[发明专利]功率金氧半导体场效晶体管

说明书

本发明提供一种功率金氧半导体场效晶体管，包括基板、半导体层、第一栅极、第二栅极、热氧化物层、第一化学气相沉积氧化物层以及栅极氧化层。半导体层形成于基板上并具有至少一沟槽。第一栅极位于沟槽内。第二栅极位于第一栅极上的沟槽内，其中第二栅极具有第一部分及第二部分，且第二部分位于半导体层及第一部分之间。热氧化物层位于第一栅极与半导体层之间。第一化学气相沉积氧化物层则在第一栅极与第二栅极之间。栅极氧化层一般位于第二栅极与半导体层之间。本发明提供的功率金氧半导体场效晶体管能在高电压场下维持功率金氧半导体场效晶体管的效能，并且使功率金氧半导体场效晶体管的制造信赖性获得提升。

技术领域

本发明涉及一种金氧半导体场效晶体管技术，尤其涉及一种功率金氧半导体场效晶体管。

背景技术

断栅极式功率金氧半导体场效晶体管(split-gate power MOSFET)也可称为遮蔽栅极式功率金氧半导体场效晶体管(shielded-gate power MOSFET)，其结构是将沟槽式金氧半场效晶体管内的栅极结构，以多晶硅间介电层(inter-poly-dielectric，IPD)隔开，而分为两个电位。位于上方的栅极用于金氧半场效晶体管的信道(channel)形成，位于下方的栅极则会以金属互连电性耦合至源极(source)电位，用于截止(blocking)操作下二维电荷平衡的生成，并藉由多晶硅间介电层来改善传统沟槽式金氧半场效晶体管中过高的栅极至漏极电容，从而降低切换损耗。

然而，由于在制造断栅极式功率金氧半导体场效晶体管时所使用的热氧化法，会造成掺杂离子的扩散，使得上述分开的两个栅极不能有效地隔绝。进一步在断栅极式功率金氧半导体场效晶体管进行高电压的应用时，无法承受更高的电位。

发明内容

本发明提供一种功率金氧半导体场效晶体管，能在高电压场下维持功率金氧半导体场效晶体管的效能，并且使功率金氧半导体场效晶体管的制造信赖性获得提升。

本发明的功率金氧半导体场效晶体管，包括基板、半导体层、第一栅极、第二栅极、热氧化物层、第一化学气相沉积氧化物层以及栅极氧化层。半导体层形成于该基板上，且半导体层具有至少一沟槽。第一栅极位于沟槽内。第二栅极位于第一栅极上的沟槽内，其中第二栅极具有第一部分及第二部分，且第二部分位于半导体层及第一部分之间。热氧化物层位于第一栅极与半导体层之间。第一化学气相沉积氧化物层则位于第一栅极与第二栅极之间。栅极氧化层位于第二栅极与半导体层之间。

在本发明的一实施例中，上述热氧化物层还可位于第一化学气相沉积氧化物层与第一栅极之间。

在本发明的一实施例中，上述栅极氧化层还可延伸至第一化学气相沉积氧化物层与半导体层之间以及热氧化物层与半导体层之间。

在本发明的一实施例中，上述的功率金氧半导体场效晶体管还可包括位于第一栅极与热氧化物层之间的第二化学气相沉积氧化物层以及位于第二化学气相沉积氧化物层与热氧化物层之间的氮化硅层。

在本发明的一实施例中，上述第二栅极的第二部分还可包括往下延伸至第一化学气相沉积氧化物层与栅极氧化层之间。

在本发明的一实施例中，上述的第二栅极中的第二部分还可覆盖在上述第一部分上。

在本发明的一实施例中，上述的第一栅极的材料包括金属、多晶硅、非晶硅或上述的组合。

在本发明的一实施例中，上述的第二栅极的材料包括金属、多晶硅、非晶硅或上述的组合。

在本发明的一实施例中，上述的第一部分的材料不同于上述的第二部分的材料。

在本发明的一实施例中，上述的第一与第二化学气相沉积氧化物层各自独立地包括高温化学气相沉积氧化物(high temperature CVD oxide,HTO)层或是以四乙氧基硅烷(TEOS)为原料所形成的。

在本发明的一实施例中，上述的第一栅极可具有圆角。