CN102244101A - 沟槽式场效应晶体管 - Google Patents

沟槽式场效应晶体管 Download PDF

Info

Publication number
CN102244101A
CN102244101A CN2011101765280A CN201110176528A CN102244101A CN 102244101 A CN102244101 A CN 102244101A CN 2011101765280 A CN2011101765280 A CN 2011101765280A CN 201110176528 A CN201110176528 A CN 201110176528A CN 102244101 A CN102244101 A CN 102244101A
Authority
CN
China
Prior art keywords
effect transistor
epitaxial loayer
field effect
groove
trench field
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011101765280A
Other languages
English (en)
Inventor
王颢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp filed Critical Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Priority to CN2011101765280A priority Critical patent/CN102244101A/zh
Publication of CN102244101A publication Critical patent/CN102244101A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

本发明涉及一种沟槽式场效应晶体管，包括衬底和形成于所述衬底表面的第一外延层；设置于所述第一外延层表面的第二外延层；形成于所述第二外延层内的体区；穿过所述体区且延伸至所述第二外延层的第一沟槽，所述第一沟槽内设置所述场效应晶体管的栅极；设置于所述第一沟槽两侧的第二沟槽，所述第二沟槽由所述第二外延层的表面延伸至所述第一外延层和所述第二外延层的交界处，所述第二沟槽的内侧设置有氧化硅层。本发明的沟槽式场效应晶体管能够提高击穿电压。

Description

沟槽式场效应晶体管
技术领域
本发明涉及一种沟槽式场效应晶体管，尤其涉及一种双外延层(Dual Epi)的氧化物辅助(Oxide Assisted)的沟槽式(Trench)功率场效应晶体管(PowerMOSFET)。
背景技术
金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种利用电场效应来控制电流大小的半导体器件。场效应晶体管体积小、重量轻、耗电省、寿命长，并具有输入阻抗高、噪声低、热稳定性好、抗辐射能力强和制造工艺简单等优点，因而应用范围广。
请参阅图1，图1是一种现有技术的沟槽式场效应晶体管的剖面结构示意图。所述场效应晶体管包括n+衬底11，形成在所述衬底11一侧的n-外延层12，形成在所述衬底11另一侧的漏极(图未示)。形成在所述外延层12内的p型体区13以及形成于所述体区13内的源区(图未示)。沟槽14延伸穿过所述体区13直到所述外延层12，所述沟槽14中设置有多晶硅栅电极15，所述栅电极15和所述体区13之间设置有栅氧化层16。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高击穿电压(Breakdown Voltage，BV)的沟槽式场效应晶体管。
一种沟槽式场效应晶体管，包括：衬底和形成于所述衬底表面的第一外延层；设置于所述第一外延层表面的第二外延层；形成于所述第二外延层内的体区；穿过所述体区且延伸至所述第二外延层的第一沟槽，所述第一沟槽内设置所述场效应晶体管的栅极；设置于所述第一沟槽两侧的第二沟槽，所述第二沟槽由所述第二外延层的表面延伸至所述第一外延层和所述第二外延层的交界处，所述第二沟槽的内侧设置有氧化硅层。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第二沟槽内还设置多晶硅，所述氧化硅层设置于所述多晶硅和所述第二沟槽的内侧之间。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第二沟槽相邻侧壁之间的距离为10μm。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第一外延层的厚度范围为40μm到48μm。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第一外延层的厚度40μm。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第二外延层的厚度范围为3μm到10μm。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第二外延层的厚度范围为19μm。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第二外延层的掺杂浓度为1E15/cm3。
上述沟槽式场效应晶体管优选的一种技术方案，所述第一外延层的掺杂浓度为3.45E14/cm3。
与现有技术相比，本发明的沟槽式场效应晶体管包括第一、第二外延层，所述第二外延层中设置有氧化硅层辅助的第二沟槽，从而提高了所述沟槽式场效应晶体管的击穿电压。
附图说明
图1是一种现有技术的沟槽式场效应晶体管的剖面结构示意图。
图2是本发明的沟槽式场效应晶体管的剖面结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
请参阅图2，图2是本发明的沟槽式场效应晶体管的剖面结构示意图。所述沟槽式场效应晶体管包括衬底22和形成于所述衬底22一侧表面的第一外延层23，所述衬底22的另一侧设置所述场效应晶体管的漏极(图未示)。所述第一外延层23的表面设置有第二外延层24。所述第二外延层24包括体区26以及穿过所述体区26且延伸至所述第二外延层24的第一沟槽25，所述第一沟槽25内设置所述场效应晶体管的多晶硅栅极，所述多晶硅栅极和所述第一沟槽25之间为栅氧化层。所述场效应晶体管还包括接触孔(图未示)以及设置于所述体区26内的源区(图未示)。在所述第二外延层24内，所述第一沟槽25的两侧形成有第二沟槽29，所述第二沟槽29由所述第二外延层24的表面延伸至所述第一外延层23和所述第二外延层24的交界处，所述第二沟槽29内设置有多晶硅，所述多晶硅和所述第二沟槽29的内侧之间设置氧化硅层，所述氧化硅层的厚度大于所述栅氧化层的厚度。本发明的沟槽式场效应晶体管包括第一、第二外延层23、24，所述第二外延层24中设置有氧化硅层辅助的第二沟槽29，从而提高了所述沟槽式场效应晶体管的击穿电压。
在本发明的沟槽式场效应晶体管的结构的基础上，本发明提供一种较佳实施例的沟槽式场效应晶体管，在本实施例中，所述第一外延层23的厚度范围可以为40μm到48μm，所述第二外延层24的厚度范围可以为3μm到10μm。当所述第一、第二外延层23、24取不同的厚度时，所述场效应晶体管的击穿电压BV和导通电阻Rdson的取值如表1所示。
表1
Figure BDA0000071713050000041
由表1可见，当所述第一外延层23的厚度A为40μm，所述第二外延层24的厚度B为11μm，所述第二沟槽29相邻侧壁之间的距离C为10μm时，所述第一、第二外延层23、24的掺杂浓度(dosage)为3.45E14/cm3时，所述场效应晶体管的击穿电压BV取得最大值651.47V，此时，对应的所述场效应晶体管的导通电阻Rdson为47mΩ。
在本发明的沟槽式场效应晶体管的结构的基础上，本发明提供另一种较佳实施例的沟槽式场效应晶体管，在本实施例中，所述第一外延层23的厚度A为40μm，所述第二外延层24的厚度B为11μm，所述第二沟槽29相邻侧壁之间的距离C为10μm，当所述第一、第二外延层23、24取不同的掺杂浓度时，所述场效应晶体管的击穿电压BV和导通电阻Rdson的取值如表2所示。
表2
Figure BDA0000071713050000051
由表2可见，当所述第一外延层23的掺杂浓度为3.45E14/cm3并且保持不变，所述第二外延层24的掺杂浓度为3.45E14/cm3时，所述场效应晶体管的击穿电压BV取得最大值651.47V，此时，对应的所述场效应晶体管的导通电阻Rdson为47.3136mΩ，取值也为最大。随着所述第二外延层24的掺杂浓度的逐渐增大，所述场效应晶体管的导通电阻逐渐减小，而所述场效应晶体管的击穿电压BV先减小后增大再减小，即在1E15/cm3处取的一个极大值638.41V，此时，对应的场效应晶体管的导通电阻Rdson为36.06mΩ。因此，当所述外延层24的掺杂浓度为1E15/cm3时，第二有利于减小导通电阻，然而，击穿电压BV小于650V。
在本发明的沟槽式场效应晶体管的结构的基础上，本发明提供一种最佳实施例，在本实施例中，所述第一外延层23的掺杂浓度为3.45E14/cm3，所述第二外延层24的掺杂浓度为1E15/cm3，从而保证所述场效应晶体管具有较小的导通电阻，为了提高所述场效应晶体管的击穿电压，所述第二外延层24的厚度增加为19μm，即所述第二沟槽29的厚度为19μm，所述场效应晶体管的参数如表3所示。
表3
  B(μm)   19
  A(μm)   40
  C(μm)   10
  B region dosage   1E15
  A region dosage   3.45E14
  BV(V)   651.62
  Rdson(mΩ·cm2)   33
在不偏离本发明的精神和范围的情况下还可以构成许多有很大差别的实施例。应当理解，除了如所附的权利要求所限定的，本发明并不限于在说明书中所述的具体实施例。

Claims (9)

1.一种沟槽式场效应晶体管，其特征在于，包括：
衬底和形成于所述衬底表面的第一外延层；
设置于所述第一外延层表面的第二外延层；
形成于所述第二外延层内的体区；
穿过所述体区且延伸至所述第二外延层的第一沟槽，所述第一沟槽内设置所述场效应晶体管的栅极；
设置于所述第一沟槽两侧的第二沟槽，所述第二沟槽由所述第二外延层的表面延伸至所述第一外延层和所述第二外延层的交界处，所述第二沟槽的内侧设置有氧化硅层。
2.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第二沟槽内还设置多晶硅，所述氧化硅层设置于所述多晶硅和所述第二沟槽的内侧之间。
3.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第二沟槽相邻侧壁之间的距离为10μm。
4.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第一外延层的厚度范围为40μm到48μm。
5.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第一外延层的厚度40μm。
6.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第二外延层的厚度范围为3μm到10μm。
7.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第二外延层的厚度范围为19μm。
8.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第二外延层的掺杂浓度为1E15/cm3。
9.如权利要求1所述的沟槽式场效应晶体管，其特征在于，所述第一外延层的掺杂浓度为3.45E14/cm3。
CN2011101765280A 2011-06-28 2011-06-28 沟槽式场效应晶体管 Pending CN102244101A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101765280A CN102244101A (zh) 2011-06-28 2011-06-28 沟槽式场效应晶体管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011101765280A CN102244101A (zh) 2011-06-28 2011-06-28 沟槽式场效应晶体管

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102244101A true CN102244101A (zh) 2011-11-16

Family

ID=44962054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011101765280A Pending CN102244101A (zh) 2011-06-28 2011-06-28 沟槽式场效应晶体管

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102244101A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545354A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 无锡维赛半导体有限公司 一种功率晶体管

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020057610A1 (en) * 2000-11-16 2002-05-16 Baliga Bantval Jayant Vertical power devices having insulated source electrodes in discontinuous deep trenches
US20090032865A1 (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component and method for producing it
CN101997030A (zh) * 2009-08-17 2011-03-30 力士科技股份有限公司 具有浅沟槽结构的沟槽mosfet及其制造方法
US20110127586A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Madhur Bobde Lateral super junction device with high substrate-gate breakdown and built-in avalanche clamp diode

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020057610A1 (en) * 2000-11-16 2002-05-16 Baliga Bantval Jayant Vertical power devices having insulated source electrodes in discontinuous deep trenches
US20090032865A1 (en) * 2007-07-18 2009-02-05 Infineon Technologies Austria Ag Semiconductor component and method for producing it
CN101997030A (zh) * 2009-08-17 2011-03-30 力士科技股份有限公司 具有浅沟槽结构的沟槽mosfet及其制造方法
US20110127586A1 (en) * 2009-11-30 2011-06-02 Madhur Bobde Lateral super junction device with high substrate-gate breakdown and built-in avalanche clamp diode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103545354A (zh) * 2012-07-10 2014-01-29 无锡维赛半导体有限公司 一种功率晶体管

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102610643B (zh) 沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管器件
US7928505B2 (en) Semiconductor device with vertical trench and lightly doped region
CN203445130U (zh) 半导体器件
CN104201206A (zh) 一种横向soi功率ldmos器件
CN103268890B (zh) 一种具有结型场板的功率ldmos器件
CN102231390B (zh) 一种超结结构的纵向双扩散金属氧化物半导体功率器件
US20150137192A1 (en) High voltage junction field effect transistor
CN105633137A (zh) 一种槽栅功率mosfet器件
CN203617299U (zh) 一种双扩散金属氧化物半导体
CN107546274B (zh) 一种具有阶梯型沟槽的ldmos器件
CN105870189A (zh) 一种具有体电场调制效应的横向超结双扩散金属氧化物半导体场效应管
CN208045509U (zh) 低漏电流深沟槽功率mos器件
CN102244101A (zh) 沟槽式场效应晶体管
US9018638B2 (en) MOSFET device
US11189698B2 (en) Semiconductor power device
CN108598167B (zh) 一种具有多种部分埋层的绝缘层上硅ldmos晶体管
CN207217548U (zh) 具有局部p型帽层的晶体管器件
CN202454560U (zh) 沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管器件
CN109994549B (zh) 半导体功率器件
CN208045505U (zh) 低漏电流深沟槽功率mos器件
TWI429073B (zh) 半導體結構及其形成方法
CN104465778A (zh) 一种槽型mos功率器件
CN105932062B (zh) 一种具有埋氧场板的soi ldmos器件
CN104241341A (zh) 一种高频低功耗的功率mos场效应管器件
CN204029815U (zh) 横向对称dmos管

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HONGLI SEMICONDUCTOR MANUFACTURE CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20140430

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140430

Address after: 201203 Shanghai Zhangjiang hi tech park Zuchongzhi Road No. 1399

Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201203 Shanghai Guo Shou Jing Road, Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 818

Applicant before: Hongli Semiconductor Manufacture Co., Ltd., Shanghai

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20111116

RJ01 Rejection of invention patent application after publication