[发明专利]槽栅MOSFET器件及其制造方法

说明书

本申请提供了一种槽栅MOSFET器件及其制造方法，属于半导体技术领域，该槽栅MOSFET器件包括：依次层叠设置的衬底、外延层、阱区、源区、层间介质层和第一电极层；以及，沟槽栅，包括栅极沟槽、栅介质层和栅导电材料层，栅极沟槽一部分位于外延层内，一部分位于阱区内，栅介质层位于栅极沟槽的底部表面和侧面，栅导电材料层填充在栅极沟槽中；源接触孔，由层间介质层延伸至阱区形成，第一电极层通过源接触孔与源区和阱区相连，源接触孔包括相互连通的第一接触孔和第二接触孔，第一接触孔的孔径大于第二接触孔的孔径，第一接触孔靠近第一电极层分布。本申请改善了器件抗单粒子烧毁能力。

技术领域

本申请属于半导体技术领域，涉及一种槽栅MOSFET器件及其制造方法。

背景技术

在半导体技术领域内，金属-氧化物半导体场效应晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，简称MOSFET）是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管（field-effect transistor），槽栅MOSFET 由于元胞尺寸小，可以实现低电阻、大电流。在特定环境应用时，持续不断的高能粒子辐射，容易诱发MOSFET发生单粒子效应，从而使应用系统发生灾难性事故，因此，有必要提供一种槽栅MOSFET器件，以改善器件的抗单粒子能力。

相关技术提供的槽栅MOSFET器件包括栅极层，用于控制晶体管的开关；漏极和源极，使电流信号流动；以及阱区。MOSFET的漏极/源极与阱区形成PN结（PN junction），漏极、阱区、源极形成寄生三极管。高能粒子辐射线进入晶体管内部后，在其路径上产生大量电子空穴对。器件处于阻断状态时，漏极、阱区的PN结为反向偏压，在反向偏压引起的电场作用下，电子空穴对中的电子从漏区流出，而空穴向阱区及沟槽栅表面流动，并在沟槽栅下方堆积，当流入阱区的空穴电流使得阱区与源掺杂区之间的PN结表面压降超过0.7V时，就会使源掺杂区-阱区-外延层组成的寄生三极管开启，电流经过寄生三极管的放大作用进一步反馈，使得电流密度逐渐上升，当电流密度过度集中时就会导致槽栅MOSFET器件烧毁，发生单粒子烧毁效应（Single Event Burnout，单粒子烧毁，简称：SEB）。

发明人发现相关技术至少存在以下技术问题：

当槽栅MOSFET器件处于阻断状态时，高能粒子辐射线产生的电流脉冲触发寄生三极管，从而引起单粒子效应，进而影响器件的正常工作。

发明内容

鉴于以上的一个或多个问题，本发明提供了一种槽栅MOSFET器件及其制造方法。

一方面，提供了一种槽栅MOSFET器件，槽栅MOSFET器件包括：

依次层叠设置的衬底、外延层、阱区、源区、层间介质层和第一电极层；以及，

沟槽栅，包括栅极沟槽、栅介质层和栅导电材料层，栅极沟槽一部分位于外延层内，一部分位于阱区内，栅介质层形成在栅极沟槽的底部表面和侧面，栅导电材料层填充在栅极沟槽中；

源接触孔，由层间介质层延伸至阱区形成，第一电极层通过源接触孔与源区和阱区相连，源接触孔包括相互连通的第一接触孔和第二接触孔，第一接触孔的孔径大于第二接触孔的孔径，第一接触孔靠近第一电极层分布。

在一种示例性的实施例中，第一接触孔和第二接触孔的结构形成阶梯形结构，且阶梯沿第二接触孔向第一接触孔的方向延伸。

在一种示例性的实施例中，第一接触孔包括多个第一阶梯，第二接触孔包括多个第二阶梯，第二阶梯的直径均小于第一阶梯的直径。

在一种示例性的实施例中，槽栅MOSFET器件还包括位于第二接触孔下方的离子注入口。

在一种示例性的实施例中，槽栅MOSFET器件还包括第二电极层，第二电极层位于衬底下方。