[发明专利]沟槽式栅极金氧半场效晶体管及其制造方法

说明书

本发明提供一种沟槽式栅极金氧半场效晶体管及其制造方法。一种沟槽式栅极金氧半场效晶体管包括衬底、多个沟槽电极结构、多个绝缘结构以及接触栓。衬底具有多个沟槽。沟槽电极结构分别配置于沟槽中。绝缘结构分别配置于沟槽中且位于沟槽电极结构上，每一个绝缘结构包括绝缘柱及多个间隙壁，绝缘柱的顶面高于衬底的顶面，间隙壁紧邻绝缘柱且设置于衬底的顶面上。接触栓配置于相邻的沟槽间的衬底中，相邻的绝缘结构的间隙壁定义接触栓的位置。

技术领域

本发明涉及一种晶体管及其制造方法，尤其涉及一种沟槽式栅极金氧半场效晶体管及其制造方法。

背景技术

功率开关晶体管在电源管理领域已广泛使用，理想的功率开关必须具有低寄生电容的特性，以确保功率开关晶体管的反应速度以提供良好的功率转换效率。

在现有的一种功率开关晶体管结构中，源极金属层设计为直接接触源极掺杂区，但此种结构的单脉冲雪崩能量(EAS)较差。换句话说，元件单次导通的电流量较少，工作效率较低。随着沟槽电极结构的尺寸逐渐缩小，上述问题日益严重，因此得到业界的高度关注。

发明内容

本发明提供一种沟槽式栅极金氧半场效晶体管及其制造方法，在整体尺寸不变的条件下，可利用现有的工艺制作窄节距(narrow pith)、高单脉冲雪崩能量的沟槽式栅极金氧半场效晶体管。

本发明提供一种沟槽式栅极金氧半场效晶体管，其包括衬底、多个沟槽电极结构、多个绝缘结构以及接触栓。衬底具有多个沟槽。沟槽电极结构分别配置于沟槽中。绝缘结构分别配置于沟槽中且位于沟槽电极结构上，每一个绝缘结构包括绝缘柱及多个间隙壁，绝缘柱的顶面高于衬底的顶面，间隙壁紧邻绝缘柱且设置于衬底的顶面上。接触栓配置于相邻的沟槽间的衬底中，相邻的绝缘结构的间隙壁定义接触栓的位置。

在本发明的一实施例中，沟槽式栅极金氧半场效晶体管还包括主体层以及至少一第一重掺杂区。主体层配置于衬底中的沟槽电极结构侧边。至少一第一重掺杂区配置于主体层中，位于接触栓的下部且邻近衬底的顶面。

在本发明的一实施例中，绝缘结构的底面低于第一重掺杂区的一半深度处且高于第一重掺杂区的最大深度处。

在本发明的一实施例中，沟槽沿第一方向延伸。沟槽式栅极金氧半场效晶体管还包括多个第一重掺杂区以及多个第二重掺杂区。多个第一重掺杂区配置于衬底中，邻近衬底的顶面，沿第一方向排列且沿第二方向延伸。多个第二重掺杂区配置于衬底中，邻近衬底的顶面，沿第一方向排列且沿第二方向延伸，第二重掺杂区与第一重掺杂区的导电型不同，且多个第一重掺杂区与多个第二重掺杂区沿第一方向交替排列配置。

在本发明的一实施例中，沟槽式栅极金氧半场效晶体管还包括第三重掺杂区，其配置于衬底中且围绕接触栓的底部。

在本发明的一实施例中，沟槽电极结构包括导体层以及绝缘层。导体层配置于沟槽中。绝缘层配置于导体层与衬底之间。

在本发明的一实施例中，沟槽电极结构包括第一导体层、第一绝缘层、第二导体层、层间绝缘层以及第二绝缘层。第一导体层配置于沟槽的下部。

第一绝缘层配置于第一导体层与衬底之间。第二导体层配置于沟槽的上部。层间绝缘层配置于第二导体层与第一导体层之间。第二绝缘层配置于第二导体层与衬底之间。

本发明提供一种沟槽式栅极金氧半场效晶体管的制造方法，包括以下步骤。于衬底中形成多个沟槽。于沟槽中形成沟槽电极结构。于沟槽中形成绝缘柱，绝缘柱位于沟槽电极结构上且绝缘柱的表面与衬底的表面大致上齐平。部分地移除衬底以裸露出绝缘柱的上部。于绝缘柱的上部的侧壁形成间隙壁。使用绝缘柱以及间隙壁为掩模，移除部分衬底，以于衬底中形成开口。于开口中形成接触栓。

在本发明的一实施例中，沟槽式栅极金氧半场效晶体管的制造方法还包括于衬底中形成块状第一重掺杂区。