[发明专利]功率MOSFET和制造功率MOSFET的方法

说明书

本发明涉及功率MOSFET和制造功率MOSFET的方法。功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)包括在半导体衬底(100)的主表面(110)中栅极沟槽(130)中的栅极电极(132)，栅极沟槽(130)平行于主表面延伸。功率MOSFET进一步包括在主表面(110)中场板沟槽(140)中的场电极(142)，场板沟槽(140)具有在第一方向上的延伸长度，该延伸长度小于在垂直于第一方向的第二方向上的延伸长度的两倍，并且在第一方向上的延伸长度大于在第二方向上的延伸长度的一半，其中第一和第二方向平行于主表面(110)。栅极电极(132)包括栅极电极材料，栅极电极材料包括金属。

背景技术

通常用于汽车和工业电子器件的功率晶体管需要低的面比导通电阻(area-specific on-resistance)(Ron×A)而同时确保高的电压阻断能力。例如，MOS(“金属氧化物半导体”)功率晶体管应该取决于应用需求而能够阻断数十至数百或数千伏特的漏至源电压Vds。MOS功率晶体管通常传导非常大的电流，其在约2至20V的典型栅-源电压下可以一直到数百安培。

对使用隔离场板或场电极而具有电荷补偿的功率MOSFET(“金属氧化物半导体场效应晶体管”)的使用提供了减小该器件的面比导通电阻的机会。

通常，研究了导致改进的器件性能的功率MOSFET的新颖概念。

特别地，目标是提供一种基于使用场电极的电荷补偿的改进的功率MOSFET，其可以被缩短至更小的栅极沟槽宽度。

如以下将讨论的，通过根据独立权利要求的请求保护的主题而实现以上目标。优选实施例被限定在从属权利要求中。

发明内容

根据实施例，功率金属氧化物半导体场效应晶体管包括在半导体衬底的主表面中栅极沟槽中的栅极电极，栅极沟槽平行于主表面而延伸，以及在主表面中场板沟槽中的场电极。场板沟槽具有在第一方向上的延伸长度，延伸长度小于在垂直于第一方向的第二方向上的延伸长度的两倍，在第一方向上的延伸长度大于在第二方向上的延伸长度的一半，其中第一和第二方向平行于主表面。栅极电极包括栅极电极材料，栅极电极材料包括金属。

根据另一实施例，功率金属氧化物半导体场效应晶体管包括在半导体衬底的主表面中栅极沟槽中的栅极电极，栅极沟槽平行于主表面延伸，以及在主表面中场板沟槽中的场电极，场板沟槽具有平行于主表面的延伸长度，延伸长度小于场板沟槽的深度。栅极电极包括栅极电极材料，栅极电极材料包括金属。

根据实施例，制造功率金属氧化物半导体场效应晶体管的方法包括，在半导体衬底的主表面中场板沟槽中形成场电极，在主表面中形成栅极沟槽，栅极沟槽在平行于主表面的第一方向上延伸，以及在栅极沟槽中形成栅极电极，其中形成场板沟槽以具有在第一方向上的延伸长度，延伸长度小于在垂直于第一方向的第二方向上的延伸长度的两倍。栅极电极由栅极电极材料制成，栅极电极材料包括金属。

本领域技术人员一旦阅读了以下详细说明书并且查看了附图将认识到附加的特征和优点。

附图说明

包括附图以提供对本发明实施例的进一步理解，并且附图被合并在该说明书中以及构成了其一部分。附图图示了本发明的实施例，并且与说明书一起用于解释原理。本发明的其他实施例以及许多意图的优点将是易于意识到的，因为通过参考以下详细描述它们变得更好理解。附图的元件不必相对于彼此按比率缩放。类似的附图标记指明了对应的相似部件。

图1A示出了根据实施例的半导体器件的平视图。

图1B示出了图1A中所示半导体器件的横截面视图。

图2A至图2E图示了根据实施例的制造半导体器件的方法的步骤。

图2F示出了根据实施例的半导体器件的部件的横截面视图。

图3A至图3D图示了制造半导体器件的方法的另一实施例的步骤。