[實用新型]一種低電壓垂直型場效應晶體管

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720051793.5
• 申請日: 2007-05-23
• 公開（公告）號: CN201069775Y
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發(fā)明（設計）人: 吳緯國
• 申請（專利權）人: 廣州南科集成電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司
• 代理人: 李彥孚

技術領域

本實用新型涉及一種低電壓垂直型場效應晶體管。

背景技術

“MOSFET”是英文“metal-oxide-semiconductor?field?effecttransistor”的縮寫，意即“金屬氧化物半導體場效應晶體管”，其原理是所有現(xiàn)代集成電路芯片的基礎。一個MOSFET器件由三個基本部分構成：源極(S)、柵極(G)和漏極(D)。如果在柵極加載一個電壓，當該電壓大于MOSFET的開啟電壓V_TH時，源極到漏極之間就形成了一個電流的通路；如果在柵極上沒有電壓或者所加電壓小于MOSFET的開啟電壓V_TH，那么晶體管就把這個通路阻斷，也就是處于關閉的狀態(tài)。利用這種功能，多個晶體管并聯(lián)可以組成功率場效應管。功率場效應管的發(fā)展即在不斷追求提高單位面積內(nèi)場效應管的個數(shù)以達到降低內(nèi)阻的目的。

一般低電壓功率場效應管，泛指電壓在100V以內(nèi)的場效應管，在此范疇內(nèi)，MOS場效應管的內(nèi)阻主要由溝道內(nèi)阻所組成，J-FET電阻、外延電阻及襯底電阻的貢獻比例相對較低，在此范疇內(nèi)的N型外延層電阻率一般為0.001～0.02Ω·m，外延層厚度為1.5～8微米，P型外延層的電阻率為0.002～0.05Ω·m，外延層厚度為3～10微米。

目前新型的低電壓(＜100V)功率場效應管，多采用溝槽式工藝制造。如圖1所示，一種常見的N通道垂直溝槽型場效應管包括N型硅襯底1，位于N型硅襯底1背面的漏極金屬2，位于N型硅襯底1正面的N型外延層8，形成于N型外延層8正面的氧化層9，位于氧化層9正面的源極金屬3，柵極金屬4，植入到外延層8中的P型阱區(qū)51，N+源區(qū)52，由外延層8上表面穿透P型阱區(qū)51至外延層8內(nèi)部(但不能至硅襯底1內(nèi)的)的溝漕80，生長于外延層8正面周邊的柵氧化層60及溝槽80內(nèi)壁的柵極絕緣層61，位于柵氧化層60上及溝槽80內(nèi)壁柵極絕緣層61外的多晶硅柵極7，源極金屬3及柵極金屬4填充若干個位于氧化層9內(nèi)的通孔并分別與P型阱區(qū)51，N+源區(qū)52及多晶硅柵極7相連接。這種場效應管由于伴隨著超大規(guī)模集成電路核心技術的光刻及干刻工藝技術的發(fā)展而可以縮小溝槽開口尺寸，增加溝槽密度及深度，以達到降低場效應管內(nèi)阻的目的，但溝槽的開口及挖掘也增加了工藝的復雜性，而溝槽內(nèi)壁柵極絕緣層的品質(zhì)及溝槽深度的控制更直接影響了良品率及成本，故此種新型的低壓溝槽式功率場效應管的工藝相對來說比傳統(tǒng)垂直型場效應管復雜且制造成本偏高。

另外，一種常見的傳統(tǒng)垂直型場效應晶體管的結構圖2所示，常見的N通道垂直型場效應晶體管包括N型硅襯底1，位于N型硅襯底1背面的漏極金屬2、位于N型硅襯底1正面的N型外延層8，形成于N型外延層8正面的氧化層9，位于氧化層9正面的源極金屬3、柵極金屬4，植入到外延層8中的P型阱區(qū)51、N+源區(qū)52，生長于外延層8正面周邊的柵氧化層60及外延層8正面中部的柵極絕緣層61，位于柵氧化層60、柵極絕緣層61上的多晶硅柵極7，源極金屬3、柵極金屬4填充若干個位于氧化層9內(nèi)的通孔并分別與P型阱區(qū)51、N+源區(qū)52及多晶硅柵極7相連接。這種場效應晶體管雖然工藝簡單，成本較低，但是為降低產(chǎn)品內(nèi)阻，必需降低柵極絕緣層61的厚度，因而造成柵極和漏極之間的電容較大，交流反應慢，影響器件的開啟性能。

實用新型內(nèi)容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種成本較低、工藝簡單、柵漏極間電容小、交流反應快的場效應晶體管，以便與新型垂直溝槽型場效應管相競爭。

本實用新型所采用的技術方案是：本實用新型包括硅襯底，位于所述硅襯底背面的漏極金屬、位于所述硅襯底正面的外延層，形成于所述外延層正面的氧化層，位于所述氧化層正面的源極金屬、柵極金屬，植入到所述外延層中的阱區(qū)、源區(qū)，生長于所述外延層正面周邊的厚柵氧化層I及所述外延層正面中部的薄柵極絕緣層，位于所述柵氧化層I、所述柵極絕緣層上的多晶硅柵極，所述氧化層內(nèi)有若干個接觸孔，所述源極金屬、所述柵極金屬填充若干個所述接觸孔并分別與所述阱區(qū)、所述源區(qū)及所述多晶硅柵極相連接，所述場效應晶體管還包括厚柵氧化層II，各相鄰所述阱區(qū)之間上方對應的所述柵極絕緣層中間被所述柵氧化層II隔開。

所述外延層為N型外延層，其電阻率為0.001～0.02Ω·m，厚度為1.5～8微米；或者，所述外延層為P型外延層，其電阻率為0.002～0.05Ω·m，厚度為3～10微米。