[发明专利]高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管及其制作方法

摘要

本发明提出了一种具有高K介质(High‑K Dielectric Pillar，HK)沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管(LDMOS)及其制作方法。该器件主要是在器件的漏端形成深槽高K介质层，高K介质层的下端深入到器件衬底上的外延层，上端与器件表面的漏电极相连接。在器件关断时，HK介质沟槽均匀的电场降低了器件漏端下方由柱面结产生的高峰高电场,优化了器件的纵向电场分布，提升了器件的击穿电压；而且，高K介质层与宽带隙半导体材料衬底形成MIS电容结构，在器件关断时能够有效地辅助耗尽衬底中的电荷，有效提高了器件在一定耐压下衬底的掺杂浓度即降低了衬底的电阻率。

主权项

1.高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，包括：

半导体材料的衬底；

在衬底上生长的外延层；

在所述外延层上形成的基区和漂移区；

在所述基区上临近漂移区的一侧形成的源区和沟道，在漂移区的另一侧形成的漏区；

在基区中源区外侧形成的沟道衬底接触；

在源区和沟道衬底接触表面短接形成的源电极；

对应于沟道形成的栅绝缘层以及栅电极；

在漏区上形成的漏电极；

其特征在于：

所述衬底为宽带隙半导体材料，部分漏区刻蚀形成深沟槽，该深沟槽下端穿过漂移区深入到衬底上方的外延层，深沟槽内填充有高K介质，高K介质的深宽比主要根据器件耐压等级确定，高K介质的上端经多晶硅接触层与所述漏电极相接。

2.根据权利要求1所述的高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，其特征在于：高K介质的相对介电常数是100～2000。

3.根据权利要求1所述的高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，其特征在于：高K介质的深度是漂移区长度的1/4～2倍。

4.根据权利要求1所述的高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，其特征在于：器件耐压为600V时，高K介质的深宽比为5/1‑20/1。

5.根据权利要求1所述的高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，其特征在于：多晶硅接触层和漏电极的整体厚度与栅电极的厚度相当。

6.根据权利要求1所述的高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，其特征在于：宽带隙半导体材料为氮化镓、碳化硅或金刚石。

7.根据权利要求1所述的高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管，其特征在于：宽带隙半导体材料的衬底的掺杂浓度典型值为1×10¹³cm^‑3～1×10¹⁵cm^‑3。

8.一种制作权利要求1所述高K介质沟槽横向双扩散金属氧化物宽带隙半导体场效应管的方法，包括以下步骤：

1)取宽带隙半导体材料作衬底；

2)在衬底上生长外延层；

3)在外延层上通过高温离子注入和高温激活工艺形成基区和漂移区；

4)在基区和漂移区上通过钝化工艺形成有源区；

5)有源区上生长栅氧化层并淀积多晶硅，再刻蚀多晶硅形成栅电极；

6)在基区临近漂移区的一侧采用高温离子注入和高温激活工艺形成源区和沟道，同时在漂移区的另一侧形成漏区；

7)在基区中源区外侧通高温离子注入和高温激活工艺形成沟道衬底接触；

8)在部分漏区通过刻蚀形成深沟槽，然后淀积高K介质材料；

9)深沟槽内完全填充高K介质后，在表面淀积多晶硅，并与高K介质材料形成接触；

10)在器件表面淀积钝化层，然后刻蚀接触孔；

11)在器件上表面淀积金属；

12)在源区和沟道衬底接触上方通过接触孔短接形成源极；

13)在漏区上方通过接触孔形成漏电极。