[发明专利]一种沟槽式MOSFET及其制备方法

说明书

本发明涉及一种沟槽式MOSFET，包括第一导电类型的半导体衬底；设于半导体衬底的第一预设区中的多个并排设置的呈现为条状的第一沟槽，其长度方向沿着第一方向延伸；设于半导体衬底的第二预设区中的多个并排设置的呈现为条状的第二沟槽，其长度方向沿着与第一方向相垂直的第二方向延伸；位于第一、第二沟槽内的控制栅极，和形成在第一、第二沟槽侧壁附近的半导体衬底中的第二导电类型的本体区，及形成在本体区顶部的第一导电类型的源极区。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制备方法，更确切地说，是可抑制晶圆的曲翘程度并提供高密度和深沟槽的沟槽式MOSFET及对应的制备方法。

背景技术

功率金属氧化物半导体场效应管以其开关速度快、频率性能好、输入阻抗高以及驱动功率小，并且温度特性好、无二次击穿等优点，大量应用在消费性电子设备中，而其中常见的沟槽式功率金属氧化物半导体场效应管的器件，内部包含大量的基本MOSFET单元或晶胞，晶胞与晶胞之间的间距则会直接影响功率MOSFET的重要电性参数，例如漏极源极导通电阻RDSON。导通电阻RDSON是器件单位面积在器件的导通状态时，漏极和源极之间的总电阻，它是决定器件的最大额定电流和功率损耗的重要参数。但是很遗憾的是晶圆极易产生所谓的曲翘，当我们在制备沟槽的深度相对较深的MOSFET时，或者是制备单位面积上晶胞密度较大的MOSFET时，晶圆的曲翘效应这是很不利的因素也容易导致产品的良率降低。为避免这些问题，本发明将在下文中一一详细阐明解决方案。

发明内容

本发明涉及的一种沟槽式MOSFET，包括：第一导电类型的半导体衬底；设于半导体衬底的第一预设区中的多个并排设置的呈现为条状的第一沟槽，其长度方向沿着第一方向延伸；设于半导体衬底的第二预设区中的多个并排设置的呈现为条状的第二沟槽，其长度方向沿着与第一方向相垂直的第二方向延伸；位于第一、第二沟槽内的控制栅极，和形成在第一、第二沟槽侧壁附近的半导体衬底中的第二导电类型的本体区，及形成在本体区顶部的第一导电类型的源极区。

上述的沟槽式MOSFET，MOSFET形成在一个方形的晶片上，第一方向平行于晶片的一组对边，第二方向平行于晶片的另一组对边。

上述的沟槽式MOSFET，第一预设区中的一个或多个第一沟槽的一端向与该第一预设区相邻的一个第二预设区延伸，直至一个或多个第一沟槽的该一端与第二预设区中最靠近该第一预设区的一个第二沟槽连通。

上述的沟槽式MOSFET，在相邻第一沟槽之间的半导体衬底区域中形成有呈现为条状的并且长度方向沿着第一方向延伸的接触沟槽，和在相邻第二沟槽之间的半导体衬底区域中形成有呈现为条状的并且长度方向沿着第二方向延伸的接触沟槽，以及在接触沟槽内填充有金属材料。

上述的沟槽式MOSFET，在第一预设区中没有布置第二沟槽以及在第二预设区中没有布置第一沟槽。

上述的沟槽式MOSFET，在第一、第二沟槽的顶部设置控制栅极，和在第一、第二沟槽的底部设置屏蔽栅极，其中每个第一或第二沟槽内的控制栅极和屏蔽栅极通过它们之间设置的层间绝缘层隔离。

一种沟槽式MOSFET的制备方法，包括以下步骤：提供第一导电类型的半导体衬底；在半导体衬底的第一预设区中上刻蚀出多个并排设置的呈现为条状的第一沟槽，其长度方向沿着第一方向延伸；在半导体衬底的第二预设区中上刻蚀出多个并排设置的呈现为条状的第二沟槽，其长度方向沿着与第一方向相垂直的第二方向延伸；在第一、第二沟槽内填充导电材料制备控制栅极；在半导体衬底顶部植入第二导电类型的掺杂物形成本体区；在本体区的顶部植入第一导电类型的掺杂物形成源极区。

上述的方法，先在覆盖于半导体衬底上表面的一个掩膜层中形成开口，利用掩膜层来蚀刻半导体衬底以同步形成第一、第二沟槽。

上述的方法，在第一、第二沟槽内填充导电材料之前，先在第一、第二沟槽各自的底部和侧壁覆盖一层第一绝缘层。