[發明專利]一種制作超結MOSFET的方法

有效

• 申請號: 201210281452.2
• 申請日: 2012-08-09
• 公開（公告）號: CN103579003A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 馬萬里
• 申請（專利權）人: 北大方正集團有限公司;深圳方正微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京同達信恒知識產權代理有限公司 11291
• 代理人: 郭潤湘

技術領域

本發明涉及半導體芯片制造工藝技術領域，尤其涉及超結MOSFET器件制作方法。

背景技術

在電力電子應用中，為了降低功耗，要求半導體器件在斷開狀態下能夠承受較高的電壓，在導通狀態下有較低的導通電阻，常規的功率MOSFET（Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，金屬-氧化物-半導體場效應晶體管），通常采用VDMOS（Vertical?Double-diffused?MOSFET，垂直雙擴散MOSFET）結構，為了滿足高耐壓，需要降低漂移區濃度或增大漂移區厚度，但導通電阻也隨之增大，其導通電阻與擊穿電壓呈2.5次方的關系。超結MOSFET采用交替的pn結構形成的漂移區來代替VDMOS中的n型漂移區，解決了導通電阻和擊穿電壓之間的矛盾，使其導通電阻與擊穿電壓呈1.32次方的關系。因此，比起常規的功率MOSFET，超結MOSFET在擊穿電壓和導通電阻方面有著巨大的優勢。

但是，對于超結MOSFET這種結構的器件，其中的p型漂移區橫向尺寸很小，但縱向尺寸很深（一般有50μm左右），制作很困難。目前超結MOSFET的P型漂移區的制作是通過在N型襯底上通過生長N型外延層與注入P型離子多次相互交替及P型摻雜驅入來完成的。即首先在N型襯底上生長N型外延層，光刻P區，注入P型離子，然后去除光刻膠，重復生長N型外延層、光刻P區及注入P型離子的步驟直至P區的縱向尺寸達到要求，最后再進行P型摻雜驅入即可完成P型漂移區的制作。這種做法需要做多次外延生長和離子注入，所以工藝非常繁瑣，并且多次進行外延生長的工藝也增加了超結MOSFET的生產成本。

發明內容

本發明實施例提供了一種制作超結MOSFET的方法，用以解決現有技術中制作超結MOSFET工藝繁瑣的問題，降低超結MOSFET的生產成本。

基于上述問題，本發明實施例提供的一種制作超結MOSFET的方法，包括：

向刻蝕有窗口的掩膜層注入P型離子并驅入，在所述掩膜層下的N型硅外延層中形成P型體區；

在與所述掩膜層上窗口的對應位置刻蝕出溝槽，所述溝槽穿透所述P型硅體區到達N型外延層中；

在所述溝槽中外延摻入P型雜質的硅材料直至溝槽被填滿，恢復被刻蝕掉的P型硅體區以及形成P型硅體區下部的P型漂移區；

去除所述掩膜層；

在P型硅體區中形成兩個N型硅源區；

在去除掩膜層后的N型硅外延層上生長和刻蝕絕緣介質層，形成接觸孔，在所述絕緣介質層上和接觸孔中生長金屬層，形成超結MOSFET的源極；

在N型硅襯底上生長金屬層形成超結MOSFET的漏極。

本發明實施例的有益效果包括：

本發明實施例提供的一種制作超結MOSFET的方法，該方法通過在N型硅外延層中需要形成P型漂移區的區域刻蝕出溝槽，然后在溝槽中外延摻入P型雜質的硅材料直至溝槽被填滿形成P型漂移區，來替代現有技術中通過在N型襯底上生長N型外延層與注入P型離子多次相互交替及P型摻雜驅入來形成的P型漂移區的工藝過程，從而簡化了制作超結MOSFET的制作工藝，降低了超結MOSFET的生產成本。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的在N型外延層上生長柵極氧化層、多晶硅層、掩膜層的示意圖；

圖2為本發明實施例提供的在掩膜層和多晶硅層中刻蝕出窗口的示意圖；

圖3為本發明實施例提供的在N型外延層中形成P型體區的示意圖；

圖4為本發明實施例提供的在N型外延層中刻蝕出溝槽的示意圖；

圖5為本發明實施例提供的在溝槽以及掩膜層上形成P型外延層的示意圖；

圖6為本發明實施例提供的在N型外延層的溝槽中恢復被刻蝕掉的P型硅體區以及形成P型硅體區下部的P型漂移區的示意圖；

圖7為本發明實施例提供的去除掩膜層后的N型硅襯底及其上各層的結構示意圖；

圖8為本發明實施例提供的在P型漂移區上方窗口中光刻、刻蝕出界定N型源區的圖形的示意圖；

圖9為本發明實施例提供的在P型漂移區中形成N型源區的示意圖；

圖10為本發明實施例提供的在多晶硅層上生長絕緣介質層并光刻、刻蝕形成接觸孔的示意圖；

圖11為本發明實施例提供的在絕緣介質層上以及接觸孔中生長金屬層形成源極和漏極的示意圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖，對本發明實施例提供的一種制作超結MOSFET的方法的具體實施方式進行說明。