[发明专利]屏蔽栅极沟槽式半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种屏蔽栅极沟槽式半导体装置及其制造方法，该装置包括以下构件。基底结构具有多个第一沟槽与多个第二沟槽。第一沟槽沿第一方向延伸，第二沟槽沿第二方向延伸，且第一方向与第二方向相交。第一沟槽的深度大于第二沟槽的深度。第一下部电极分别设置于第一沟槽中。第一上部电极分别设置于第一沟槽中且位于第一下部电极上。第二下部电极分别设置于第二沟槽中。第二上部电极分别设置于第二沟槽中且位于第二下部电极上。第一下部电极、第一上部电极与基底结构彼此电性隔离。第二下部电极、第二上部电极与基底结构彼此电性隔离。本发明可降低导通电阻、提高崩溃电压，从而提升元件特性。

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制造方法，尤其涉及一种屏蔽栅极沟槽式半导体装置及其制造方法。

背景技术

随着半导体产业的发展与产品需求，屏蔽栅极沟槽式半导体被广泛地应用在电源开关(power switch)元件中。由于屏蔽栅极沟槽式半导体结构具有许多优良的性能，在一些应用上，比传统的金氧半晶体管开关结构和传统的沟槽式半导体开关结构更具有优势。屏蔽栅极沟槽结构具有较低的晶体管闸漏电容，较小的导通电阻，并且提供较高的崩溃电压(breakdown voltage)。传统的沟槽式半导体开关结构，一个通道中具有多个沟槽，在减小导通电阻的同时，也增大了整体的闸漏电容。此问题可通过屏蔽栅极沟槽结构修正，通过隔离栅极与漏极区中的电场，从而大幅降低了闸漏电容。屏蔽栅极沟槽结构还具有漏极区中载子浓度较高的附加优势，有利改善器件的击穿电压。

屏蔽栅极沟槽式半导体的元件特性，使其适用于电源转换器等功率开关器件。在屏蔽栅极沟槽式半导体的电源开关领域中，如何能更进一步改善导通电阻、闸漏电容或崩溃电压等元件特性是本领域人员致力研究的课题。

发明内容

本发明提供一种屏蔽栅极沟槽式半导体装置及其制造方法，其可降低导通电阻、提高崩溃电压，从而提升元件特性。

本发明提出一种屏蔽栅极沟槽式半导体装置，包括基底结构、多个第一下部电极、多个第一上部电极、多个第二下部电极与多个第二上部电极。基底结构具有多个第一沟槽与多个第二沟槽。第一沟槽沿第一方向延伸，第二沟槽沿第二方向延伸，且第一方向与第二方向相交。第一沟槽的深度大于第二沟槽的深度。第一下部电极分别设置于第一沟槽中，第一上部电极分别设置于第一沟槽中且位于第一下部电极上。第二下部电极分别设置于第二沟槽中，第二上部电极分别设置于第二沟槽中且位于第二下部电极上。第一下部电极、第一上部电极与基底结构彼此电性隔离。第二下部电极、第二上部电极与基底结构彼此电性隔离。

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，第一沟槽之间的间距可大于第二沟槽之间的间距。

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，第一沟槽的宽度可大于第二沟槽的宽度。

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，第一下部电极与第二下部电极可电性连接。

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，第一上部电极与第二上部电极可电性连接。

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，第一上部电极的宽度可大于第一下部电极的宽度

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，第二上部电极的宽度可大于第二下部电极的宽度。

依照本发明的一实施例所述，在上述屏蔽栅极沟槽式半导体装置中，还包括多个底部电极。底部电极分别设置于第一沟槽中且位于第一下部电极下方。底部电极、第一下部电极与基底结构彼此电性隔离。