用于在溝槽功率mosfet中優(yōu)化端接設(shè)計的不對稱多晶硅柵極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及場效應(yīng)管，更確切地說是涉及具有器件邊緣端接性能的功率氧化 物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET)。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率電子器件通常采用功率金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（MOSFET)。功率 MOSFET應(yīng)能承受比較高的擊穿電壓，同時具有非常低的導(dǎo)通電阻。一般來說，功率MOSFET 器件是通過一簇晶體管陣列，制備在稱為有源區(qū)的襯底上制成的。
[0003] 在包圍著有源區(qū)的區(qū)域中，在有源區(qū)中建立起電場。這稱為端接區(qū)。功率MOSFET 的擊穿電壓應(yīng)達(dá)到最大，在端接區(qū)中，超過有源晶胞區(qū)的擊穿電壓。如果端接擊穿電壓低于 有源區(qū)的擊穿電壓，那么雪崩電流將涌入端接區(qū)，從而削弱雪崩性能。在大多數(shù)器件中，最 高的可能的雪崩電流是非常有必要的。
[0004] 在傳統(tǒng)的屏蔽柵晶體管（SGT)MOSFET中，端接區(qū)設(shè)計是最具有挑戰(zhàn)性的，由于最 后的有源晶胞溝槽毗鄰端接區(qū)，因此該有源晶胞溝槽與有源區(qū)內(nèi)的那些性能不同。
[0005] 因此，十分有必要設(shè)計適宜的端接區(qū)，使功率MOSFET的擊穿電壓達(dá)到最大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] -種具有多個晶體管的半導(dǎo)體器件，包括一個端接區(qū)，其特點是帶有不對稱柵極 的晶體管。該半導(dǎo)體器件包括具有多個有源晶體管的有源區(qū)，其中每個有源晶體管都含有 源極、漏極和柵極區(qū)。源極和柵極區(qū)相互分離，并且相互絕緣。端接區(qū)包圍著有源區(qū)。端接 區(qū)包括多個分離的端接溝槽、每個溝槽都用導(dǎo)電材料和絕緣材料填充。電絕緣材料沉積在 導(dǎo)電材料和襯底導(dǎo)電材料之間。多個端接溝槽中的其中之一沉積在有源區(qū)和多個端接溝槽 的其余溝槽之間，柵極區(qū)就形成在端接溝槽中，與屏蔽柵極區(qū)重疊并間隔開，從而使柵極多 晶硅的剖面面積小于晶體管中作為不對稱設(shè)計的柵極區(qū)的剖面面積。本發(fā)明還提出了一種 用于制備半導(dǎo)體器件的方法。這些及其他實施例將在下文中詳細(xì)介紹。
[0007] 本發(fā)明提供一種形成在半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件，包括：一個含有多個晶體管 的有源區(qū)，每個晶體管都含有源極區(qū)、本體區(qū)、漏極區(qū)和柵極區(qū)；以及一個包圍著所述的有 源區(qū)的端接區(qū)，所述的端接區(qū)包括至少一個靠近有源區(qū)的最里面的端接溝槽，以及一個遠(yuǎn) 離最里面的端接溝槽的最外面的端接溝槽，每個端接溝槽都用導(dǎo)電材料填充，電絕緣材料 沉積在所述的導(dǎo)電材料和所述的襯底材料之間，最里面的端接溝槽具有一個由所述的導(dǎo)電 材料制成的柵極部分，所述的柵極部分的剖面面積小于所述的有源區(qū)中的晶體管的所述的 柵極區(qū)的剖面面積。
[0008] 上述的半導(dǎo)體器件，沉積在所述的最外面的端接溝槽中的所述的導(dǎo)電材料，電連 接到端接區(qū)中的一個本體摻雜區(qū)，最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽，所述的端接 區(qū)中的本體摻雜區(qū)則更加遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。
[0009] 上述的半導(dǎo)體器件，柵極部分沉積在有源區(qū)附近的最里面的端接溝槽中，通過所 述的電絕緣材料，所述的柵極部分與襯底材料絕緣，電絕緣材料具第一厚度的部分在所述 的柵極部分和所述柵極部分附近的所述的本體區(qū)之間，電絕緣材料具第二厚度的部分在所 述的柵極部分和端接區(qū)中所述的襯底材料之間，所述的第一厚度小于所述的第二厚度。 [0010] 上述的半導(dǎo)體器件，有源區(qū)附近的所述的最里面的端接溝槽的寬度和深度，與設(shè) 置在有源區(qū)中的有源柵極溝槽的寬度和深度相同。
[0011] 上述的半導(dǎo)體器件，所述的柵極部分與所述的導(dǎo)電材料制成的一個屏蔽柵極區(qū)重 疊，并且絕緣，所述的屏蔽柵極區(qū)在有源區(qū)附近的所述的最里面的端接溝槽底部。
[0012] 上述的半導(dǎo)體器件，所述的源極區(qū)和所述的屏蔽柵極區(qū)電連接。
[0013] 上述的半導(dǎo)體器件，沉積在所述的最外面的端接溝槽中的導(dǎo)電材料電連接到端接 區(qū)中的一個本體摻雜區(qū)，所述的最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離所述的最里面的端接溝槽，所述的 本體摻雜區(qū)更加遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。
[0014] 上述的半導(dǎo)體器件，柵極部分沉積在有源區(qū)附近的最里面的端接溝槽中，通過所 述的電絕緣材料，所述的柵極部分與襯底材料絕緣，電絕緣材料具第一厚度的部分在所述 的柵極部分和所述的柵極部分附近的所述的本體區(qū)之間，電絕緣材料具第二厚度的部分在 柵極部分和端接區(qū)中所述的襯底材料之間，所述的第一厚度小于所述的第二厚度。
[0015] 上述的半導(dǎo)體器件，有源區(qū)附近的所述的最里面的端接溝槽的寬度和深度，與設(shè) 置在有源區(qū)中的有源柵極溝槽的寬度和深度相同。
[0016] 上述半導(dǎo)體器件，端接區(qū)中的襯底材料的頂面至少下凹到所述的柵極部分的底 部。
[0017] 上述的半導(dǎo)體器件，沉積在所述的最外面的端接溝槽中所述的導(dǎo)電材料，電連接 到端接區(qū)中的襯底區(qū)，最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。
[0018] 本發(fā)明還提供一種形成在半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件，包括：一個含有多個晶體 管的有源區(qū)，每個晶體管都含有源極區(qū)、本體區(qū)、漏極區(qū)和柵極區(qū)；以及一個包圍著所述的 有源區(qū)的端接區(qū)，所述的端接區(qū)包括至少一個靠近有源區(qū)的最里面的端接溝槽，以及一個 遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽的最外面的端接溝槽，每個端接溝槽都用導(dǎo)電材料填充，電絕緣材 料沉積在所述的導(dǎo)電材料和所述的襯底材料之間；其中沉積在所述的最外面的端接溝槽中 的導(dǎo)電材料電連接到端接區(qū)中的一個本體摻雜區(qū)，最外面的端接溝槽遠(yuǎn)離所述的最里面的 端接溝槽，所述端接區(qū)中的本體摻雜區(qū)更加遠(yuǎn)離最里面的端接溝槽。
[0019] 本發(fā)明提供一種在摻雜第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上制備半導(dǎo)體器件的方法，包 括：在襯底上，制備多個空間分離的有源區(qū)中的有源溝槽，多個空間分離的端接區(qū)中的端接 溝槽，所述的多個端接溝槽包括至少一個最里面的端接溝槽，在有源區(qū)附近，以及一個最外 面的端接溝槽，離有源區(qū)最遠(yuǎn)；在每個所述的溝槽中，制備一個絕緣柵極區(qū)；從有源區(qū)附近 最里面的端接溝槽上，除去所述的絕緣柵極區(qū)靠近端接區(qū)的外面部分，同時在每個有源溝 槽中保留所述的絕緣柵極區(qū)；在襯底上方，制備一個絕緣層，填充最里面的端接溝槽中所除 去的絕緣柵極區(qū)的外部；并且通過襯底上方的絕緣層，制備電接頭。
[0020] 上述的方法，還包括在除去最里面的端接溝槽中的絕緣柵極區(qū)的外部之前，通過 整個有源區(qū)和端接區(qū)，在襯底的頂部，無需掩膜，注入本體摻雜物和源極摻雜物，所述的本 體摻雜物具有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，所述的源極摻雜物具有第一導(dǎo)電類 型。
[0021] 上述的方法，制備電接頭的步驟還將遠(yuǎn)離有源區(qū)的最外面的端接溝槽中的絕緣柵 極區(qū)電連接到最外面的端接溝槽附近更加遠(yuǎn)離有源區(qū)的一個本體摻雜區(qū)。
[0022] 上述的方法，每個有源溝槽和端接溝槽的底部都用被電絕緣材料包圍著的導(dǎo)電材 料填充，在每個溝槽中制備絕緣柵極區(qū)的方法是在每個溝槽的頂部制備絕緣柵極，與溝槽 底部的導(dǎo)電材料重疊，所述的電絕緣材料的一部分設(shè)置在溝槽頂部柵極區(qū)和溝槽底部的導(dǎo) 電材料之間。
[0023] 上述的方法，從最里面的端接溝槽上除去端接區(qū)附近的所述的絕緣柵極區(qū)的外 部，還從最外面的端接溝槽上除去全部的所述的絕緣柵極區(qū)。
[0024] 上述的方法，制備電接頭的步驟還將填充遠(yuǎn)離有源區(qū)的最外面的端接溝槽的底部 且被電絕緣材料包圍著的導(dǎo)電材料，電連接到在最外面的端接溝槽附近的離有源區(qū)更遠(yuǎn)的 一個本體摻雜區(qū)。
[0025] 上述的方法，從最里面的端接溝槽上，除去端接區(qū)附近的所述的絕緣柵極的外部， 還將端接區(qū)中襯底的頂部至少向下除去到絕緣柵極區(qū)的底部。
[0026] 上述的方法，制備電接頭的步驟還將被電絕緣材料包圍著的填充遠(yuǎn)離有源區(qū)的最 外面的端接溝槽底部的導(dǎo)電材料電連接到鄰近最外面的端接溝槽的襯底區(qū)。
【附圖說明】
[0027] 圖1表示依據(jù)本發(fā)明，一種半導(dǎo)體器件的俯視圖；
[0028] 圖2A表示圖1所示的半導(dǎo)體器件沿線2-2'的側(cè)視圖，圖2B表示依據(jù)本發(fā)明的另 一實施例，圖1所示的半導(dǎo)體器件沿線2-2'的側(cè)視圖；
[0029] 圖3表示依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，半導(dǎo)體器件的側(cè)視圖；
[0030] 圖4-21表示不同的制備工藝中，圖1和2所示的半導(dǎo)體器件的剖面圖；
[0031] 圖22-25表示不同的制備工藝中，圖1