[发明专利]一种金属氧化物半导体场效应晶体管及制造方法

权利要求书

1.一种超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，包括：

第一导电类型的衬底；

第一导电类型的外延层，其位于所述衬底之上，且所述外延层的多数载流子浓度低于所述衬底；

多个栅沟槽，位于有源区，并从所述外延层的上表面延伸入所述外延层；

第一绝缘层，衬于每个所述栅沟槽的底部和侧壁的下部分；

源电极，位于每个所述栅沟槽内，并且所述源电极的下部分被所述第一绝缘层包围；

第二绝缘层，作为栅氧化层，其至少衬于每个所述栅沟槽的侧壁的上部分和衬于所述源电极的侧壁的上部分，其中所述第二绝缘层位于所述第一绝缘层上方，并且所述第二绝缘层的厚度小于所述第一绝缘层；

分裂栅电极，填充于每个所述的栅沟槽的上部分，所述分裂栅电极位于所述的源电极和相邻的所述栅沟槽的侧壁之间，并且被所述的第二绝缘层包围；

台面结构，位于每两个相邻的所述栅沟槽之间；

第二导电类型的第一掺杂柱状区，其位于每个所述台面结构内；

第一导电类型的第二掺杂柱状区，靠近所述栅沟槽的侧壁，在每个所述台面结构内与所述第一掺杂柱状区交替并列排列，并且包围所述第一掺杂柱状区；

第二导电类型的体区，位于所述的台面内并靠近所述的分裂栅电极，同时所述第二导电类型的体区位于覆盖所述第一掺杂柱状区和所述第二掺杂柱状区的上表面；和

第一导电类型的源区，位于所述有源区中，靠近所述体区的上表面并靠近所述分裂栅电极。

2.根据权利要求1所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，其中所述多个栅沟槽的底部位于所述衬底和所述外延层之间的公共界面的上方。

3.根据权利要求1所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，其中，所述多个栅沟槽进一步延伸入所述衬底内，而所述第一掺杂柱状区和所述第二掺杂柱状区的下表面到达所述衬底和所述外延层之间的公共界面处。

4.根据权利要求1所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，还包括一个终端区，该终端区包括一个连接至所述源区的保护环和多个具有悬浮电压的悬浮保护环，其中所述保护环和所述多个悬浮保护环为所述第二导电类型，且其结深都大于所述体区。

5.根据权利要求1所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，还包括一个终端区，该终端区包括多个具有悬浮电压的悬浮沟槽栅，所述多个悬浮沟槽栅被包括所述体区、所述第一掺杂柱状区和所述第二掺杂柱状区的台面结构分隔开，同时每个所述悬浮沟槽栅都包含所述源电极和所述分裂栅电极。

6.根据权利要求1所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，还包括一个终端区，该终端区包括多个具有悬浮电压的悬浮沟槽栅，所述多个悬浮沟槽栅被包含所述第一掺杂柱状区和所述第二掺杂柱状区的台面结构分隔开，同时每个所述悬浮沟槽栅都包含所述源电极和所述分裂栅电极。

7.根据权利要求1所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，还包括：

沟槽式源-体接触区，位于每两个相邻的所述栅沟槽之间，其中所述沟槽式源-体接触区填充以接触金属插塞，穿过所述源区并延伸入所述体区；和

第二导电类型的体接触掺杂区，位于所述体区中，且位于所述源区下方，并至少包围所述沟槽式源-体接触区的底部，其中所述体接触掺杂区的多数载流子浓度高于所述体区。

8.根据权利要求7所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，其中所述接触金属插塞包括一层钨金属层，其衬有一层Ti/TiN或Co/TiN作为势垒金属层。

9.根据权利要求7所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，其中所述接触金属插塞包括一层铝合金或铜，其衬有Ti/TiN或Co/TiN或Ta/TiN作为势垒金属层，其中所述接触金属插塞进一步延伸至一个接触绝缘层上方分别形成源极金属层或栅极金属。

10.根据权利要求7所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，其中所述源区在所述沟槽式源-体接触区侧壁与所述栅沟槽附近的沟道区之间具有相同的掺杂浓度和结深。

11.根据权利要求7所述的超级结沟槽式金属氧化物半导体场效应管，其中所述源区在所述沟槽式源-体接触区侧壁附近比在靠近所述栅沟槽的沟道区附近具有较大的掺杂浓度和结深，所述源区在所述沟槽式源-体接触区侧壁与所述的栅沟槽附近的沟道区之间的掺杂浓度呈现高斯分布。