[發(fā)明專利]一種低導(dǎo)通電阻的功率MOS場效應(yīng)管及制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010160708.5
• 申請日: 2010-04-30
• 公開（公告）號: CN101834208A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐吉程;薛璐;毛振東
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州硅能半導(dǎo)體科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率MOSFET(metal-oxide-semiconductor?field?effect?transistor金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)場效應(yīng)管及其制造方法，特別涉及一種低導(dǎo)通電阻功率MOSFET場效應(yīng)管及其制造方法。

背景技術(shù)

在功率MOSFET場效應(yīng)管的性能指標(biāo)中，導(dǎo)通電阻(Rdson)是一個非常重要的參數(shù)，它的大小直接關(guān)系到器件的能量損耗大小，而且隨著器件尺寸的縮小，導(dǎo)通電阻(Rdson)重要性就更突出，導(dǎo)通電阻(Rdson)變大時，器件的通態(tài)損耗相應(yīng)的增加。在傳統(tǒng)的功率MOSFET器件中，尤其是高壓器件，導(dǎo)通電阻主要由器件的外延層厚度和濃度決定，器件的導(dǎo)通電阻和耐壓間存在著trade?off關(guān)系，即Ron，sp＝5.93×10^-9BV^2.5，隨著耐壓的升高，導(dǎo)通電阻迅速增加，要求器件的外延層厚度和電阻率也在增加，因此在減小導(dǎo)通電阻成為一種不可能的事情.

但是，隨著市場競爭的加劇，對半導(dǎo)體器件制造成本控制的要求也越來越高，如何在不增加制造成本的前提下，提高器件性能(如特征導(dǎo)通電阻(Specific?Rdson)、AC參數(shù)、DC參數(shù)等)是企業(yè)和生產(chǎn)廠商的努力方向，因此能否設(shè)計和制造出一種低成本和高性能的功率MOSFET場效應(yīng)管器件是相關(guān)企業(yè)所面臨的最主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是提供一種低導(dǎo)通電阻的功率MOS場效應(yīng)管及制造方法，可降低功率MOS場效應(yīng)管的導(dǎo)通電阻，改善功率MOS場效應(yīng)管的反向恢復(fù)時間。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的第一技術(shù)方案是：

一種低導(dǎo)通電阻的功率MOS場效應(yīng)管，包括：

位于硅片背面第一導(dǎo)電類型的襯底層；位于所述第一導(dǎo)電類型襯底層上方第一導(dǎo)電類型的外延層；位于所述外延層內(nèi)上部的第二導(dǎo)電類型的阱層；穿過所述阱層并延伸至外延層內(nèi)的溝槽，該溝槽內(nèi)為填充物，該填充物為第二導(dǎo)電類型多晶硅或第二導(dǎo)電類型多晶硅層與氧化硅層的混合層或第二導(dǎo)電類型單晶硅或第二導(dǎo)電類型單晶硅層與氧化硅層的混合層并經(jīng)推結(jié)形成第二導(dǎo)電類型的溝槽區(qū)；所述溝槽區(qū)與所述外延層之間設(shè)有第二導(dǎo)電類型擴(kuò)散區(qū)；在所述阱層上部內(nèi)且位于所述溝槽區(qū)周邊的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)，該源極區(qū)與外延層之間阱層區(qū)域作為溝道區(qū)，該溝道區(qū)和所述外延層上設(shè)有柵氧化層和位于柵氧化層上方作為柵極的導(dǎo)電多晶硅層。

上述技術(shù)方案中的有關(guān)內(nèi)容解釋如下：

1、上述方案中，所述導(dǎo)電多晶硅層上表面和側(cè)壁覆有絕緣介質(zhì)層，并在該絕緣介質(zhì)層設(shè)有通孔，該通孔內(nèi)和源極區(qū)及溝槽區(qū)上表面均覆有金屬層，分別實現(xiàn)導(dǎo)電多晶硅層和源極區(qū)(6)的電性連接。

2、上述方案中，所述溝槽深度與第一導(dǎo)電類型的外延層厚度之比在0.25～0.8之間的范圍。

3、上述方案中，所述第二導(dǎo)電類型多晶硅與氧化層混合層，該第二導(dǎo)電類型多晶硅層位于所述溝槽內(nèi)壁，此氧化硅層位于第二導(dǎo)電類型多晶硅層內(nèi)壁；第二導(dǎo)電類型單晶硅層與氧化硅層混合層，該第二導(dǎo)電類型單晶硅層位于所述溝槽內(nèi)壁，此氧化硅層位于第二導(dǎo)電類型單晶硅層內(nèi)壁。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的第二技術(shù)方案是：

一種低導(dǎo)通電阻的功率MOS場效應(yīng)管的制造方法，

該方法包括下列工藝步驟：

步驟一、提供第一導(dǎo)電類型的具有兩個相對主面的半導(dǎo)體硅片；

步驟二、于第一主面上形成氧化層，選擇性掩蔽該氧化層，刻蝕該氧化層以形成硬掩膜氧化層；

步驟三、以所述硬掩膜氧化層為掩蔽層，刻蝕所述第一主面形成深溝槽；

步驟四、于深溝槽內(nèi)形成具有第二導(dǎo)電類型多晶硅或第二導(dǎo)電類型多晶硅層與氧化硅層的混合層或第二導(dǎo)電類型單晶硅或第二導(dǎo)電類型單晶硅層與氧化硅層的混合層，并通過推結(jié)形成第二導(dǎo)電類型的溝槽區(qū)；

步驟五、于半導(dǎo)體硅片上表面形成柵氧化硅層；

步驟六、在所述柵氧化硅層上表面形成導(dǎo)電多晶硅層，選擇性掩蔽該導(dǎo)電多晶硅層，刻蝕所述柵氧化硅層和導(dǎo)電多晶硅層，形成柵極；

步驟七、以導(dǎo)電多晶硅作為自對準(zhǔn)阻擋層，對第一主面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入，并通過推結(jié)形成第二導(dǎo)電類型的阱層；

步驟八、以光刻膠作為掩蔽層，對第一主面進(jìn)行第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入，并通過推結(jié)形成第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)，該第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)位于所述第二導(dǎo)電類型的阱層上表面內(nèi)；

步驟九、在半導(dǎo)體硅片上表面淀積絕緣介質(zhì)層；

步驟十、在絕緣介質(zhì)層上作選擇性的掩蔽并腐蝕，從而分別在導(dǎo)電多晶硅和第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)上表面形成通孔；