[发明专利]一种具有凹陷沟槽的场效应晶体管

说明书

本发明系提供一种具有凹陷沟槽的场效应晶体管，包括衬底，衬底上层叠有外延层、沟道掺杂层、源极层和源极金属层，衬底下设有漏极金属层，外延层中设有贯穿沟道掺杂层、源极层和源极金属层的凹槽；凹槽的底部设有位于外延层中的保护层，保护层呈U形包裹于凹槽的底部；凹槽中填充有栅极电介质层，栅极电介质层中设有栅极沉积层，栅极沉积层的底部设有抗击层，栅极沉积层中设有栅极金属层，栅极金属层、栅极沉积层和栅极电介质层的顶面共面。本发明栅极区域对导电沟道的调节迅速且可靠，具有低介电常数的抗击层具有良好的强电场抵抗能力，保护层与外延层之间形成的PN结可削弱抗击层处形成的电场，整体结构耐压性能好。

技术领域

本发明涉及场效应晶体管，具体公开了一种具有凹陷沟槽的场效应晶体管。

背景技术

场效应晶体管属于电压控制型半导体器件，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿、安全工作区域宽等优点，场效应晶体管可应用于开关器件。

如图1所示，传统的场效应晶体管为以下结构：在衬底中设置两个间隔的漏极和源极，栅极设置于漏极和源极之间的上方，栅极与衬底之间设置金属氧化物层以确保绝缘性能，衬底分别与漏极和源极的导电型极性相反，漏极和源极之间的衬底中可形成导电沟道，但这种结构的场效应晶体管阻抗较大，为降低阻抗，部分场效应晶体管设置栅极陷入到衬底中，但这种场效应晶体管的栅极容易被击穿而导致失效。

发明内容

基于此，有必要针对现有技术问题，提供一种具有凹陷沟槽的场效应晶体管，具有较高的抗击穿电压，整体结构稳定可靠，使用寿命长。

为解决现有技术问题，本发明公开一种具有凹陷沟槽的场效应晶体管，包括衬底，衬底上依次层叠有外延层、沟道掺杂层、源极层和源极金属层，沟道掺杂层和源极层的厚度之和为D，衬底下设有漏极金属层，外延层中设有贯穿沟道掺杂层、源极层和源极金属层的凹槽；

凹槽的底部设有位于外延层中的保护层，保护层呈U形包裹于凹槽的底部，保护层与沟道掺杂层之间形成有间隔；

凹槽中填充有栅极电介质层，栅极电介质层中设有栅极沉积层，栅极沉积层的底部设有抗击层，栅极沉积层中设有栅极金属层，栅极金属层、栅极沉积层和栅极电介质层的顶面共面，栅极金属层的高度为H，HD；

栅极电介质层的介电常数大于10，抗击层的介电常数小于4；

衬底、外延层和源极层均为掺杂有第一导电型离子的半导体材料层，沟道掺杂层和保护层均为掺杂有第二导电型离子的半导体材料层，第一导电型和第二导电型的极性相反。

进一步的，衬底、外延层和源极层均为掺杂有磷离子的单晶硅层，沟道掺杂层和保护层均为掺杂有硼离子的单晶硅层。

进一步的，保护层的宽度为R，凹槽的宽度为L，1.2L≤R≤1.8L。

进一步的，栅极电介质层为氧化镧层或二氧化钛层。

进一步的，栅极沉积层为氮化钛层或氮化钽层。

进一步的，栅极沉积层的底部为向下收窄的圆台状。

进一步的，抗击层为二氧化硅层或PTFE层。

进一步的，栅极金属层为钨层或铝层。

本发明的有益效果为：本发明公开一种具有凹陷沟槽的场效应晶体管，通过将栅极区域设置在凹槽中，可有效降低场效应晶体管的阻抗，栅极区域对导电沟道的调节迅速且可靠，此外，具有低介电常数的抗击层具有良好的强电场抵抗能力，可有效提高抗击穿电压，保护层与外延层之间形成的PN结可削弱抗击层处形成的电场，能够进一步提高抗击穿电压，整体结构耐压性能好、稳定性强，使用寿命长。

附图说明

图1为传统场效应晶体管的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。