本發(fā)明涉及半導體，尤其涉及一種sgt器件及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、金屬氧化物半導體場效應(yīng)晶體管(mosfet)大致可以分為以下幾類：平面型mosfet；溝槽型(trench)mosfet，主要用于低壓領(lǐng)域；屏蔽柵溝槽(shielded?gatetransistor，sgt)mosfet，主要用于中壓和低壓領(lǐng)域；超結(jié)(sj)mosfet，主要在高壓領(lǐng)域應(yīng)用。

2、絕緣柵場效應(yīng)晶體管因其具有開關(guān)速度快、功耗低、柵極易驅(qū)動、驅(qū)動功率小，輸入阻抗高和頻率響應(yīng)好等優(yōu)點，被廣泛的應(yīng)用在各種電力系統(tǒng)中。sgt?mosfet因其優(yōu)異的比導通電阻和開關(guān)導通優(yōu)值，在中低壓電力系統(tǒng)中被大量使用，sgt?mosfet利用了屏蔽柵對外延層的橫向耗盡來調(diào)制外延層中的縱向電場分布，從而能夠提高器件的雪崩特性。由于屏蔽柵多晶整體均為相同電位，而外延層(epi)的電位存在縱向上的變化，故橫向耗盡線將不完全水平，其會在縱向方向產(chǎn)生貢獻，所以最終sgt的縱向電場分布不是平直的，而是存在凹陷，使得sgt器件能承擔的電壓較小，雪崩特性較差。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種sgt器件及其制備方法，可以優(yōu)化器件的雪崩特性，提高器件的承壓能力。

2、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種sgt器件的制備方法，包括：

3、在襯底上形成外延層；外延層包括相對設(shè)置的第一表面和第二表面；第一表面為第二表面遠離襯底的表面；外延層包括體區(qū)，體區(qū)遠離襯底的表面與第一表面為同一平面；

4、在第一表面形成至少一個第一溝槽；第一溝槽由體區(qū)遠離襯底的表面延伸至外延層內(nèi)；

5、在第一溝槽的側(cè)壁形成保護層；

6、在每一第一溝槽內(nèi)形成第二溝槽；第二溝槽由第一溝槽的底部延伸至外延層內(nèi)，每一第一溝槽對應(yīng)一個第二溝槽；沿第一方向，第二溝槽的寬度大于第一溝槽的寬度，第一方向垂直于襯底指向外延層的方向；

7、在第二溝槽內(nèi)形成第一柵極結(jié)構(gòu)；

8、去除保護層；

9、在第一溝槽內(nèi)形成第二柵極結(jié)構(gòu)。

10、可選的，在第二溝槽內(nèi)形成第一柵極結(jié)構(gòu)，包括：

11、在第二溝槽內(nèi)形成第一絕緣層；第一絕緣層覆蓋第一溝槽的底部和與底部相連的側(cè)壁；

12、在第一絕緣層遠離襯底的一側(cè)形成第一柵極；第一柵極覆蓋第一絕緣層。

13、可選的，在第一絕緣層遠離襯底的一側(cè)形成第一柵極之后，還包括：

14、在第一柵極遠離襯底的一側(cè)形成第三絕緣層；第三絕緣層位于第二溝槽內(nèi)，第三絕緣層覆蓋第一柵極。

15、可選的，在第一溝槽內(nèi)形成第二柵極結(jié)構(gòu)，包括：

16、在第一溝槽內(nèi)形成第二絕緣層；第二絕緣層覆蓋第一溝槽的底部和與底部相連的側(cè)壁；

17、在第二絕緣層遠離襯底的一側(cè)形成第二柵極；第二柵極覆蓋第二絕緣層。

18、可選的，在第一表面形成至少一個第一溝槽，包括：

19、在外延層遠離襯底的一側(cè)形成第一掩膜子層；第一掩膜子層覆蓋外延層；

20、通過光刻工藝刻蝕第一掩膜子層，形成至少一個第一窗口，形成第一掩膜層；第一窗口處裸露出外延層；

21、通過第一窗口對外延層的第一表面進行刻蝕，形成至少一個第一溝槽；

22、在去除保護層之后，還包括：

23、去除第一掩膜層。

24、可選的，在第一溝槽的側(cè)壁形成保護層，包括：

25、在外延層遠離襯底的一側(cè)形成保護子層；保護子層覆蓋第一溝槽的底部和與底部相連的側(cè)壁、以及外延層的第一表面；

26、通過各項異性刻蝕保護子層，形成保護層；保護層覆蓋第一溝槽的側(cè)壁。

27、可選的，在第二溝槽內(nèi)形成第一絕緣層，包括：

28、通過氧化工藝在第二溝槽內(nèi)形成第一絕緣層。

29、可選的，在每一第一溝槽內(nèi)形成第二溝槽，包括：

30、通過濕法刻蝕在每一第一溝槽內(nèi)形成第二溝槽。

31、可選的，沿第一方向，第一溝槽的寬度為3-5μm，第二溝槽的寬度為4-7μm。

32、根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種sgt器件，采用本發(fā)明任意實施例所述的sgt器件的制備方法制備。

33、本發(fā)明實施例技術(shù)方案提供的sgt器件的制備方法，包括：在襯底上形成外延層；外延層包括相對設(shè)置的第一表面和第二表面；第一表面為第二表面遠離襯底的表面；外延層包括體區(qū)，體區(qū)遠離襯底的表面與第一表面為同一平面；在第一表面形成至少一個第一溝槽；第一溝槽由體區(qū)遠離襯底的表面延伸至外延層內(nèi)；在第一溝槽的側(cè)壁形成保護層；在每一第一溝槽內(nèi)形成第二溝槽；第二溝槽由第一溝槽的底部延伸至外延層內(nèi)，每一第一溝槽對應(yīng)一個第二溝槽；沿第一方向，第二溝槽的寬度大于第一溝槽的寬度，第一方向垂直于襯底指向外延層的方向；在第二溝槽內(nèi)形成第一柵極結(jié)構(gòu)；去除保護層；在第一溝槽內(nèi)形成第二柵極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實施例形成的第二溝槽的寬度大于第一溝槽的寬度，因此第二柵極結(jié)構(gòu)的寬度大于第一柵極結(jié)構(gòu)的寬度，在體區(qū)鄰近襯底的表面與外延層接觸形成的pn結(jié)和第二溝槽底部兩個位置的中間位置，會增加一個電場強度尖峰，電場強度曲線沿溝槽深度方向的積分面積變大，sgt器件承擔電壓的能力更強，達到提高sgt器件雪崩特性的效果。

34、應(yīng)當理解，本部分所描述的內(nèi)容并非旨在標識本發(fā)明的實施例的關(guān)鍵或重要特征，也不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明的其它特征將通過以下的說明書而變得容易理解。

技術(shù)特征：

1.一種sgt器件的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述第二溝槽內(nèi)形成第一柵極結(jié)構(gòu)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述第一絕緣層遠離所述襯底的一側(cè)形成第一柵極之后，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，在所述第一溝槽內(nèi)形成第二柵極結(jié)構(gòu)，包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在所述第一表面形成至少一個第一溝槽，包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，在所述第一溝槽的側(cè)壁形成保護層，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，在所述第二溝槽內(nèi)形成第一絕緣層，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在每一所述第一溝槽內(nèi)形成第二溝槽，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，

10.一種sgt器件，其特征在于，采用權(quán)利要求1-9任一項所述sgt器件的制備方法制備。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種SGT器件及其制備方法，制備方法包括：在襯底上形成外延層；外延層包括相對設(shè)置的第一表面和第二表面；第一表面為第二表面遠離襯底的表面，外延層包括體區(qū)，體區(qū)遠離襯底的表面與第一表面為同一平面；在第一表面形成至少一個第一溝槽；第一溝槽由第一表面延伸至外延層內(nèi)；在第一溝槽的側(cè)壁形成保護層；在每一第一溝槽內(nèi)形成第二溝槽；第二溝槽由第一溝槽的底部延伸至外延層內(nèi)，每一第一溝槽對應(yīng)一個第二溝槽；沿第一方向，第二溝槽的寬度大于第一溝槽的寬度，第一方向垂直于襯底指向外延層的方向；在第二溝槽內(nèi)形成第一柵極結(jié)構(gòu)；去除保護層；在第一溝槽內(nèi)形成第二柵極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明可以優(yōu)化器件的雪崩特性，提高器件的承壓能力。

技術(shù)研發(fā)人員：姜鵬,王偉,葛孝昊,郭依騰
受保護的技術(shù)使用者：紫光同芯微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/2