專利名稱：溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，尤其涉及一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)是一種利用電場效應(yīng)來控制電流大小的半導(dǎo)體器件。場效應(yīng)晶體管體積小、重量輕、耗電省、壽命長，并具有輸入阻抗高、噪聲低、 熱穩(wěn)定性好、抗輻射能力強和制造工藝簡單等優(yōu)點，因而應(yīng)用范圍廣。請參閱圖1，圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的溝槽式(trench)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包括η+襯底11，形成在所述η+襯底11表面的η-外延層12，形成在所述η-外延層12表面的ρ型體區(qū)13。 溝槽14延伸通過所述體區(qū)13直到所述η-外延層12，所述溝槽14中設(shè)置有多晶硅柵電極 15，所述柵電極15和所述ρ型體區(qū)13之間設(shè)置有柵氧化層16。所述N+源區(qū)17連接所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極，所述柵電極15連接所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的柵極，所述襯底11連接所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的漏極。在使用時，將電壓加在所述柵電極15上，從而控制所述ρ型體區(qū)13中延伸并與所述溝槽14相鄰的、在所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極和漏極之間的溝道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高擊穿電壓(Breakdown Voltage, BV)的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包括襯底，形成于所述襯底表面的 η-外延層，延伸至所述η-外延層的溝槽以及設(shè)置于所述溝槽內(nèi)的柵電極，述η-外延層包括設(shè)置于所述溝槽和所述襯底之間的硼擴散區(qū)。上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管還包括形成于所述η-外延層的ρ型體區(qū)，所述溝槽延伸通過所述體區(qū)直到所述η-外延層。上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，在所述溝槽內(nèi)，所述柵電極和所述ρ型體區(qū)之間設(shè)置柵氧化層。上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管還包括N+源區(qū)。上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述Π-外延層包括多個硼擴散區(qū)，所述多個硼擴散區(qū)在垂直于所述襯底的方向排列。上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述Π-外延層包括3個硼擴散區(qū)。
上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述硼擴散區(qū)的剖面呈圓形。上述場效應(yīng)晶體管優(yōu)選的一種技術(shù)方案，所述硼擴散區(qū)通過向所述η-外延層注入硼的方式形成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管在所述溝槽和所述襯底之間的所述η-外延層內(nèi)設(shè)置硼擴散區(qū)，從而提高所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓。


圖1是一種現(xiàn)有技術(shù)的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明第一實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明第二實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明第三實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是圖2到圖4實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的性能測試曲線圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。請參閱圖2，圖2是本發(fā)明第一實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包括η+襯底21，形成在所述η+襯底21表面的η-外延層22，形成在所述η_外延層22表面的ρ型體區(qū)23。溝槽M 延伸通過所述體區(qū)23直到所述η-外延層22，所述溝槽M中設(shè)置有多晶硅柵電極25，所述柵電極25和所述ρ型體區(qū)23之間設(shè)置有柵氧化層26。所述η-外延層22包括設(shè)置于所述溝槽M和所述襯底21之間的一個硼擴散區(qū)觀。所述硼擴散區(qū)觀通過向所述η-外延層22注入硼的方式形成，所述硼擴散區(qū)觀用于提高所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓。優(yōu)選的，所述硼擴散區(qū)觀的剖面呈圓形，通常利用注入所述η-外延層22的硼擴散形成。所述N+源區(qū)27連接所述場效應(yīng)晶體管的源極，所述柵電極25連接所述場效應(yīng)晶體管的柵極，所述襯底21連接所述場效應(yīng)晶體管的漏極。在使用時，將電壓加在所述柵電極15上，從而控制所述ρ型體區(qū)13中延伸并與所述溝槽14相鄰的、在所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源極和漏極之間的溝道。請參閱圖3，圖3是本發(fā)明第二實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管與第一實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，所述η-外延層22包括設(shè)置于所述溝槽M和所述襯底21之間的兩個硼擴散區(qū)觀。所述兩個硼擴散區(qū)觀在垂直于所述襯底21的方向排列，用于進一步提高所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓。請參閱圖4，圖4是本發(fā)明第三實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。本實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管與第一實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)基本相同，不同之處在于，所述η-外延層22包括設(shè)置于所述溝槽M和所述襯底21之間的三個硼擴散區(qū)觀。所述三個硼擴散區(qū)觀在垂直于所述襯底21的方向排列，用于更進一步提高所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管在所述溝槽M 和所述襯底21之間的所述η-外延層22內(nèi)設(shè)置硼擴散區(qū)觀，從而提高所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓。請參閱圖5，圖5是圖2到圖4實施例的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的性能測試曲線圖。其中，曲線31表示實施例1的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓(BV)隨硼擴散區(qū)觀濃度(Ring Concentration) 的變化曲線圖；曲線32表示實施例2的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓隨硼擴散區(qū)觀濃度的變化曲線圖；曲線33表示實施例3的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓隨硼擴散區(qū)觀濃度的變化曲線圖；由圖可見，當硼擴散區(qū)觀的濃度為 2E16/cm3，在所述溝槽M和所述襯底21之間有3個硼擴散區(qū)觀時，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓最大，且隨著硼擴散區(qū)濃度的繼續(xù)增加，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的擊穿電壓反而會降低。曲線34表示實施例1的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源漏導(dǎo)通電阻隨硼擴散區(qū)濃度的變化曲線圖；曲線35表示實施例2的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源漏導(dǎo)通電阻隨硼擴散區(qū)濃度的變化曲線圖；曲線36表示實施例3的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的源漏導(dǎo)通電阻隨硼擴散區(qū)濃度的變化曲線圖。由圖可見，在所述η-外延層22內(nèi)設(shè)置一個、兩個或者三個硼擴散區(qū)28的變化曲線34、35、36基本重合，即在所述溝槽M和所述襯底21之間設(shè)置一個、兩個或者三個硼擴散區(qū)觀的源漏導(dǎo)通電阻基本不變。本發(fā)明的第一、第二、第三實施例中，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管在所述η-外延層內(nèi)分別設(shè)置有一個、兩個、三個硼擴散區(qū)觀，但并不限于上述實施例所述， 所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管在所述η-外延層內(nèi)還可設(shè)置多個硼擴散區(qū)。在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下還可以構(gòu)成許多有很大差別的實施例。應(yīng)當理解，除了如所附的權(quán)利要求所限定的，本發(fā)明并不限于在說明書中所述的具體實施例。
權(quán)利要求
1.一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包括襯底，形成于所述襯底表面的 η-外延層，延伸至所述η-外延層的溝槽以及設(shè)置于所述溝槽內(nèi)的柵電極，其特征在于，所述η-外延層包括設(shè)置于所述溝槽和所述襯底之間的硼擴散區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管還包括形成于所述η-外延層的ρ型體區(qū)，所述溝槽延伸通過所述P型體區(qū)直到所述η-外延層。
3.如權(quán)利要求2所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，在所述溝槽內(nèi)，所述柵電極和所述P型體區(qū)之間設(shè)置柵氧化層。
4.如權(quán)利要求2所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管還包括N+源區(qū)。
5.如權(quán)利要求1到4中任意一項所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述η-外延層包括多個硼擴散區(qū)，所述多個硼擴散區(qū)在垂直于所述襯底的方向排列。
6.如權(quán)利要求1到4中任意一項所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述η-外延層包括3個硼擴散區(qū)。
7.如權(quán)利要求1到4中任意一項所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述硼擴散區(qū)的剖面呈圓形。
8.如權(quán)利要求1到4中任意一項所述的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述硼擴散區(qū)通過向所述η-外延層注入硼的方式形成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包括襯底，形成于所述襯底表面的n-外延層，延伸至所述n-外延層的溝槽以及設(shè)置于所述溝槽內(nèi)的柵電極，其特征在于，所述n-外延層包括設(shè)置于所述溝槽和所述襯底之間的硼擴散區(qū)。本發(fā)明的溝槽式金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管能夠提高擊穿電壓。
文檔編號H01L29/36GK102176467SQ201110076570
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月29日
發(fā)明者王顥 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司