[發明專利]一種雙多晶硅功率MOS管及其制備方法

在審

• 申請號: 201410437289.3
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN105374872A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 關仕漢;李勇昌;彭順剛;王常毅;鄒鋒;梁毅
• 申請（專利權）人: 桂林斯壯微電子有限責任公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 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，具體涉及一種雙多晶硅功率MOS管及其制 備方法。

背景技術

功率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。比較流行的方法是采用如圖1所示類似超級結Super Junction的三維3D結構。

類似SuperJunction的3D結構從兩個方面減小外延層電阻。一方面， 空間電荷區從單一的垂直方向空乏改變為垂直與水平兩個方向空乏，縮小空 乏的距離；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SuperJunction和3D結構都存在 一定的技術難度，其核心技術都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雙多晶硅功率MOS管及其制備方 法，其能夠在滿足MOS器件功能的前提下，達到減小極與極間的電容的目的， 從而提高了MOS管的開關速度。

為解決上述問題，本發明是通過以下技術方案實現的：

一種雙多晶硅功率MOS管，主要由N+襯底、N型外延層、厚氧化層、源 極多晶硅、柵極氧化層、柵極多晶硅、體區P、源區N+、硼磷硅玻璃、P+區、 鎢塞、源極和漏極組成；其中N型外延層位于N+襯底的正上方；N型外延層 的中部開設有縱向延伸的深溝槽，厚氧化層覆于深溝槽的槽壁上；在覆有厚 氧化層的深溝槽的槽中填充源極多晶硅；在源極多晶硅和N型外延層之間的 厚氧化層內開設有縱向延伸的柵極溝槽，該柵極溝槽在靠近源極多晶硅的一 側留存有一定厚度的厚氧化層，柵極溝槽在靠近N型外延層的一側則挖到N 型外延層處；柵極溝槽內填充有柵極多晶硅；柵極氧化層位于柵極溝槽的外 側，并呈縱向延伸；體區P位于柵極氧化層的外側；源區N+位于柵極氧化層 的外側，并處于體區P的正上方；源區N+的外側設有鎢塞；P+區位于鎢塞的 底部，并處于P+區的上部；硼磷硅玻璃覆蓋在源區N+、厚氧化層、源極多晶 硅、柵極氧化層和柵極多晶硅的上方；源極位于鎢塞和硼磷硅玻璃的正上方； 漏極位于N+襯底的正下方。

一種雙多晶硅功率MOS管及其制備方法，包括如下步驟：

步驟1，在晶體的N+襯底的上方生長N型外延層；

步驟2，在晶體的N型外延層內制作出深溝槽，并在深溝槽的槽壁上生 長具有一定厚度的厚氧化層；

步驟3，在晶體的深溝槽的槽中沉積金屬或多晶硅作為良導體；即

步驟3.1，在生長有厚氧化層的深溝槽的槽中填充源極多晶硅；

步驟3.2，蝕刻晶體上表面，以形成源極多晶硅結構；

步驟3.3，在源極多晶硅和N型外延層之間的厚氧化層內挖出柵極溝槽， 該柵極溝槽在靠近源極多晶硅的一側留存有一定厚度的厚氧化層，柵極溝槽 在靠近N型外延層的一側則挖到N型外延層處；

步驟3.4，在柵極溝槽外側的N型外延層內生長縱向延伸的柵極氧化層；

步驟3.5，在柵極溝槽內填充柵極多晶硅；

步驟4，從晶體的上表面向下擴散推結，并在柵極氧化層的外側形成體 區P；

步驟5，再次從晶體的上表面向下擴散推結，并在柵極氧化層的外側、 體區P的正上方形成源區N+；

步驟6，在晶體的上表面沉積硼磷硅玻璃；

步驟7，在硼磷硅玻璃和源區N+內光刻出接觸孔；

步驟8，在接觸孔的底部注入硼離子，形成P+區；

步驟9，在P+區的上方、源區N+的外側填充鎢塞；

步驟10，對晶體的進行蒸鋁操作，以在該晶體的上表面形成源極；

步驟11，減薄晶體的N+襯底，并在減薄的N+襯底下表面背金形成漏極。