[发明专利]一种阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管

权利要求书

1.一种阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOS)，包括：

半导体材料的衬底，兼作漏区；

在衬底上外延生长形成的漂移区；

在所述漂移区上表面掺杂形成的左、右两处基区；在左、右两处基区之间刻蚀有沟槽；

在基区的内侧上部掺杂形成的源区；

对应于基区以及源区的整体、在基区的外侧掺杂形成的沟道衬底接触；

在所述源区和沟道衬底接触整体的上表面形成的源极；

在所述漏区下表面形成的漏极；

其特征在于：

所述衬底的材料是元素半导体材料，所述元素半导体材料为硅材料或者锗材料；左、右两处基区之间的沟槽沿纵向达到漂移区顶部，沟槽内表面形成栅绝缘层，在栅绝缘层表面对应于基区和源区形成栅极；

在漂移区的两侧、对应于沟道衬底接触下方区域填充有阶梯型High K介质，两端分别连接器件的沟道衬底接触和漏区；阶梯型High K介质整体与漂移区纵向等高，相应的HighK介质分区的厚度自上而下依次递减；阶梯型High K介质各分区相应的外侧凹陷由低介电常数材料填充，所述低介电常数材料的相对介电常数是1～5。

2.根据权利要求1所述的阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：High K介质材料的相对介电常数是100～2000。

3.根据权利要求1所述的阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：阶梯型High K介质的分区数为2～5。

4.根据权利要求1所述的阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：阶梯型High K介质的厚度根据器件击穿电压要求确定，典型值范围是0.2～5μm。

5.根据权利要求1所述阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：栅绝缘层的厚度根据阈值电压确定，典型值为0.02～0.1μm。

6.根据权利要求1所述阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：耐压为600V时，在衬底上外延生长25～50μm厚的元素半导体材料形成漂移区。

7.根据权利要求1所述阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于：元素半导体材料的衬底掺杂浓度的典型值为1×10¹³cm^-3～1×10¹⁵cm^-3。

8.一种制作权利要求1所述阶梯高K介质层元素纵向双扩散金属氧化物半导体场效应管的方法，包括以下步骤：

1)取元素半导体材料的衬底同时作为漏区；

2)在衬底上形成外延层作为漂移区；

3)在漂移区两侧进行刻蚀，形成的凹槽沿纵向到达漏区，在凹槽内填充低介电常数的介质层；

4)对低介电常数的介质层进行刻蚀，首次刻蚀形成的沟槽沿纵向到达漏区，并与漂移区邻接，在沟槽内填充High K介质材料；在已填充High K介质材料的外围区域依次进行深度递减的多次刻蚀并填充High K介质材料，最终形成阶梯型High K介质层；

5)在漂移区上形成外延层，对外延层通过离子注入形成基区；

6)在基区中部刻蚀沟槽，使沟槽向下到达漂移区顶部；

7)在沟槽侧壁和底部形成栅绝缘层；

8)在基区上分别掺杂形成源区和沟道衬底接触；

9)在表面成为栅绝缘层的沟槽内淀积多晶硅并进行重掺杂，用于形成栅极；

10)源区和沟道衬底接触表面淀积金属，用于形成源极；

11)器件表面淀积钝化层，并刻蚀接触孔；

12)对淀积的金属和多晶硅进行刻蚀分别形成源极和栅极；

13)漏区下表面形成漏极。