一種半導體器件的柵極結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及半導體制造領域，特別是涉及一種半導體器件的柵極結構。
【背景技術】
[0002]功率VDM0S (垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管)和功率IGBT (絕緣柵雙極型晶體管)器件在功率驅動市場的需求量巨大，在人們的日常生活、工農業生產、國防和航天科技中隨處可見，但在競爭日益激烈和越來越重視生產成本的今天，功率器件生產廠家面臨著制作高性能器件和減小生產成本的巨大壓力。現有功率器件VDM0S和IGBT的多晶柵由于較寬，使整個器件的柵面積大，從而柵電荷Qg很大，嚴重影響了器件的高頻特性。特別是對于大電流功率器件而言，這一制約因素更加明顯。如何減少柵電荷Qg，提高功率器件的開關工作頻率成為功率器件制造中需要迫切解決的問題。并且，現有功率器件VDM0S和IGBT由于要滿足一定的電流特性和一定的導通電阻，采用常規柵寬時，芯片面積要做得較大才能滿足相應的電流特性。
[0003]—種減小柵電荷Qg的方法是，在有源區多晶硅柵極和柵氧下面的正中央保留一定的場氧，其寬度小于多晶硅柵極的寬度。這種減少Qg的方法存在的問題是對減小Qg作用有限，器件頻率特性雖有所改善，但仍不能滿足高頻開關工作特性的需要。
【實用新型內容】
[0004]基于此，有必要提供一種能夠減小柵電荷Qg的半導體器件的柵極結構。
[0005]—種半導體器件的柵極結構，包括位于襯底上的柵氧化層，位于柵氧化層上的場氧結構，以及位于柵氧化層和場氧結構上的多晶硅分裂柵；所述多晶硅分裂柵包括相互分離的第一柵極結構和第二柵極結構，所述場氧結構的寬度小于所述第一柵極結構和第二柵極結構之間相互背離的兩面的距離、且大于第一柵極結構和第二柵極結構之間的間隔，所述第一柵極結構和第二柵極結構之間的間隔區域在場氧結構上的正投影不應超出場氧結構的邊緣，所述柵氧化層的兩端分別搭接于襯底內的一阱區上。
[0006]在其中一個實施例中，所述第一柵極結構和第二柵極結構相互背離的兩面的距離為9微米?15微米，所述間隔區域的寬度為1微米?5微米，所述場氧結構的寬度為3微米?7微米。
[0007]在其中一個實施例中，所述場氧結構在寬度方向上比所述間隔區域的兩邊各寬出1微米?3微米。
[0008]在其中一個實施例中，所述場氧結構與兩側的阱區在橫向上存在間隔以保證阱區不會延伸至場氧結構。
[0009]在其中一個實施例中，所述襯底為N-襯底，所述阱區為P阱。
[0010]在其中一個實施例中，所述場氧結構的厚度為1微米?2微米。
[0011]在其中一個實施例中，所述場氧結構兩側的柵氧化層的厚度為0.05微米?0.12微米。
[0012]在其中一個實施例中，所述半導體器件為垂直雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管或絕緣柵雙極型晶體管。
[0013]上述半導體器件的柵極結構，由于把多晶硅柵的中部挖掉了一塊，從而使柵電荷Qg大幅度減少。同時，柵氧化層上方設有部分場氧結構，對減少柵電荷Qg也有一定的作用。由于這兩種因素共同作用，能較大地減少柵電荷Qg。另一方面，由于柵電荷Qg大幅減小，因此可以將柵寬做得較大，使JFET電阻大大減小，導通電流大大增大，單位面積的導通電阻大大減小，從而可以用較小的芯片面積得到較大的導通電流和較小的導通電阻，比傳統工藝生產的功率VDM0S和IGBT的芯片面積減小較多，能大大降低生產成本。
【附圖說明】
[0014]圖1是分裂柵的結構示意圖；
[0015]圖2是一實施例中半導體器件的柵極結構的剖面示意圖；
[0016]圖3是一實施例中柵極結構的場氧結構與其他部分的寬度關系示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了便于理解本實用新型，下面將參照相關附圖對本實用新型進行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的首選實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內容更加透徹全面。
[0018]除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本實用新型的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本實用新型的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本實用新型。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。
[0019]為了減小柵電荷Qg，本實用新型采用分裂柵的結構，具體參見圖1，分裂柵是在傳統的柵極結構基礎上將多晶硅柵的中部通過刻蝕工藝挖掉一塊(即圖1中的區域103)，從而得到由兩邊剩余的第一柵極結構102和第二柵極結構104組成的多晶硅分裂柵。因多晶柵、場氧、柵氧和襯底共同構成一個電容器，這個電容器的極板面積(即多晶柵底面的面積)越大，輸入電容Ciss也就越大。柵電荷Qg描述的是這個電容器儲存電荷的能力的大小，輸入電容Ciss越大，柵電荷Qg也就越大，則器件的開關速度也就越慢。將區域103的多晶硅挖掉，多晶柵的底面積減小，就能夠減小器件的柵電荷Qg。
[0020]圖2是一實施例中半導體器件的柵極結構的剖面示意圖。柵極結構包括位于襯底10上的柵氧化層24，位于柵氧化層24上的場氧結構22，以及位于柵氧化層24和場氧結構22上的多晶硅分裂柵26。由于厚場氧的阻擋，熱生長柵氧化層24時氧氣難以穿過場氧結構22并與下方的襯底10接觸，場氧結構22下方的柵氧厚度可忽略不計，故圖2中并未繪出場氧結構22下方的柵氧。多晶硅分裂柵包括相互分離的第一柵極結構和262第二柵極結構264。場氧結構22的寬度小于第一柵極結構262和第二柵極結構264之間相互背離的兩面的距離、且大于第一柵極結構262和