本公開涉及一種半導體器件及其制造方法，并且更具體地，涉及一種在溝槽內(nèi)部包括柵極電極和場板電極的半導體器件及其制造方法。

背景技術：

1、在包括諸如功率mosfet(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的半導體元件的半導體器件中，應用了其中柵極電極嵌入溝槽中的溝槽柵極結構。

2、例如，專利文獻1公開了一種分裂柵極結構，其中場板電極形成在溝槽的下部并且柵極電極形成在溝槽的上部，作為一種溝槽柵極結構。從源極電極向場板電極供應源極電位。通過將耗盡層從場板電極擴展到漂移區(qū)域，可以提高溝槽周圍的擊穿電壓。此外，隨著擊穿電壓的提高，漂移區(qū)域的濃度可以增加，并且漂移區(qū)域的電阻可以減小。

3、非專利文獻1公開了一種技術，其中常規(guī)的溝槽柵極結構(單柵極結構)被布置成分裂柵極結構的溝槽之間的輔助柵極，從而增加單元區(qū)域中的柵極電極的密度并且減小導通電阻。此類功率mosfet被稱為具有輔助柵極的分裂柵極結構。

4、下面列出了公開的技術。

5、[專利文獻1]日本未審查專利申請公開第2011-199109號

6、[非專利文獻1]w.saito等人，“assist?gate?mosfets?for?improvement?of?on-resistance?and?turn-off?loss?trade-off(用于改進導通電阻和關斷損耗的權衡的輔助柵極mosfet)”，ieee電子設備快報，第41卷第7期，第1060-1062頁，2020年7月

技術實現(xiàn)思路

1、在具有輔助柵極的分裂柵極結構的mosfet中，為了減小導通電阻，還必須考慮擊穿電壓。也就是說，要求不破壞電荷平衡。

2、本申請的主要目的是優(yōu)化具有輔助柵極的分裂柵極結構的平面布局，從而穩(wěn)定電荷平衡并且改進半導體器件的性能。從本說明書和附圖的描述中，其他目的和新穎特征將變得顯而易見。

3、下面將簡要描述本申請所公開的典型實施例。

4、根據(jù)一個實施例的半導體器件包括：第一導電類型的半導體襯底，具有上表面和下表面；第一溝槽，形成在半導體襯底中以便到達距半導體襯底的上表面的預定深度；場板電極，形成在第一溝槽內(nèi)部的第一溝槽的下部處并且與半導體襯底電隔離；第一柵極電極，形成在第一溝槽內(nèi)部的第一溝槽的上部處并且與半導體襯底和場板電極電隔離；第二溝槽，形成在半導體襯底中以便到達距半導體襯底的上表面的預定深度；以及第二柵極電極，形成在第二溝槽內(nèi)部并且與半導體襯底電隔離。第一溝槽的深度比第二溝槽的深度大。第一溝槽在平面圖中在第一方向上延伸。第二溝槽在平面圖中在與第一方向相交的第二方向上延伸。第一溝槽和第二溝槽彼此連通。第一柵極電極和第二柵極電極彼此一體化。

5、根據(jù)一個實施例的制造半導體器件的方法包括：(a)制備第一導電類型的半導體襯底，該半導體襯底具有上表面和下表面；(b)在(a)之后，在半導體襯底中形成第一溝槽和第二溝槽使得到達距半導體襯底的上表面的預定深度；(c)在(b)之后，選擇性地加深第一溝槽的深度，使得第一溝槽的深度變得比第二溝槽的深度深；(d)在(c)之后，在半導體襯底的上表面上、第一溝槽內(nèi)部和第二溝槽內(nèi)部形成第一絕緣膜；(e)在(d)之后，在第一絕緣膜上形成第一導電膜以便填充第一溝槽內(nèi)部和第二溝槽內(nèi)部；(f)在(e)之后，移除位于第一溝槽外部和第二溝槽外部的第一導電膜，以形成留在第一溝槽內(nèi)部和第二溝槽內(nèi)部的第一導電膜作為場板電極；(g)在(f)之后，移除第二溝槽內(nèi)部的場板電極，并且使第一溝槽內(nèi)部的場板電極向第一溝槽的底部縮回；(h)在(g)之后，移除位于半導體襯底的上表面上和第二溝槽內(nèi)部的第一絕緣膜，并且使第一溝槽內(nèi)部的第一絕緣膜向第一溝槽的底部縮回，使得位于第一溝槽內(nèi)部的第一絕緣膜的上表面的位置比場板電極的上表面的位置低；(i)在(h)之后，選擇性地形成第二絕緣膜以覆蓋從第一溝槽內(nèi)部的第一絕緣膜暴露的場板電極；(j)在(i)之后，在位于第二絕緣膜上的第一溝槽內(nèi)部形成第一柵極絕緣膜，并且在第二溝槽內(nèi)部形成第二柵極絕緣膜；(k)在(j)之后，在第一柵極絕緣膜上、第二絕緣膜上和第二柵極絕緣膜上形成第二導電膜，以便填充第一溝槽內(nèi)部和第二溝槽內(nèi)部；以及(l)在(k)之后，移除第一溝槽外部和第二溝槽外部的第二導電膜以將在場板電極上方的第一溝槽內(nèi)部留下的第二導電膜形成為第一柵極電極，并且將在第二溝槽內(nèi)部留下的第二導電膜形成為第二柵極電極。第一溝槽在平面圖中在第一方向上延伸。第二溝槽在平面圖中在與第一方向相交的第二方向上延伸。第一溝槽和第二溝槽彼此連通。第一柵極電極和第二柵極電極彼此一體化。根據(jù)一個實施例，可以提高半導體器件的性能。

技術特征：

1.一種半導體器件，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中在所述第二溝槽內(nèi)部不形成除了所述第二柵極電極之外的電極。

3.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中向所述第一柵極電極和所述第二柵極電極中的每一者供應柵極電位，向所述場板電極供應源極電位，并且向所述半導體襯底供應漏極電位。

4.根據(jù)權利要求3所述的半導體器件，還包括：

5.根據(jù)權利要求4所述的半導體器件，

6.根據(jù)權利要求5所述的半導體器件，還包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的半導體器件，

8.根據(jù)權利要求6所述的半導體器件，其中所述第二溝槽在所述第一方向上的寬度比所述第一溝槽的所述上部在所述第二方向上的寬度窄。

9.根據(jù)權利要求8所述的半導體器件，其中所述引出溝槽在所述第二方向上的寬度比所述第二溝槽在所述第一方向上的寬度寬。

10.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，

11.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，

12.一種制造半導體器件的方法，包括：

13.根據(jù)權利要求12所述的制造半導體器件的方法，

14.根據(jù)權利要求13所述的制造半導體器件的方法，

15.根據(jù)權利要求13所述的制造半導體器件的方法，其中(b1)包括：

16.根據(jù)權利要求12所述的制造半導體器件的方法，還包括：

17.根據(jù)權利要求16所述的制造半導體器件的方法，還包括：

18.根據(jù)權利要求17所述的制造半導體器件的方法，其中(g)包括：

19.根據(jù)權利要求18所述的制造半導體器件的方法，

20.根據(jù)權利要求19所述的半導體器件的制造方法，

技術總結
本公開的各實施例涉及半導體器件及其制造方法。在半導體襯底SUB中形成溝槽TR1和溝槽TR2以便到達距半導體襯底SUB的上表面(TS)的預定深度。在溝槽TR1的下部處形成場板電極FP，并且在溝槽TR1的上部處形成柵極電極GE1。在溝槽TR2內(nèi)部形成柵極電極GE2。溝槽TR1的深度比溝槽TR2的深度深。溝槽TR1在Y方向上延伸，并且溝槽TR2在X方向上延伸。溝槽TR1和溝槽TR2彼此連通。柵極電極GE1和柵極電極GE2彼此一體化。

技術研發(fā)人員：名淵雄太,下村彰宏
受保護的技術使用者：瑞薩電子株式會社
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/11/28