电流却不断增大。在功率半导体器件中，MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）因其具有优良的开关特性而广泛应用于电源、消费类电子产品、通信装置、汽车电子及工业控制等领域。随着半导体制造工艺的不断发展，低电压功率MOSFET的导通电阻已经可以达到足够低的水平。然而，对于高电压功率MOSFET，由于在额定结温下的导通电阻产生的导通压降居高不下，因此导通电阻已经成为限制高电压功率MOSFET性能的一个关键参数。

为了降低功率MOSFET的导通电阻，已经提出了很多种结构，例如横向双扩散MOSFET（Lateral Double-Diffused MOSFET）、沟槽MOSFET、垂直双扩散MOSFET（Vertical Double-diffused MOSFET）等。与常规的功率MOSFET相比，沟槽MOSFET有助于大大降低导通电阻值。通常，沟槽MOSFET的导通电阻由接触电极电阻、沟道电阻、台面电阻、台面下面的外延层的电阻、衬底电阻、金属层电阻以及封装电阻等构成。为了尽可能地降低导通电阻，最好是将沟槽之间的台面区域尽可能地最小化以允许台面区域的较高掺杂并提高沟道密度。然而，由于必须要形成到源区和体区的接触并且该接触需要最小的空间等等因素，使得所述台面区域不能按照所希望的那样被缩小。

因此，为了满足对更大电流的需求同时获得更好的开关特性，仍需要开发出具有降低的总导通电阻的改进的功率MOSFET。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供至少一种方案来解决上述问题。

根据本实用新型的一个方面，提供一种半导体部件，该半导体部件包括：

半导体衬底；

位于所述半导体衬底中的沟槽，所述沟槽由上沟槽部分和下沟槽部分构成，其中上沟槽部分比下沟槽部分窄；

位于所述沟槽中的栅电极，

其特征在于，所述栅电极的上表面的平面度小于或等于50nm。

优选地，所述栅电极的上表面的平面度小于或等于30nm。

进一步地，所述半导体部件还包括位于所述沟槽中并在所述栅电极和所述沟槽的底部之间延伸的源电极。

进一步地，所述半导体衬底可以包括第一导电类型的漂移区和在所述漂移区之上的第二导电类型的体区。

进一步地，所述沟槽的上沟槽部分与下沟槽部分之间的过渡区可以在所述漂移区与所述体区之间的界面下方。

根据本实用新型的另一个方面，提供一种垂直MOSFET，所述垂直MOSFET包括：

第一导电类型的漏区；

位于所述漏区之上的第一导电类型的漂移区；

位于所述漂移区之上的第二导电类型的体区；

位于所述体区之上的第一导电类型的源区；

从所述源区的上表面嵌入在所述源区、所述体区、所述漂移区中的沟槽，所述沟槽的底表面位于所述漂移区中，所述沟槽由上沟槽部分和下沟槽部分构成，其中上沟槽部分比下沟槽部分窄；

位于所述沟槽中的栅电极，

其特征在于，所述栅电极的上表面的平面度小于或等于50nm。

优选地，所述栅电极的上表面的平面度小于或等于30nm。

优选地，所述沟槽的上沟槽部分与下沟槽部分之间的过渡区可以在所述漂移区与所述体区之间的界面下方。

进一步地，所述垂直MOSFET还包括位于所述沟槽中并在所述栅电极和所述沟槽的底部之间延伸的源电极。

进一步地，所述垂直MOSFET还包括位于所述源区之上的源电极和位于所述漏区下面的漏电极，其中位于所述沟槽中的源电极被电连接到位于所述源区之上的源电极。

根据本实用新型的再一个方面，提供一种IGBT（绝缘栅双极晶体管）结构，该IGBT结构包括：

第一导电类型的集电极区；

位于所述发射极区之上的第二导电类型的缓冲区；

位于所述缓冲区之上的第二导电类型的漂移区；

位于所述漂移区之上的第一导电类型的基极区；

位于所述基极区之上的第二导电类型的发射极区；