[发明专利]沟槽型MOSFET

说明书

本发明涉及一种沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管，即沟槽型MOSFET，以及制造这种晶体管的方法。更具体地，本发明涉及具有深沟槽的沟槽型MOSFET，该深沟槽与更浅的栅极限定沟槽相邻以获得RESURF效应。根据本发明，在漂移区中形成与漂移区的电荷类型相似的电荷类型的离子注入区。离子注入区在沟槽型MOSFET的深沟槽下方延伸，并与深沟槽的基底垂直对准。

技术领域

本发明涉及一种沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管，即沟槽型MOSFET，以及制造这种晶体管的方法。

背景技术

沟槽型MOSFET在本领域中是已知的。图1示出了已知的沟槽型MOSFET 100的一个示例。其包括第一电荷类型的硅半导体衬底1和布置在半导体衬底1上的第一电荷类型的外延层2。在外延层2中形成第一沟槽3。第一沟槽3在其内侧上覆盖有栅极氧化物4，并填充有第一多晶硅体5。在外延层2中还形成一对第二沟槽6。第二沟槽6布置在第一沟槽3的相对侧上。第二沟槽6比第一沟槽3深。此外，每个第二沟槽6在其内侧上覆盖有衬里氧化物7，并填充有第二多晶硅体8。

在外延层2中还形成第一电荷类型的源极区9和第二电荷类型的主体区10。外延层2包括布置在主体区10和衬底1之间的第一电荷类型的漂移区11。源极区9和主体区10各自形成在第一沟槽3与第二沟槽6中的每一个第二沟槽6之间。主体区10布置在源极区9和漂移区11之间。

通常，硅衬底1和外延层2是n型掺杂的。主体区10通常对应于通过使用p型掺杂剂进行掺杂剂注入而获得的p阱。源极区9通常对应于通过在对应于主体区10的p阱中使用n型掺杂剂进行掺杂剂注入而获得的n阱。

图1示出了具有单个单位单元100A的沟槽型MOSFET 100。通常，沟槽型MOSFET 100包括彼此相邻布置的多个这种单位单元100A。例如，单位单元100A可以在横向方向上重复，使得相邻的单位单元100A彼此接触。在这种配置中，沟槽型MOSFET 100包括平行布置的多个第一沟槽3，多个第一沟槽3中的每一个均布置在相应的一对第二沟槽6之间。第一沟槽3中的第一多晶硅体5彼此电连接，第二沟槽6中的第二多晶硅体8彼此电连接。更具体地，第一多晶硅体5电连接到沟槽型MOSFET的栅极触点。类似地，第二多晶硅体6电连接到沟槽型MOSFET的源极触点。源极触点还电连接到源极区9。

在图1中，在每个单位单元的顶部设置一个或多个介电层12。此外，金属迹线13连接到源极区9和多晶硅体8。通常，单位单元是细长的，具有如图1所示的基本恒定的截面。在沟槽型MOSFET的边缘处，形成连接到单位单元的多晶硅体5的栅极触点。类似地，形成连接到金属迹线13的源极触点。沟槽型MOSFET的漏极触点形成在衬底1的背侧。

图1所示的沟槽型MOSFET使用减小的表面场(RESURF)效应来获得高的漏极-源极击穿电压。对于150V范围内的击穿电压，第二沟槽6需要超过10μm的非常深的沟槽蚀刻。此外，在第二沟槽6中需要1μm厚的沉积的衬里氧化物7，并进行严格的工艺控制，以维持第二沟槽6之间的RESURF条件。在这一点上值得详细说明的是，漏极-源极电势完全由衬里氧化物7承受，其中第二沟槽6的基底6A承受所施加的漏极-源极电势的几乎90％。剩余的10％在外延层2中下降。

第二沟槽6的侧壁不是垂直的，而是相对于衬底1倾斜。因此，具有深的第二沟槽6增加了相邻单位单元之间的间距，从而增加了沟槽型MOSFET的导通状态电阻。

在150V漏极-源极击穿电压级别下，实现所需的控制水平以使该工艺可重复、可靠且经济上可行是具有挑战性的。因此，制造商已经试图通过使用底部辅助层14来简化工艺控制。这在图2中示出。