[发明专利]分离栅器件结构

说明书

本发明提供了一种分离栅器件结构，包括：衬底；位于所述衬底中的控制栅结构；位于所述控制栅结构下方的分离栅结构；所述分离栅结构包括核心区和包裹所述核心区的隔离结构；所述核心区包括空气间隙层或介质层。本发明通过在功率器件的控制栅结构的下方设置具有核心区和隔离结构的分离栅结构，提供了无需连接至器件发射极或源极的分离栅结构，不但降低了器件中栅极至漏极的密勒电容，也降低了器件的导通电阻，同时简化了工艺流程。此外，还避免了对开关损耗等器件性能的影响，提升了器件击穿电压，增强产品市场竞争力。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种分离栅器件结构。

背景技术

在IGBT等功率器件中，在器件栅极至漏极(gate-to-drain)产生的密勒电容(Miller capacitance)会严重影响器件开关速度和功耗，导致产品性能下降。

目前，一般通过在器件的控制栅下方设置较厚的二氧化硅层或分离栅(split-gate)结构来减少器件栅极至漏极形成的密勒电容。然而，对于采用较厚二氧化硅层的器件，在二氧化硅层下方还要额外通过离子注入形成掺杂区，其工艺流程复杂且效果不佳。而对于具备分离栅结构的MOSFET或IGBT器件中，为了有效地发挥其作用，还要为分离栅结构设计额外的互连结构，使其连接至器件的源极或发射极，连接结构引入的额外阻值会增加器件开关损耗，且对于分离栅沟槽的形貌要求也较高，工艺上比较困难且复杂。

因此，有必要提出一种新的分离栅器件结构，解决上述问题。

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分离栅器件结构，用于解决现有技术中无法有效降低器件密勒电容和导通压降的问题。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种分离栅器件结构，其特征在于，包括：

衬底；

位于所述衬底中的控制栅结构；

位于所述控制栅结构下方的分离栅结构；

所述分离栅结构包括核心区和包裹所述核心区的隔离结构；所述核心区包括空气间隙层或核心区介质层。

作为本发明的一种可选方案，所述隔离结构包括隔离结构介质层。

作为本发明的一种可选方案，所述核心区包括空气间隙层。

作为本发明的一种可选方案，所述隔离结构还包括位于所述隔离结构介质层内侧侧壁上的侧墙层。

作为本发明的一种可选方案，所述核心区包括空气间隙层。

作为本发明的一种可选方案，所述核心区包括核心区介质层。

作为本发明的一种可选方案，所述核心区包括核心区介质层和包裹于所述核心区介质层中的空气间隙层。

作为本发明的一种可选方案，所述侧墙层为浮置结构。

作为本发明的一种可选方案，所述侧墙层连接器件源极或发射极。

作为本发明的一种可选方案，所述控制栅结构包括栅极材料层和包裹所述栅极材料层的栅极氧化层。

如上所述，本发明提供一种分离栅器件结构，具有以下有益效果：

本发明通过引入一种新的分离栅器件结构，在功率器件的控制栅结构的下方设置具有核心区和隔离结构的分离栅结构，提供了无需连接至器件源极或发射极的分离栅结构，不但降低了器件中栅极至漏极的密勒电容，也降低了器件的导通电阻，同时简化了工艺流程。此外，还避免了对开关损耗等器件性能的影响，提升了器件击穿电压。

附图说明

图1显示为现有技术中具有厚氧层栅沟槽结构的功率器件的截面示意图。