[发明专利]一种具有纵向屏蔽栅的Trench MOSFET及其加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种具有纵向屏蔽栅的TrenchMOSFET及其加工方法。 

背景技术

在半导体领域内，栅极利用挖槽工艺制作的MOSFET器件称作Trench MOSFET。因其具有比传统VDMOS更高的功率密度，更低的导通电阻等优势，得到了广泛的应用。但是，当其应用在航空航天领域时，由于空间环境中存在持续不断的重离子辐射，极易诱发其发生单粒子效应，从而使空间系统发生灾难性事故，使其应用受到限制。 

当重离子轰击到硅片表面后，在其运动路径上会产生大量的电子空穴对。以传统的N沟道TrenchMOSFET为例，当处于阻断状态时，其体内的电场均指向表面。因此，硅片受到轰击后，电子空穴对中的电子会从漏极流出，而空穴将向芯片表面。一方面，当流入阱区的空穴电流过大，使阱区压降超过0.7V时，源掺杂区-阱区-外延层组成的寄生三极管将开启，在外部条件允许的前提下，该寄生三极管会发生二次击穿，使电流密度过度集中导致器件发生单粒子烧毁（SEB）。另一方面，若过多的空穴堆积在栅氧Si/SiO2界面处，则等效于在栅介质层上附加一个瞬态电场，导致栅介质层内电场超过临界击穿电场，发生栅介质层击穿，即发生单粒子栅穿（SEGR），统称为器件的单粒子效应；均能导致器件损坏失效。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种提升抗单粒子效应的能力的 TrenchMOSFET器件。 

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有纵向屏蔽栅的Trench MOSFET，其特征在于，包括： 

衬底； 

覆盖所述衬底的外延层； 

位于所述外延层顶部的源掺杂区； 

位于所述源掺杂区下方的阱区； 

生长在所述外延层上部的多晶硅栅极； 

位于所述外延层与所述多晶硅栅极间的栅氧化层； 

位于所述多晶硅栅极下方的多晶硅源极； 

位于所述外延层与所述多晶硅源极间的侧壁氧化层； 

位于所述多晶硅栅极与所述多晶硅源极间的隔离氧化层； 

覆盖所述多晶硅栅极及所述源掺杂区的表面氧化层； 

纵向穿越所述表面氧化层、所述源掺杂区和所述阱区，位于所述外延层的内部的源接触孔； 

包围所述源接触孔，并与所述阱区相连的源第二掺杂区； 

覆盖所述表面氧化层及所述源接触孔的金属源电极； 

以及位于所述衬底底部的金属漏电极； 

所述多晶硅源极与所述侧壁氧化层的总宽度大于所述多晶硅栅极与所述栅氧化层的总宽度； 

所述源接触孔底端的竖直高度小于所述侧壁氧化层顶端的竖直高度。 

进一步地，所述多晶硅源极与所述侧壁氧化层的总宽度与所述多晶硅栅极与所述栅氧化层的总宽度的差值范围是0.05um～1um。 

进一步地，所述源接触孔底端的竖直高度与所述侧壁氧化层顶端的竖直高度的差值范围是0.01um～1um。 

进一步地，所述源第二掺杂区的掺杂浓度范围是1×10¹⁵/cm³～1× 10²¹/cm³。 

进一步地，所述衬底、所述外延层以及所述源掺杂区为第一导电类型；所述阱区为第二导电类型。 

一种TrenchMOSFET的加工方法，用于实现上述具有纵向屏蔽栅的TrenchMOSFET；包括以下步骤： 

在衬底上生长外延层，并蚀刻出深槽；在所述深槽上部侧壁生成SiN层； 

在所述外延层的顶面与所述深槽下部生成牺牲氧化SiO₂层； 

刻除所述外延层的顶面与所述深槽下部生成的牺牲氧化SiO₂层，分别生长表面氧化层和侧壁氧化层； 

在所述深槽下部的侧壁氧化层上生成多晶硅源极； 

刻除SiN层，在所述多晶硅源极顶面覆盖生成隔离氧化层； 

在所述深槽上部侧壁生长栅氧化层，并生长多晶硅栅极； 

在所述外延层上部由上到下，通过离子注入工艺，生成源掺杂区和阱区； 

覆盖所述源掺杂区及所述多晶硅栅极顶面，生成表面氧化层； 

蚀刻形成源接触孔，通过离子注入形成源第二掺杂区； 

在所述衬底面生成金属漏电极，在所述表面氧化层覆盖生成金属源电极；