[发明专利]复合型沟槽式金氧半场效应晶体管及其制造方法

说明书

一种复合型沟槽式金氧半场效应晶体管，包括漏极区、本体区、多个第一沟槽、多个第一栅极、多个第二沟槽、多个第二栅极与多个源极区。本体区位于漏极区上。第一沟槽并排设置且沿第一方向延伸，第一沟槽穿过本体区进入到漏极区。第一栅极分别位于第一沟槽内。第二沟槽并排设置且沿与第一方向相异的第二方向延伸，第二沟槽穿过本体区进入到漏极区，其中，第一沟槽与第二沟槽连接而将本体区分割成多个区块，第二沟槽的宽度为第一沟槽的宽度的1.5至4倍。第二栅极分别位于第二沟槽内。源极区位于本体区内，并且邻接于第一沟槽与第二沟槽。

技术领域

本发明涉及一种金氧半场效应晶体管及其制造方法，尤其涉及一种沟槽式金氧半场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

金氧半场效应晶体管被广泛地应用于电力装置的开关组件，例如是电源供应器、整流器或低压马达控制器等等。现有的金氧半场效应晶体管多采用垂直结构的设计，例如沟槽式金氧半场效应晶体管，以提升组件密度。现有的沟槽式金氧半场效应晶体管可区分为线性晶胞（strip-cell）与封闭晶胞（closed-cell）的设计，但其沟槽内的栅极均采用单一的栅极结构。

发明内容

本发明的目的在提出一种复合型沟槽式金氧半场效应晶体管，采用封闭晶胞的设计，但不同方向的沟槽内的栅极采用不同的栅极结构，通过巧妙的制程步骤安排，却仅需要增加一层光掩模，即可使通道密度大幅增加而降低导通电阻，且可降低成本。

为达到上述目的，本发明提出一种复合型沟槽式金氧半场效应晶体管，包括漏极区、本体区、多个第一沟槽、多个第一栅极、多个第二沟槽、多个第二栅极与多个源极区。漏极区具有第一导电类型。本体区具有与第一导电类型相反的第二导电类型，本体区位于漏极区上。第一沟槽并排设置且沿第一方向延伸，第一沟槽穿过本体区进入到漏极区。第一栅极分别位于第一沟槽内。第二沟槽并排设置且沿与第一方向相异的第二方向延伸，第二沟槽穿过本体区进入到漏极区，其中，第一沟槽与第二沟槽连接而将本体区分割成多个区块，第二沟槽的宽度为第一沟槽的宽度的1.5至4倍。第二栅极分别位于第二沟槽内。源极区具有第一导电类型，源极区位于本体区内，并且邻接于第一沟槽与第二沟槽。

在本发明一实施例中，第一栅极采用第一栅极结构或第二栅极结构。第一栅极结构包括第一氧化层与第一栅极电极。第一氧化层位于第一沟槽的底壁与二个侧壁。第一栅极电极位于第一氧化层上，并填充于第一沟槽。第二栅极结构包括第二氧化层、第三氧化层与第二栅极电极。第二氧化层位于第一沟槽的底壁，第二氧化层的厚度大于第一氧化层的厚度。第三氧化层位于第一沟槽的二个侧壁与第二氧化层上。第二栅极电极位于第三氧化层上，并填充于第一沟槽。

在本发明一实施例中，若第二沟槽的深度与第一沟槽的深度相同，则第二栅极采用第三栅极结构。第三栅极结构包括第四氧化层与第三栅极电极。第四氧化层位于第二沟槽的底壁与二个侧壁。第三栅极电极位于第四氧化层上，并填充于第二沟槽。

在本发明一实施例中，若第二沟槽的深度大于第一沟槽的深度，则第二栅极采用第四栅极结构或第五栅极结构或第六栅极结构。第四栅极结构包括第五氧化层与第四栅极电极。第五氧化层位于第二沟槽的底壁与二个侧壁。第四栅极电极位于第五氧化层上，并填充于第二沟槽。第五栅极结构包括第六氧化层、第一屏蔽电极、第七氧化层与第五栅极电极。第六氧化层位于第二沟槽的底壁。第一屏蔽电极位于第六氧化层上。第七氧化层位于第二沟槽的二个侧壁、第六氧化层与第一屏蔽电极上，第七氧化层与第六氧化层围绕第一屏蔽电极。第五栅极电极位于第七氧化层上，并填充于第二沟槽。第六栅极结构包括第八氧化层、第二屏蔽电极、第九氧化层、第十氧化层、第六栅极电极与第七栅极电极。第八氧化层位于第二沟槽的底壁。第二屏蔽电极位于第八氧化层上。第九氧化层位于第八氧化层、第二沟槽的二个侧壁的其中一个侧壁与第二屏蔽电极的一个侧面上。第十氧化层位于第八氧化层、第二沟槽的二个侧壁的其中另一个侧壁与第二屏蔽电极的另一个侧面上。第六栅极电极位于第九氧化层上。第七栅极电极位于第十氧化层上，其中，第六栅极电极与第七栅极电极填充于第二沟槽。