一種溝槽型晶體管器件結構及制作方法技術

本發明專利技術提供一種溝槽型晶體管器件結構及制作方法，該結構包括自上而下依次排布的源區、體區、漂移區和漏區，以及垂直于所述源區、體區、漂移區和漏區的溝槽型柵區；其中，所述溝槽型柵區包括填充在溝槽內的多晶硅，位于所述溝槽內壁與所述多晶硅之間的柵介質層，以及插入所述多晶硅內部的金屬導電層。本發明專利技術的溝槽型晶體管器件結構，在柵極溝槽中形成氧化層/多晶硅/金屬導電層的“三明治”結構，電阻率低的金屬替代一部分電阻率相對高的多晶硅，使器件的柵電阻有效降低，從而提高了器件的開關速度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及集成電路
，特別是涉及一種溝槽型晶體管器件結構及制作方法。
技術介紹
對溝槽型器件來說，柵極電阻是一個比較重要的參數。在器件開關過程中電信號的傳輸速度受到柵極電阻的影響，柵電阻越大，器件的開關損耗越大，開關速度越慢。目前，傳統的溝槽型MOSFET的柵極是通過芯片外圍的金屬連接溝槽多晶硅通道把電信號傳導到芯片內部的元胞柵極，由于傳輸路線較長及多晶硅通道的電阻率較高，所以溝槽型器件的柵極電阻較大，器件的開關速度相對較低。溝槽型MOSFET器件常常用于頻率較高的場合，因此人們在降低柵電阻方面也做了很多的努力。專利CN2035317U，CN101826551A，CN103928512A更改器件結構設計，但柵極都是應用電阻相對較高的多晶硅制作的，所以在柵電阻的降低方面具有一定的限制。因此，實有必要提供一種新的結構和工藝，有效降低柵極電阻，從而提高器件的開關速度。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術，本專利技術的目的在于提供一種溝槽型晶體管器件結構及制作方法，用于解決現有技術中溝槽型晶體管器件的柵極電阻較大，器件開關速度相對較低的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種溝槽型晶體管器件結構，包括：自上而下依次排布的源區、體區、漂移區和漏區，以及垂直于所述源區、體區、漂移區和漏區的溝槽型柵區；其中，所述溝槽型柵區包括填充在溝槽內的多晶硅，位于所述溝槽內壁與所述多晶硅之間的柵介質層，以及插入所述多晶硅內部的金屬導電層。可選地，所述金屬導電層的材料為高熔點金屬。可選地，所述金屬導電層的材料為鎢、鋁、鋁硅銅、鋁銅、銅，或包含鎢、鋁、鋁硅銅、鋁銅或銅的合金。可選地，所述溝槽型晶體管器件結構包括多個所述溝槽型柵區。可選地，所述溝槽型柵區垂直插入并穿過所述源區和體區。可選地，所述漏區為重摻雜的第一導電類型半導體層，所述漂移區為在所述漏區上外延生長的輕摻雜第一導電類型半導體層。可選地，所述源區為離子注入的重摻雜的第一導電類型半導體層，所述體區為離子注入的第二導電類型半導體層。可選地，所述溝槽型晶體管器件結構還包括分別連接所述源區、漏區和溝槽型柵區的源極電極、漏極電極和柵極電極，所述柵極電極與所述溝槽型柵區的金屬導電層連接。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術還提供一種溝槽型半導體器件結構的制作方法，包括如下步驟：S1提供一重摻雜第一導電類型的半導體襯底，并在所述半導體襯底表面生長輕摻雜第一導電類型的外延層；S2在所述外延層上形成氧化層，并刻蝕溝槽；S3去除所述氧化層，并在所述溝槽內壁形成柵介質層；S4在所述溝槽內填充多晶硅；S5離子注入并高溫退火形成體區；S6離子注入形成源區；S7在所述溝槽上方光刻定義接觸孔并進行多晶硅刻蝕，然后填充金屬導電材料，形成插入所述多晶硅內部的金屬導電層。可選地，步驟S3中，先形成一層犧牲層再濕法腐蝕去除所述氧化層及所述犧牲層。可選地，步驟S3中，利用高溫氧化生長形成柵氧化層作為所述柵介質層。進一步可選地，所述柵氧化層還覆蓋所述源區表面。可選地，步驟S4中，向所述溝槽填充多晶硅后，利用干法刻蝕去除所述溝槽外多余的多晶硅材料。可選地，所述制作方法還包括：形成覆蓋所述多晶硅及所述源極表面的鈍化層。可選地，所述制作方法還包括：形成分別與所述源區、漏區和所述溝槽內金屬導電層電連接的源極電極、漏極電極和柵極電極。如上所述，本專利技術的溝槽型晶體管器件結構及制作方法，具有以下有益效果：本專利技術的溝槽型晶體管器件結構及制作方法，通過增加一個接觸孔光刻工藝，在多晶硅柵極上方形成接觸孔，進行多晶硅的刻蝕之后填充金屬導電層，在柵極溝槽中形成氧化層/多晶硅/金屬導電層的“三明治”結構，電阻率低的金屬替代一部分電阻率相對高的多晶硅，這樣可以使器件的柵電阻有效降低，從而提高器件的開關速度。附圖說明圖1顯示為本專利技術提供的溝槽型晶體管器件結構示意圖。圖2顯示為本專利技術提供的溝槽型晶體管器件結構的制作方法示意圖。圖3a-3h顯示為本專利技術實施例提供的溝槽型晶體管器件結構的制備流程示意圖。元件標號說明100漏區100’半導體襯底200漂移區200’外延層201氧化層300溝槽型柵區301柵介質層301’柵氧化層302多晶硅303金屬導電層304柵極電極400體區500源區501源極電極600鈍化層S1～S7步驟具體實施方式以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的具體實施方式加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修飾或改變。需說明的是，在不沖突的情況下，以下實施例及實施例中的特征可以相互組合。需要說明的是，以下實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本專利技術的基本構想，遂圖式中僅顯示與本專利技術中有關的組件而非按照實際實施時的組件數目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態、數量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態也可能更為復雜。請參閱圖1，本專利技術提供一種溝槽型晶體管器件結構，包括：自上而下依次排布的源區500、體區400、漂移區200和漏區100，以及垂直于所述源區500、體區400、漂移區200和漏區100的溝槽型柵區300；其中，所述溝槽型柵區300包括填充在溝槽內的多晶硅302，位于所述溝槽內壁與所述多晶硅302之間的柵介質層301，以及插入所述多晶硅302內部的金屬導電層303。具體地，所述金屬導電層303的材料可以選自高熔點金屬，如鎢、鋁、鋁硅銅、鋁銅、銅等金屬以及包含這些成分的合金等。所述金屬導電層303的電阻率可以是1.75E-6-5.5E-6歐姆·厘米。所述金屬導電層303插入所述多晶硅302內的深度可以是0.5-2微米。在本專利技術的一些實施例中，所述溝槽型晶體管器件結構可以包括多個所述溝槽型柵區300，以及對應多個所述溝槽型柵區300的多個源區500和體區400。在本專利技術的一些實施例中，所述溝槽型柵區300垂直插入并穿過所述源區500和體區400。所述溝槽型柵區300的底部可以與所述漂移區200接觸。在本專利技術的一些實施例中，所述漏區100可以為重摻雜的第一導電類型半導體層，例如n+型；所述漂移區200可以為在所述漏區100上外延生長的輕摻雜第一導電類型半導體層，例如n-型。在本專利技術的一些實施例中，所述源區500可以為離子注入的重摻雜的第一導電類型半導體層，例如n+型；所述體區400可以為離子注入的第二導電類型半導體層，例如p型體區。關于溝槽型晶體管器件的源區、漏區、體區、漂移區的結構、材料、制作工藝、原理等已為本領域技術人員習知，故在此不作贅述，本專利技術器件結構中的源區、漏區、體區、漂移區可以采用任何適合的結構、材料、及制作工藝，本專利技術對此不作限制。在本專利技術的一些實施例中，所述溝槽型晶體管器件結構還可以包括分別連接所述源區500、漏區100和溝槽型柵區300的源極電極501、漏極電極(附圖中未示出)和柵極電極304。柵極電極304可以與插入所述多晶硅302內部的金屬導電層303連接。本專利技術把傳統的溝槽中柵氧化層/多晶硅的柵極結構變為氧化層/多晶硅/金屬導電層的“三明治”結構，由于電阻率低的金屬替代一部分電阻率相對高的多晶硅，這樣可以使本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種溝槽型晶體管器件結構，其特征在于，包括：自上而下依次排布的源區、體區、漂移區和漏區，以及垂直于所述源區、體區、漂移區和漏區的溝槽型柵區；其中，所述溝槽型柵區包括填充在溝槽內的多晶硅，位于所述溝槽內壁與所述多晶硅之間的柵介質層，以及插入所述多晶硅內部的金屬導電層。

【技術特征摘要】
1.一種溝槽型晶體管器件結構，其特征在于，包括：自上而下依次排布的源區、體區、漂移區和漏區，以及垂直于所述源區、體區、漂移區和漏區的溝槽型柵區；其中，所述溝槽型柵區包括填充在溝槽內的多晶硅，位于所述溝槽內壁與所述多晶硅之間的柵介質層，以及插入所述多晶硅內部的金屬導電層。2.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述金屬導電層的材料為高熔點金屬。3.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述金屬導電層的材料為鎢、鋁、鋁硅銅、鋁銅、銅，或包含鎢、鋁、鋁硅銅、鋁銅或銅的合金。4.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述溝槽型晶體管器件結構包括多個所述溝槽型柵區。5.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述溝槽型柵區垂直插入并穿過所述源區和體區。6.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述漏區為重摻雜的第一導電類型半導體層，所述漂移區為在所述漏區上外延生長的輕摻雜第一導電類型半導體層。7.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述源區為離子注入的重摻雜的第一導電類型半導體層，所述體區為離子注入的第二導電類型半導體層。8.根據權利要求1所述的溝槽型晶體管器件結構，其特征在于：所述溝槽型晶體管器件結構還包括分別連接所述源區、漏區和溝槽型柵區的源極電極、漏極電極和柵極電極，所述柵極電極與所述溝槽型柵區的金屬導電層連接。9.一種溝槽型晶體管器件結...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳雪萌，王艷穎，楊林森，
申請(專利權)人：中航重慶微電子有限公司，
類型：發明
國別省市：重慶;50