[发明专利]沟槽型场效应晶体管结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种场效应晶体管结构及制备方法，制备方法包括：提供半导体衬底，生长外延层，形成第一沟槽、第二沟槽，制备屏蔽介质层、屏蔽栅层、屏蔽栅隔离层、栅介质层、栅极层、引出栅第一介质层、第一引出栅层、引出栅隔离层、引出栅第二介质层以及第二栅层，形成体区和源极，制备源极接触孔、引出栅接触孔，制备源极金属引出结构及引出栅电极结构。本发明将栅极引出结构制备在器件区之外的区域，可以制备较宽的第二沟槽，无需增加光罩，可制备较厚的第二引出栅层(如栅极多晶硅)和外延层之间引出栅第二介质层(如氧化层)，满足器件击穿电压需求。

技术领域

本发明属于功率半导体技术领域，特别涉及一种沟槽型场效应晶体管结构及制备方法。

背景技术

在中低压功率MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)领域，屏蔽栅沟槽MOSFET具有比传统沟槽MOSFET更低的导通电阻、更快的开关速度等优点，在系统应用中拥有更低的导通损耗和更低的开关损耗，系统拥有更高的转换和传输效率。由于屏蔽栅沟槽MOSFET引入了屏蔽氧化层和屏蔽栅极结构，且屏蔽栅极需求与器件源极等电位，版图设计时需求考虑栅极BUS和屏蔽栅极BUS布局，工艺制造复杂。

然而，在一些屏蔽栅沟槽MOSFET器件中，特别是对于低压(20V～60V)屏蔽栅沟槽MOSFET器件，如果将栅极引出结构设置在器件终端结构内的元胞区，其元胞区沟槽宽度尺寸较小(0.3～0.4um)，现国内用于功率器件生产的光刻机能曝光最小尺寸约0.25um、光刻机对位精度70nm，那么栅极接触孔极易连接到附近的源极区导致栅极和源极短接器件失效。并且器件在阻断模式下(源极与栅极短接且接低电位，漏极接高电位)，漏极高电位直接加在栅极多晶硅和外延层之间的氧化层上，结构上需求加厚栅极多晶硅和外延之间的氧化层厚度以满足器件击穿电压需求。因此，如何制备有效的栅极引出结构成为屏蔽栅沟槽MOSFET(特别是低压屏蔽栅沟槽MOSFET)工艺制造难点。

因此，如何提供一种沟槽型场效应晶体管结构及制备方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沟槽型场效应晶体管结构及制备方法，用于解决现有技术中引出栅层与外延层之间氧化层厚度难以满足需求等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，所述制备方法包括：

提供半导体衬底，于所述半导体衬底上形成外延层，其中，所述外延层包括器件区及栅极引出区；

形成第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽位于所述器件区，所述第二沟槽位于所述栅极引出区，且所述第二沟槽的开口尺寸大于所述第一沟槽的开口尺寸；

形成屏蔽栅介质层、屏蔽栅层、引出栅第一介质层、第一引出栅层，所述屏蔽栅层至少填充所述第一沟槽的底部，所述屏蔽栅介质层形成于所述第一沟槽的内壁和所述屏蔽栅层之间，所述第一引出栅层至少填充所述第二沟槽的底部，所述引出栅第一介质层形成于所述第二沟槽的内壁和所述第一引出栅层之间；

于所述屏蔽栅层上形成屏蔽栅绝缘层，所述屏蔽栅绝缘层填充于所述第一沟槽，于所述第一引出栅层上形成引出栅绝缘层，所述引出栅绝缘层填充于所述第二沟槽；

去除部分所述屏蔽栅绝缘层，以显露所述第一沟槽的侧壁，且位于所述屏蔽栅层上的剩余的所述屏蔽栅绝缘层作为屏蔽栅隔离层，去除部分所述引出栅绝缘层，形成位于所述第一引出栅层上的引出栅隔离层以及位于所述第二沟槽侧壁的引出栅第二介质层，其中，所述引出栅第二介质层的厚度大于或等于所述引出栅第一介质层的厚度；

于所述第一沟槽显露的侧壁上形成栅介质层；

于所述第一沟槽内填充形成栅极层，于所述第二沟槽中填充形成第二引出栅层；