[發明專利]一種低導通電阻的功率MOS晶體管器件及其制備方法

有效

• 申請號: 201110305952.0
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN103021858A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 蘇毅;伍時謙;安荷·叭剌;魯軍
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

1.一種制備低導通電阻的垂直功率MOS晶體管器件的方法，在一襯底所支撐的外延層中形成有垂直MOS晶體管單元，外延層的底面構成垂直MOS晶體管單元的底部電極，其特征在于，該方法主要包括以下步驟：

沉積一層底部鈍化層覆蓋在所述襯底的底面上；

在底部鈍化層中形成一個或多個開口，利用底部鈍化層上的開口對襯底進行刻蝕，并通過該刻蝕過程形成貫穿襯底的一個或多個底部凹槽，暴露出所述外延層的一個底面；

從所述襯底的底面注入與外延層摻雜類型相同的摻雜物，形成外延層底部對應于凹槽的重摻雜區；

沉積一層金屬層覆蓋在所述襯底的底面上，該金屬層還同時覆蓋在所述底部凹槽的側壁和頂部上；

其中，所述金屬層用于構成所述垂直功率MOS晶體管器件的底部金屬電極。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，襯底與外延層都是輕摻雜。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，對襯底進行刻蝕是利用濕法刻蝕或深反應摻雜物刻蝕實現的。

4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，對襯底進行濕法刻蝕所用到的刻蝕液為四甲基氫氧化銨溶液(TMAH)或氫氧化鉀溶液(KOH)或乙二胺鄰苯二酚溶液(EDP)。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在對襯底進行刻蝕的過程中，所形成的底部凹槽的頂部與外延層的頂面之間的距離保持在10um至20um之間。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟：

在一基座的頂面上制備凸出于基座的頂面的數個金屬凸塊，金屬凸塊的數量與所述底部凹槽的數量保持一致，并且金屬凸塊的形貌與所述底部凹槽的槽體結構相適配；以及

利用導電粘合材料將功率晶體管器件粘貼在基座的頂面，其中，任意一個金屬凸塊相對應的嵌入在一個底部凹槽中，并且導電粘合材料位于金屬層與基座之間，導電粘合材料還填充在底部凹槽的頂部與金屬凸塊之間及底部凹槽的側壁與金屬凸塊之間。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在沉積一層底部鈍化層覆蓋在襯底的底面上的同時，還沉積一層頂部鈍化層覆蓋將頂部金屬電極予以覆蓋；

之后將覆蓋頂部金屬電極的部分頂部鈍化層移除，以在頂部鈍化層中將頂部金屬電極予以暴露。

8.如權利要求2所述的方法，其特征在于，襯底與外延層的摻雜類型相反，在底部鈍化層中形成一個或多個開口，并且襯底與外延層兩者的交界面所產生的PN結在反偏的條件下，利用底部鈍化層上的開口對襯底利用電化學刻蝕法進行刻蝕，刻蝕停止在外延層上，并通過該刻蝕過程形成襯底中的一個或多個底部凹槽。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，該襯底與外延層之間還設置有一層刻蝕阻擋層，利用底部鈍化層上的開口對襯底進行刻蝕，刻蝕停止在刻蝕阻擋層上，并通過該刻蝕過程形成襯底中的一個或多個凹槽；

進一步對刻蝕阻擋層的暴露在凹槽中的區域進行刻蝕，刻蝕停止在外延層上，形成依次貫穿襯底和刻蝕阻擋層的一個或多個底部凹槽。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，所述刻蝕阻擋層為一層掩埋二氧化硅層。

11.如權利要求10所述的方法，其特征在于，對刻蝕阻擋層進行濕法刻蝕所用到的刻蝕液為緩沖氫氟酸溶液。

12.如權利要求10所述的方法，其特征在于，所述襯底與外延層的摻雜類型相同。

13.一種制備低導通電阻的垂直功率晶體管器件的方法，在一襯底所支撐的外延層中形成有垂直晶體管單元，其特征在于，該方法主要包括以下步驟：

在一個輕摻雜的襯底上形成一個輕摻雜的外延層；

在所述的外延層中形成垂直晶體管單元；

沉積一層底部鈍化層覆蓋在所述襯底的底面上；

在底部鈍化層中形成一個或多個開口，利用底部鈍化層上的開口對襯底進行刻蝕，并通過該刻蝕過程形成貫穿襯底的一個或多個底部凹槽，暴露出所述外延層的一個底面；

沉積一層金屬層覆蓋在所述襯底的底面上，該金屬層還同時覆蓋在所述底部凹槽的側壁和頂部上；

其中，所述金屬層用于構成所述垂直功率晶體管器件的底部金屬電極。