[實(shí)用新型]基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320612532.1
• 申請(qǐng)日: 2013-09-30
• 公開（公告）號(hào): CN203521427U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 關(guān)仕漢;李勇昌;彭順剛;鄒鋒;王常毅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林斯壯微電子有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/10
• 代理公司: 桂林市持衡專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 45107
• 代理人: 陳躍琳

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種功率場(chǎng)效應(yīng)管，具體涉及一種基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)管。

背景技術(shù)

功率場(chǎng)效應(yīng)（MOS）管在反壓較高時(shí)，由于外延層承擔(dān)反壓，其外延層的電阻率較大及厚度較厚，而導(dǎo)致外延層電阻占整體導(dǎo)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(jí)結(jié)Super?Junction的3D結(jié)構(gòu)，如圖1所示，類似Super?Junction的3D結(jié)構(gòu)從兩個(gè)方面減小外延層電阻。一方面，將承擔(dān)反壓的空間電荷區(qū)從單一的垂直方向改變?yōu)榇怪迸c水平兩個(gè)方向，縮小外延層的厚度；另一方面，在保證MOS管截止時(shí)空間電荷區(qū)多數(shù)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(dǎo)通時(shí)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(dǎo)通電阻就變小了，功率MOS管工作時(shí)發(fā)熱就少了。然而，目前Super?Junction和3D結(jié)構(gòu)大多都采用的是單層式成型方法，由于生產(chǎn)技術(shù)工藝難度較大，因此只掌握在國(guó)外品牌廠家和國(guó)內(nèi)少數(shù)代工企業(yè)手里。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)管，其能夠在達(dá)到Super?Junction和3D結(jié)構(gòu)相同作用的同時(shí)，降低工藝難度。

為解決上述問題，本實(shí)用新型是通過以下方案實(shí)現(xiàn)的：

基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)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(dǎo)體、二氧化硅氧化層、體區(qū)P、P+層、金屬塞、源區(qū)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(chǎng)效應(yīng)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(cè)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(shè)有一塊柱形良導(dǎo)體，良導(dǎo)體的側(cè)面和底面包覆有二氧化硅氧化層，良導(dǎo)體向外引出形成功率場(chǎng)效應(yīng)管的柵極；多個(gè)體區(qū)P分別位于n型橫向通道的上方并填充在良導(dǎo)體周邊所留間隙處；體區(qū)P與P型外延層通過開設(shè)在n型橫向通道上的接觸孔在功能區(qū)外圍是連接通的；每個(gè)良導(dǎo)體的左右兩側(cè)各設(shè)有1個(gè)源區(qū)N+，且源區(qū)N+處于源區(qū)P的上方；源區(qū)N+與源區(qū)N+之間的空隙形成接觸槽，每個(gè)接觸槽的底部均設(shè)有P+層，每個(gè)接觸槽的內(nèi)部均填充有金屬塞；2個(gè)源區(qū)N+和所夾良導(dǎo)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(chǎng)效應(yīng)管的源極。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型利用高能離子注入設(shè)備進(jìn)行漸深注入，再通過擴(kuò)散制作一N型通道連接溝道（Chanel）與漏極（Drain），N型通道所形成的類T形結(jié)構(gòu)也是3D結(jié)構(gòu)，PN之間形成空乏區(qū)（耗盡層）從單一的垂直方向改變?yōu)榇怪迸c水平兩個(gè)方向，這樣可以大幅提高這個(gè)區(qū)域的耐壓，從而可以增加N通道的摻雜濃度，進(jìn)而又起到降低導(dǎo)通電阻的作用；同時(shí)，上述結(jié)構(gòu)中柵極底部與Drain之間由P外延阻隔，從而使柵極底部與Drain之間的電容基本為零；并且通道與Chanel的接觸部分較小，可以大幅消除柵極（Gate）和Drain之間的電容，綜合前述兩方面的改進(jìn)，可以大幅減少Gate開關(guān)時(shí)的充、放電時(shí)間（Qgd可以大幅降低），從而提高了MOS管的開關(guān)速度。附圖說明

圖1為類似Super?Junction的功率MOS管的三維結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2-圖17（包括圖3a）為一種基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)管的生產(chǎn)方法各步驟所得晶體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖18為一種基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)：1、漏極；2、柵極；3、源極；4、N+襯底；5、P型外延層；6、n+型縱向通道；7、n型橫向通道；8、良導(dǎo)體；9、二氧化硅氧化層；10、體區(qū)P；11、P+層；12、金屬塞；13、源區(qū)N+；14、硼磷硅玻璃；15、鋁層。

具體實(shí)施方式

一種基于高能離子注入方式的通道分壓場(chǎng)效應(yīng)管的生產(chǎn)方法，其特征是包括如下步驟：

（1）在N+襯底4上生長(zhǎng)P型外延層5；參見圖2；

（2）在步驟（1）生長(zhǎng)的P型外延層5上光蝕刻出條狀溝槽；參見圖3；其中光刻條狀圖形如圖3a所示；

（3）在在步驟（2）所得條狀溝槽的槽壁、槽底、以及P型外延層5的上表面生長(zhǎng)二氧化硅氧化層；參見圖4；

（4）在步驟（3）所得條狀溝槽內(nèi)沉積金屬或多晶硅作為良導(dǎo)體8，并在功能區(qū)外連接到一起形成柵極2；參見圖5；