[發明專利]基于高能離子注入方式的通道分壓場效應管及生產方法

有效

• 申請號: 201310460632.1
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103515245A
• 公開（公告）日: 2014-01-15
• 發明（設計）人: 關仕漢;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;H01L29/10
• 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

本發明涉及一種功率場效應管，具體涉及一種基于高能離子注入方式的通道分壓場效應管及生產方法。

背景技術

功率場效應（MOS）管在反壓較高時，由于外延層承擔反壓，其外延層的電阻率較大及厚度較厚，而導致外延層電阻占整體導通電阻的比例最大，因此，通過改善外延層電阻來提升功率MOS管性能的效果最明顯。目前，比較流行的方法是采用類似超級結Super?Junction的3D結構，如圖1所示，類似Super?Junction的3D結構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，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基于高能離子注入方式的通道分壓場效應管及生產方法，其能夠在達到Super?Junction和3D結構相同作用的同時，降低工藝難度。

為解決上述問題，本發明是通過以下方案實現的：

基于高能離子注入方式的通道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P型外延層；

（2）在P型外延層上光蝕刻出條狀溝槽；

（3）在條狀溝槽的槽壁、槽底、以及P型外延層的上表面生長二氧化硅氧化層；

（4）在條狀溝槽內沉積金屬或多晶硅作為良導體，并在功能區外連接到一起形成柵極；

（5）從步驟（4）所得晶體的表面向下擴散推結形成n區；

（6）從步驟（5）所得晶體的表面向下擴散推結形成體區P，此時n區形成n型橫向通道，在形成的n型橫向通道上開設接觸孔以使得體區P與P型外延層在功能區外圍連通；

（7）從步驟（6）所得晶體的表面向下擴散推結形成源區N+；

（8）在步驟（7）所得晶體的表面沉積硼磷硅玻璃以保護柵極；

（9）在步驟（8）所得晶體的表面光刻出接觸槽；

（10）使用高能離子注入設備，將磷離子從步驟（9）所得接觸槽通道中按不同能量等級分多次注入，使之形成不同深度的磷離子層；

（11）將注入的磷離子擴散推結形成n+型縱向通道，該n+型縱向通道與步驟（6）所得n型橫向通道形成類T形結構的n型通道連接區；

（12）在接觸槽的底部注入硼離子形成P+層，并進行擴散推結；

（13）在P+層的上方填充金屬形成金屬塞；

（14）對步驟（13）所得晶體進行蒸鋁操作，以在該晶體的上表面形成源極；

（15）減薄步驟（14）所得晶體的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。

采用上述生產方法制備的基于高能離子注入方式的通道分壓場效應管，主要由漏極、柵極、源極、N+襯底、P型外延層、n+型縱向通道、n型橫向通道、良導體、二氧化硅氧化層、體區P、P+層、金屬塞、源區N+、硼磷硅玻璃、以及鋁層組成；其中N+襯底的下表面背金形成功率場效應管的漏極；P型外延層位于N+襯底的上表面；n+型縱向通道處于P型外延層中，并將P型外延層分隔為多塊；n型橫向通道的左右兩側搭接在2塊P型外延層的上部；n+型縱向通道的頂部與n型橫向通道相連，n+型縱向通道的底部與N+襯底相連；每塊P型外延層的正上方各立設有一塊柱形良導體，良導體的側面和底面包覆有二氧化硅氧化層，良導體向外引出形成功率場效應管的柵極；多個體區P分別位于n型橫向通道的上方并填充在良導體周邊所留間隙處；體區P與P型外延層通過開設在n型橫向通道上的接觸孔在功能區外圍是連接通的；每個良導體的左右兩側各設有1個源區N+，且源區N+處于源區P的上方；源區N+與源區N+之間的空隙形成接觸槽，每個接觸槽的底部均設有P+層，每個接觸槽的內部均填充有金屬塞；2個源區N+和所夾良導體的上方各覆蓋有一硼磷硅玻璃；鋁層填充覆蓋在金屬塞和硼磷硅玻璃的上表面，鋁層的上部形成功率場效應管的源極。