[發(fā)明專利]功率晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110081027.4
• 申請(qǐng)日: 2011-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN102738229A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃勤;白玉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫維賽半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/739;H01L29/423;H01L21/336;H01L21/331
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率晶體管的結(jié)構(gòu)及其制作工藝，尤其涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor)和一種絕緣柵雙極型晶體管(IGBT，Insulated?Gate?Bipolar?Transistor)及相關(guān)制作工藝，屬于半導(dǎo)體器件和器件制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

縱向雙擴(kuò)散場(chǎng)效應(yīng)管(VDMOS)和絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)是兩種目前常用的功率晶體管。IGBT由BJT雙極型三極管和MOS場(chǎng)效應(yīng)管組成，兼有MOSFET的高輸入阻抗和BJT的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于交流電機(jī)、變頻器、開關(guān)電源、照明電路、牽引傳動(dòng)等領(lǐng)域。VDMOS是一種電壓控制型器件，在合適的柵極電壓的控制下，半導(dǎo)體表面反型，形成導(dǎo)電溝道，于是漏極和源極之間縱向流過適量的電流。VDMOS兼有雙極晶體管和普通MOS器件的優(yōu)點(diǎn)。與雙極晶體管相比，它的開關(guān)速度，開關(guān)損耗小；輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)功率小；頻率特性好；跨導(dǎo)高度線性。特別值得指明出的是，它具有負(fù)的溫度系數(shù)，沒有雙極功率的二次穿問題，安全工作出了區(qū)大。因此，不論是開關(guān)應(yīng)用還是線性應(yīng)用，VDMOS都是理想的功率器件。現(xiàn)在，VDMOS器件已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，包括電機(jī)調(diào)速、逆變器、不間熠電源、開關(guān)電源、電子開關(guān)、汽車電器和電子鎮(zhèn)流器等。

通常VDMOS器件采用傳統(tǒng)的一體式柵區(qū)，器件工作時(shí)，溝道僅形成于柵區(qū)兩側(cè)，該結(jié)構(gòu)由于硅晶柵與漏極之間有較大的重疊部分，即硅晶柵與漏極的相對(duì)的非溝道面積較大，所以柵極電荷Qgd較高；并且該傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制造方法也比較復(fù)雜，通常需要六至七步掩膜工藝，因此生產(chǎn)成本較高。

鑒于此，為了提高器件性能并簡化制作工藝降低生產(chǎn)成本，本發(fā)明將提出一種新型的平面型的功率晶體管結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種功率晶體管結(jié)構(gòu)及其制作方法。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種功率晶體管結(jié)構(gòu)，包括：

漏極；

第一導(dǎo)電類型襯底，位于所述漏極之上；

第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，位于所述第一導(dǎo)電類型襯底之上；

兩個(gè)第一導(dǎo)電類型源區(qū)，分別位于所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)上方的兩側(cè)；

兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)，分別位于兩個(gè)第一導(dǎo)電類型源區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)之間；

兩個(gè)柵區(qū)單元，分別位于所述兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)之上；

隔離結(jié)構(gòu)，覆蓋于所述兩個(gè)柵區(qū)單元的表面，并使兩個(gè)柵區(qū)單元之間電隔離，即無直接連接；

源極，覆蓋于所述隔離結(jié)構(gòu)表面，并同時(shí)與兩個(gè)第一導(dǎo)電類型源區(qū)和兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)電導(dǎo)通。

其中，所述柵區(qū)單元包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層上的柵極層；優(yōu)選地，在柵極層上還設(shè)有絕緣層。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)中還設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)電類型區(qū)域，該第一導(dǎo)電類型區(qū)域位于兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)之間。

另一種功率晶體管結(jié)構(gòu)，包括：

集電極；

第二導(dǎo)電類型襯底，位于所述集電極之上；

第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，位于所述第二導(dǎo)電類型襯底之上；

兩個(gè)第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)，分別位于所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)上方的兩側(cè)；

兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)，分別位于兩個(gè)第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)與第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)之間；

兩個(gè)柵區(qū)單元，分別位于所述兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)之上；

隔離結(jié)構(gòu)，覆蓋于所述兩個(gè)柵區(qū)單元的表面，并使兩個(gè)柵區(qū)單元之間電隔離；

發(fā)射極，覆蓋于所述隔離結(jié)構(gòu)表面，并同時(shí)與兩個(gè)第一導(dǎo)電類型發(fā)射區(qū)和兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)電導(dǎo)通。

其中，所述柵區(qū)單元包括柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層上的柵極層；優(yōu)選地，在柵極層上還設(shè)有絕緣層。

作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，在所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)中還設(shè)有一個(gè)第一導(dǎo)電類型區(qū)域，該第一導(dǎo)電類型區(qū)域位于兩個(gè)第二導(dǎo)電類型體區(qū)之間。

一種制作上述功率晶體管結(jié)構(gòu)的方法，包括以下步驟：

步驟一、在半導(dǎo)體襯底上形成淺摻雜的第一導(dǎo)電類型的外延層，并在所述外延層上分別制作兩個(gè)柵區(qū)單元；該外延層的厚度可變；

步驟二、在所述兩個(gè)柵區(qū)單元周圍制作隔離結(jié)構(gòu)，使其覆蓋所述兩個(gè)柵區(qū)單元的表面，并使兩個(gè)柵區(qū)單元之間電隔離；