[发明专利]具有沉积氧化物的沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管

说明书

相关申请

本申请基于2004年10月29日提交的名称为“Trench MOSFET StructuresUsing Deposited Oxide With Spacers”的美国临时申请No.60/623,679并且要求其优先权，其公开内容作为参考而结合于此。

技术领域

本发明涉及一种半导体设备并且尤其涉及沟槽型功率半导体设备。

背景技术

通常的沟槽型功率半导体设备包括在沟槽内部支持的栅极结构。所述栅极结构包括导电栅电极，通过绝缘体而绝缘于设备的半导体主体，这种绝缘体通常为二氧化硅。

如同所公知的，沟槽底部的高电场可能损害设备的整体性。为了克服该问题，在栅极下方沟槽底部处形成厚氧化物。

传统的制造该厚氧化物的方法是通过对硅进行氧化而进行的。然而，氧化非常耗时，开且成本很高。并且，氧化消耗硅。因此，设备的单元属性受到不利影响，从而对设备每单位面积的电流承载能力造成不利影响。

发明内容

本发明的一个目标是改进现有的设备和制造技术。

根据本发明一个实施方式的功率半导体设备包括半导体主体，该半导体主体包括具有一种导电性的漂移区以及在所述漂移区上具有另一种导电性的通道区；至少通过所述通道区在所述半导体主体中形成的栅极沟槽；设置在所述栅极沟槽底部的氧化体；形成在所述氧化体上的栅电极；以及介于所述栅极沟槽的侧壁和所述栅电极之间的栅极氧化物。

根据本发明一个方面，所述氧化体为可沉积的二氧化硅(例如TEOS)；而所述栅极氧化物是使用氧化技术生成的。因此，在根据本发明的设备中，所述氧化体不如所述栅极氧化物紧致。

根据本发明另一个方面，根据本发明的设备包括场释放沟槽，具有凹部的场氧化体，以及至少部分容纳在所述凹部中的T形电极。所述T形电极延伸至栅电极的深度下方，并且电连接到所述设备的功率电极以提高设备的击穿电压。

应当注意，所述氧化体、场氧化体优选的均通过相同的可沉积氧化物(例如TEOS)而形成，并且均比所述栅极氧化物更厚。

为了制造根据本发明的设备，在半导体主体中形成沟槽，在沟槽底部沉积氧化体，并且在氧化体上形成电极。

根据本发明另一个方面，使用沟槽内的隔片以形成凹部，支持所述场释放电极在所述栅电极深度以下的延伸。

本发明的其他特征和优点通过下面的参考附图的详细描述可以更加明白。

附图说明

图1显示了根据本发明一个实施方式的设备的有源单元的截面图；以及

图2A-2Q图形化显示了制造根据本发明的设备的方法。

具体实施方式

参考图1，根据本发明的功率半导体设备包括半导体主体10。半导体主体10优选的包括半导体基底12，可以为漂浮区型、单晶体、硅，以及附生的半导体主体14，例如在基底12上形成的附生硅。附生的半导体主体14包括漂移区16、通道区(有时称为主体区)18以及通道区18上的导电区20。如同本领域公知的，漂移区16以及导电区20具有一种导电性，而通道区18具有另一种相反的导电性。因此，当漂移区16和导电区20为N型导电性时，通道区18为P型导电性，并且当漂移区16和导电区20为P型导电性时，通道区18为N型导电性。

根据优选实施方式的功率半导体设备为垂直导电型功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。因此，基底12具有与漂移区16相同的导电性，尽管在通常情况下它与漂移区16相比更加高度掺杂。作为一个示例，图1显示了垂直导电型功率MOSFET，其中漂移区16为N型并且通道区18为P型，即N通道设备。通过逆转N通道设备中各个区的极性可以获得P通通设备。

根据本发明的设备包括栅极沟槽22，延伸通过至少通道区18。根据本发明，氧化物(例如二氧化硅)主体24设置在栅极沟槽22的底部。栅电极25(例如通过导电多晶硅形成)通过介于栅极沟槽22的侧壁和通道区18之间的栅极氧化物28而间隔于通道区16。根据本设明一个方面，氧化体24被沉积，而栅极氧化物28被生成。例如，在优选实施方式中，氧化体24为沉积的TEOS，而栅极氧化物28通过栅极氧化工艺而生成。因此，根据本发明一个方面的氧化体24不如栅极氧化物28紧致。