[發明專利]MOS結構的功率晶體管及其制作方法

無效

• 申請號: 200810019844.5
• 申請日: 2008-03-19
• 公開（公告）號: CN101246886A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 張景超;劉利峰;劉清軍;趙善麒
• 申請（專利權）人: 江蘇宏微科技有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L29/78;H01L21/8234;H01L21/336
• 代理公司: 常州市維益專利事務所
• 代理人: 賈海芬

技術領域

本發明涉及一種具有MOS結構的功率晶體管及其制作方法，屬于半導體器件技術領域。

背景技術

目前在MOSFET、IGBT、MCT等功率半導體器件的制作過程中，有源區結構如見圖1所示，在柵氧化層4上淀積多晶硅層3，然后對多晶硅層3光刻、刻蝕出第一窗口，在第一窗口內注入離子、擴散形成第二雜質層7，然后光刻形成第二窗口，在第二窗口內注入離子、擴散形成第三雜質層5，再進行絕緣介質層的淀積，光刻引線孔，最后淀積金屬層。在某些應用中，為保證器件具有較高的短路能力，需要有源區原胞密度較小，導致了相鄰第二摻雜層7之間的距離相對較長，當在第一摻雜層8與第二摻雜層7之間施加反向電壓時，由于第二摻雜層7的空間電荷區曲率半徑較大，引起反向擊穿電壓降低。另一方面，也因為有源區原胞密度較小，多晶硅面積較大，造成柵電容較大，而影響器件的輸入、輸出及開關特性。

發明內容

本發明的目的是提供一種在不改變原有有源區原胞密度的前提下，能提高器件擊穿電壓，改善器件輸入、輸出及開關特性的MOS結構的功率晶體管及其制作方法。

本發明為達到上述目的的技術方案是：一種MOS結構的功率晶體管，包括金屬層、絕緣介質層、多晶硅層、柵氧化層和第三摻雜層、第二摻雜層和第一摻雜層，其特征在于：所述多晶硅層一端與相鄰多晶硅層之間的有源區原胞具有引線孔，金屬層延伸至引線孔與第三摻雜層和第二摻雜層相接導通；多晶硅層另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區虛擬原胞的金屬層與第二摻雜層之間具有絕緣介質層，或多晶硅層另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區虛擬原胞的金屬層與第三摻雜層和第二摻雜層之間具有絕緣介質層。

本發明制作MOS結構的功率晶體管的方法，其特征在于：

(1)、柵氧化：將進行清潔處理后的具有第一摻雜層的硅片放入氧化爐內進行柵氧化處理，以形成柵氧化層；

(2)、多晶硅淀積：將硅片放入淀積爐內，在硅片的柵氧化層上淀積多晶硅層；

(3)、多晶硅摻雜：將硅片放入擴散爐內，對多晶硅層進行摻雜形成導電層；

(4)、光刻：在硅片表面涂覆光刻膠，進行光刻、顯影、刻蝕多晶硅層，形成第一窗口；

(5)、離子注入和擴散：將與第一摻雜層不同的雜質離子注入第一窗口內，然后在1000～1250℃進行擴散形成有源區原胞的第二摻雜層和有源區虛擬原胞的第二摻雜層；

(6)、光刻：在硅片表面涂覆光刻膠、光刻、顯影形成第二窗口；

(7)、離子注入和擴散：將與第一摻雜層離子相同的雜質離子注入第二窗口內，注入后將光刻膠去掉，然后再將硅片放入擴散爐內，擴散形成有源區原胞的第三摻雜層；

(8)、絕緣介質層淀積和回流：在硅片表面淀積絕緣介質層，絕緣介質層厚度在然后對絕緣介質層進行回流處理；

(9)、引線孔光刻和腐蝕：在硅片表面涂覆光刻膠、光刻、顯影、刻蝕有源區原胞的絕緣介質層形成引線孔；

(10)、金屬層淀積：對硅片濺射或蒸發金屬層形成電極。

本發明多晶硅一端與相鄰多晶硅層之間的有源區原胞的金屬層通過引線孔與第二摻雜層以及第三摻雜層相接，而多晶硅的另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區虛擬原胞的金屬層與第二摻雜層之間具有絕緣介質層，或金屬層與第二摻雜層和第三摻雜層之間具有絕緣介質層，由于有源區虛擬原胞結構無電連接，因此在不改變有源區原胞密度的前提下，能減少相鄰兩個有源區原胞第二摻雜層之間的距離，進而在第一摻雜層與第二摻雜層之間施加反向電壓時，減小有源區原胞第二摻雜層的空間電荷區曲率半徑，提高了器件反向擊穿電壓。另一方面，本發明在保持原有有源區原胞密度的前提下，減小了多晶硅的面積，進而減小輸入電容Ciss、輸出電容Coss和米勒電容Crss，改善器件的的輸入、輸出及開關特性。

附圖說明

下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的詳細描述。

圖1是原MOS結構的功率晶體管的結構示意圖。

圖2是本發明MOS結構的功率晶體管的結構示意圖之一。

圖3是本發明MOS結構的功率晶體管的結構示意圖之二。

圖4是本發明MOS結構的功率晶體管的結構示意圖之三。

其中：1-金屬層，2-絕緣介質層，3-多晶硅層，4-柵氧化層，5-第三摻雜層，6-引線孔，7-第二摻雜層，8-第一摻雜層，9-第三摻雜層，10-第二摻雜層。

具體實施方式