[發明專利]一種功率晶體管及其制作方法

無效

• 申請號: 201210225359.X
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103515242A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 白玉明
• 申請（專利權）人: 無錫維賽半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/265;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術領域

本發明屬于半導體領域，特別是涉及一種功率晶體管及其制作方法。

背景技術

功率晶體管一般用于控制功率電子器件合理工作，通過功率電子器件為負載提供大功率的輸出。功率晶體管已廣泛用于控制功率輸出，高頻大功率晶體管的應用電子設備的掃描電路中，如彩電，顯示器，示波器，大型游戲機的水平掃描電路，視放電路，發射機的功率放大器等，亦廣泛地應用到例如對講機，手機的射頻輸出電路，高頻振蕩電路和高速電子開關電路等電路中。

一般說來，功率器件通常工作于高電壓、大電流的條件下，普遍具備耐壓高、工作電流大、自身耗散功率大等特點，因此在使用時與一般小功率器件存在一定差別。為了讓開關器件的功能得到良好的發揮，功率半導體場效應晶體管需要滿足兩個基本要求：1、當器件處于導通狀態時，能擁有非常低的導通電阻，最小化器件本身的功率損耗；2、當器件處于關斷狀態時，能擁有足夠高的反向擊穿電壓。

所謂超結功率晶體管,是一種改進型晶體管，在傳統晶體管的低摻雜N型體區中制備具有特定間隔的p型柱。由于p型柱和N型體區之間的電荷補償，超結功率晶體管可以獲得很高的擊穿電壓。P型柱的制備可以提高N型體區的摻雜濃度，而高摻雜的N型體區則可以獲得很低的導通電阻，因此超結器件可以在擊穿電壓和導通電阻之間取得一個很好的平衡。

在現有的超結功率晶體管中，P型柱的制作方法一般是在襯底上制作一個深溝槽，然后直接在深溝槽內填充P型外延。這種做法的缺點是：1、為了讓器件獲得一個較低的導通電阻，需提高N型體區的摻雜濃度，這時，為了提高擊穿電壓，需要把P型柱做得較寬，增大了器件的體積，不利于器件集成度的提高；2、外延的P型柱摻雜濃度和劑量不好控制，降低了器件的可靠性；3、外延P型柱的成本較高，不利于生產。

鑒于現有的功率晶體管的以上缺點，提供一種高集成度、高可靠性、低成本的新型功率晶體管實屬必要。

發明內容

鑒于以上所述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種功率晶體管，用于解決現有技術中功率晶體管的集成度和可靠性難以提高、制作成本難以降低的問題。

為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種功率晶體管的制作方法，至少包括以下步驟：

1）提供第一導電類型的半導體襯底，在所述半導體襯底上形成第一導電類型的外延層，于所述外延層內制作柵區結構并在所述外延層中形成第二導電類型層；

2）于所述第二導電類型層中形成第一導電類型層；

3）刻蝕所述外延層以分別在所述柵區結構的兩側形成深溝槽，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽側壁進行第二導電類型離子注入，形成第二導電類型摻雜層；

4）于所述深溝槽內填充第二導電類型材料或絕緣材料，形成第二導電類型的柱體結構；

5）于所述第一導電類型層及所述柱體結構表面形成隔離層；

6）刻蝕與所述柵區結構兩側具有預設間隔的隔離層、第一導電類型層以露出所述第二導電類型層，然后制備出覆蓋于所述第二導電類型層及隔離層的上電極，使所述上電極同時與所述柵區結構每一側的第二導電類型層及第一導電類型層接觸。

在本發明的功率晶體管的制作方法所述步驟1）中，先制作掩膜版并刻蝕所述外延層以形成柵區溝槽，然后在所述柵區溝槽內形成柵氧層，接著在所述柵區溝槽內沉積柵極材料，于所述柵極材料表面形成氧化層，并使所述氧化層表面與所述外延層表面處于同一平面，以完成所述柵區結構的制作。

作為本發明的功率晶體管的制作方法的一個優選方案，所述步驟1）中，通過第二導電類型離子注入以在所述外延層上形成第二導電類型層，且所述第二導電類型層的厚度小于所述柵區結構的深度；所述步驟2）中，通過第一導電類型離子注入以在所述第二導電類型層表面形成第一導電類型層。

在本發明的功率晶體管的制作方法所述步驟3）中，所述斜注入工藝采用的注入角度為7~30°。

在本發明的功率晶體管的制作方法中，所述深溝槽的深度大于所述柵區結構的深度。

在本發明的功率晶體管的制作方法所述步驟4）中，于所述深溝槽內及第一導電類型層表面沉積第二導電類型材料或絕緣材料，然后采用回蝕刻工藝去除所述第一導電類型層表面的第二導電類型材料或絕緣材料，使所述深溝槽內的第二導電類型材料或絕緣材料與所述第一導電類型層處于同一平面，以形成所述第二導電類型的柱體結構。

在本發明的功率晶體管的制作方法中，所述第一導電類型與第二導電類型互為反型導電類型。