[發明專利]一種掩埋式勢壘分壓場效應管及其生產方法

有效

• 申請號: 201310305389.6
• 申請日: 2013-07-19
• 公開（公告）號: CN104299906A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 李勇昌;彭順剛;鄒鋒;王常毅
• 申請（專利權）人: 桂林斯壯微電子有限責任公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標事務所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種掩埋式勢壘分壓場效應管及其生產方法。

背景技術

功率場效應管（MOS）管在反壓較高時，由外延層承擔反壓，外延層的電阻率較大，厚度較厚，導致外延層電阻占整體導通電阻的比例最大，因此，改善外延層電阻的效果最明顯。目前，比較流行的方法是采用類似超級結（Super?Junction）的三維（3D）結構，如圖1所示。類似Super?Junction的3D結構能夠從兩個方面減小外延層電阻：一方面，將承擔反壓的空間電荷區從單一的垂直方向改變為垂直與水平兩個方向，以縮小外延層的厚度；另一方面，在保證MOS管截止時空間電荷區多數載流子能耗盡的情況下，盡量提高外延層載流子濃度，則MOS管導通時外延層的電阻率就盡量小了。這樣在耐壓不變的情況下外延層電阻或整體導通電阻就變小了，功率MOS管工作時發熱就少了。然而，目前Super?Junction和3D結構大多都采用的是單層式成型方法，由于生產技術工藝難度較大，因此只掌握在國外品牌廠家和國內少數代工企業手里。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種掩埋式勢壘分壓場效應管及其生產方法，其能夠在達到超級結的三維結構相同作用的同時，降低了工藝難度。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種掩埋式勢壘分壓場效應管的生產方法，包括如下步驟：

（1）在N+襯底上生長N型外延層；

（2）在生長的N型外延層內蝕刻網格狀的掩埋溝槽，并在生長的N型外延層的上表面和掩埋溝槽內生長二氧化硅氧化層；

（3）在生長有二氧化硅氧化層的掩埋溝槽中沉積金屬或多晶硅作為良導體，并從本功率場效應管的邊緣將該良導體連接到源極；

（4）用硼磷硅玻璃BPSG填平沉積有良導體的掩埋溝槽，腐蝕二氧化硅氧化層，由此在N+襯底上方第一N型外延層內形成了掩埋層；

（5）在掩埋層上再次生長N型外延層；

（6）在再次生長的N型外延層內蝕刻網格狀的柵極溝槽，并在再次生長的N型外延層的上表面和柵極溝槽內生長柵氧化層；

（7）在生長有柵氧化層的柵極溝槽中沉積多晶硅柵極；

（8）將硼離子注入到柵極四周再次生長的N型外延層上表面，并將硼離子擴散推結形成體區P?BODY；

（9）在體區的表面光刻源區圖形，并將硼離子注入到柵極四周的體區上表面，并擴散推結形成源區；

（10）在全部上表面即柵極、源區和體區的上表面沉積硼磷硅玻璃BPSG，由此在掩埋層上形成工作層；

（11）在工作層的硼磷硅玻璃BPSG上光刻并腐蝕出接觸孔，并通過蒸發或濺射金屬鋁的方法反刻出本功率場效應管的柵極和源極的焊區Pad；

（12）減薄N+襯底，并在減薄的N+襯底下表面背金形成功率場效應管的漏極。

上述方案中，所述步驟（9）的源區圖形為回字形。

上述方案中，所述步驟（11）的接觸孔呈矩陣式分布。

根據上述方法制備的一種掩埋式勢壘分壓場效應管，主要由背金層、N+襯底、掩埋層、工作層和焊區組成；掩埋層設置在N+襯底的上方；第二N型外延層位于掩埋層的上方，焊區設置在第二N型外延層的上方；背金層涂覆在N+襯底的下表面；

掩埋層由第一N型外延層、良導體、二氧化硅氧化層和掩埋層保護玻璃構成；網格狀的良導體全部內嵌在第一N型外延層中，且網格狀的良導體在第一N型外延層中呈戰壕狀矩陣式分布；每個良導體的側面和底面覆有二氧化硅氧化層、頂面覆有掩埋層保護玻璃；

工作層由第二N型外延層、多晶硅柵極、柵氧化層、體區、源區和柵極保護玻璃構成；網格狀的多晶硅柵極的底部嵌入第二N型外延層中，多晶硅柵極的側面和底面覆有柵氧化層，多晶硅柵極的頂部覆有柵極保護玻璃；體區設置在第二N型外延層的上、多晶硅柵極的四周；每個體區的上部設有源區；

焊區包括柵極和源極的焊區；柵極焊區和源極焊區設在柵極保護玻璃上部，并通過開設在焊區下部的柵極和源極的接觸孔連接到多晶硅柵極和源區。

上述方案中，所述多晶硅柵極的底部嵌入第二N型外延層的上部。

上述方案中，每個多晶硅柵極的正下方對應一個良導體。

上述方案中，所述源區呈回字形。

上述方案中，所述源極接觸孔在柵極保護玻璃上呈矩陣式分布，并通過源極焊區引出。

上述方案中，所述多晶硅柵極以網格的形式連在一起，并越過終止區后通過柵極接觸孔從柵極焊區引出。