[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 |
| 地址: | 510663廣東省廣*** | 國省代碼: | 廣東;44 |
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| 摘要: | |||
| 搜索關鍵詞: | 一種 電壓 垂直 場效應 晶體管 | ||
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VTH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VTH,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。
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H01L 半導體器件;其他類目中不包括的電固體器件
H01L29-00 專門適用于整流、放大、振蕩或切換,并具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘的半導體器件;具有至少一個電位躍變勢壘或表面勢壘,例如PN結耗盡層或載流子集結層的電容器或電阻器;半導體本體或其電極的零部件
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H01L29-40 .按其電極特征區(qū)分的
H01L29-66 .按半導體器件的類型區(qū)分的
H01L29-68 ..只能通過對一個不通有待整流、放大或切換的電流的電極供給電流或施加電位方可進行控制的
H01L29-82 ..通過施加于器件的磁場變化可控的





