[發(fā)明專利]一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管及其制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410514651.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN105529262A
• 公開（公告）日: 2016-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫曉儒;周宏偉;阮孟波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無錫華潤(rùn)華晶微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06;H01L29/36
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 路凱;胡彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化 物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管及其制作方法。

背景技術(shù)

垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(VDMOS)因具有開關(guān)損耗小、輸入 阻抗高、驅(qū)動(dòng)功率小、頻率特性好、跨導(dǎo)高度線性等優(yōu)點(diǎn)，被越來越廣泛地應(yīng) 用在模擬電路和驅(qū)動(dòng)電路中，尤其是高壓功率部分。

如圖1所示，為傳統(tǒng)的VDMOS器件的結(jié)構(gòu)剖面圖，包括N型半導(dǎo)體襯底101， 位于襯底101上方的漂移層102，位于漂移層102表面的柵極G，柵極G包括柵 氧化層105及依次位于柵氧化層105上方的多晶硅層106和柵極金屬層107，位 于柵極G兩側(cè)漂移層102內(nèi)的P型阱區(qū)103，位于P型阱區(qū)103內(nèi)的N型源區(qū) 104，位于N型源區(qū)104表面的源極金屬層108以及位于襯底100背面的漏極金 屬層109。傳統(tǒng)的VDMOS器件的導(dǎo)通電阻主要是漂移層102的電阻，漂移層102 的耐壓能力由其厚度和摻雜濃度決定。為了降低導(dǎo)通電阻，需要減薄VDMOS漂 移層102的厚度，或者提高漂移層102的摻雜濃度，但這會(huì)導(dǎo)致VDMOS耐壓的 降低。傳統(tǒng)的VDMOS的導(dǎo)通電阻隨耐壓的增長(zhǎng)受硅極限的限制，稱為“硅限”， 導(dǎo)通電阻隨著耐壓成2.5次方的關(guān)系增加。由此可見，傳統(tǒng)VDMOS器件具有導(dǎo) 通電阻高的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明提供了一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管及其制 作方法，以降低器件的導(dǎo)通電阻。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的 制作方法，包括如下步驟：

提供第一導(dǎo)電類型襯底；

在所述第一導(dǎo)電類型襯底上方形成第一外延層，所述第一外延層的導(dǎo)電類 型為第一導(dǎo)電類型，所述第一外延層具有第一電阻率；

在所述第一外延層上方形成交替相間的第一導(dǎo)電類型柱區(qū)和第二導(dǎo)電類型 柱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型柱區(qū)位于所述第一導(dǎo)電類型柱區(qū)的兩側(cè)，所述第一導(dǎo) 電類型柱區(qū)具有第二電阻率，所述第二電阻率小于所述第一電阻率；

在所述第一導(dǎo)電類型柱區(qū)上方形成第三外延層，所述第三外延層的導(dǎo)電類 型為第一導(dǎo)電類型，所述第三外延層具有第三電阻率，以及在所述第二導(dǎo)電類 型柱區(qū)上方形成第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)與所述第二導(dǎo)電類 型柱區(qū)相連，所述第三電阻率等于所述第二電阻率；

在所述第三外延層上表面形成柵極區(qū)；

在所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型源區(qū)；

在所述柵極區(qū)上方形成柵極金屬層，在所述第一導(dǎo)電類型源區(qū)上方形成源 極金屬層，在所述第一導(dǎo)電類型襯底下方形成漏極金屬層。

進(jìn)一步地，所述第一外延層的厚度為10～30微米，所述第一電阻率為5～ 20歐姆·厘米，所述第一導(dǎo)電類型柱區(qū)的厚度為15～40微米，所述第二電阻率 為2～10歐姆·厘米。

進(jìn)一步地，所述第三外延層的厚度為5～10微米，所述第三外延層的摻雜 離子類型和摻雜濃度與所述第一導(dǎo)電類型柱區(qū)相同。

進(jìn)一步地，所述形成交替相間的第一導(dǎo)電類型柱區(qū)和第二導(dǎo)電類型柱區(qū)的 方法為多次外延法或深槽外延法。

進(jìn)一步地，所述第一導(dǎo)電類型為N型，所述第二導(dǎo)電類型為P型；或所述 第一導(dǎo)電類型為P型，所述第二導(dǎo)電類型為N型。

另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng) 管，所述場(chǎng)效應(yīng)管包括：

第一導(dǎo)電類型襯底；

位于所述第一導(dǎo)電類型襯底下方的漏極金屬層；

位于所述第一導(dǎo)電類型襯底上方的第一外延層，所述第一外延層的導(dǎo)電類 型為第一導(dǎo)電類型，所述第一外延層具有第一電阻率，所述第一電阻率為5～20 歐姆·厘米；

位于所述第一外延層上方的交替相間的第一導(dǎo)電類型柱區(qū)和第二導(dǎo)電類型 柱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型柱區(qū)位于所述第一導(dǎo)電類型柱區(qū)的兩側(cè)，所述第一導(dǎo) 電類型柱區(qū)具有第二電阻率，所述第二電阻率小于所述第一電阻率；

位于所述第一導(dǎo)電類型柱區(qū)上方的第三外延層，所述第三外延層的導(dǎo)電類 型為第一導(dǎo)電類型，所述第三外延層具有第三電阻率，所述第三電阻率等于所 述第二電阻率，以及位于所述第三外延層表面的柵極區(qū)和柵極金屬層；