[發明專利]溝槽型場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201410837525.0
• 申請日: 2014-12-24
• 公開（公告）號: CN104465780B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發明（設計）人: 韓健;邵向榮
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 郭四華

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種溝槽型場效應晶體管；本發明還涉及一種溝槽型場效應晶體管的制造方法。

背景技術

隨著功率電子電路對工作開關頻率的要求越來越高，器件需要在較高的頻率下工作，傳統功率晶體管由于開關速度較低，已經不能滿足發展的要求。功率場效應管以其開關速度快、頻率性能好、輸入阻抗高、驅動功率小、溫度特性好、無二次擊穿問題等優點，在高頻應用范圍內將電力電子帶入了一個新的階段。

在低壓和超低壓應用方向中，由于耐壓要求不是很高，所以外延層可以做的較薄或者摻雜濃度可以較高，因此溝道電阻對通態電阻產生的影響相對增大。因此溝槽型場效應晶體管憑借著較低的導通電阻在低壓范圍內得到了普遍應用。

如圖1所示，是現有溝槽型場效應晶體管的示意圖；現有溝槽型場效應晶體管由多個原胞結構并聯形成，包括：

N型襯底101以及形成于所述襯底101頂部表面的N型輕摻雜外延層102。

P阱105，形成于所述外延層102的頂部區域。

N型重摻雜的源區106，形成于所述P阱105的頂部區域。

多個柵溝槽，所述柵溝槽穿過所述源區106和所述P阱105并進入到所述P阱105底部的所述外延層102內；在所述柵溝槽的側面和底部表面形成有柵介質層如柵氧化層103，在所述柵溝槽內部填充有多晶硅柵104，所述多晶硅柵104側面覆蓋整個所述P阱105的縱向深度且被所述多晶硅柵104側面覆蓋的所述P阱105的表面用于形成連接所述源區106和所述外延層102的溝道；和一個所述溝道對應的所述多晶硅柵104、所述源區106和所述外延層102形成一個所述原胞結構。

層間膜108覆蓋在所述源區106和多晶硅柵104的頂部表面。所述源區106和所述P阱105需要通過接觸孔107引出，在現有技術中，兩個相鄰溝槽之間共用一個所述接觸孔107，所述接觸孔107需要穿過所述源區106和底部的所述P阱105接觸。所述接觸孔107的頂部和正面金屬層109接觸引出源極。柵極也通過位于原胞區域外的接觸孔107和正面金屬層109引出。在所述襯底101的背面形成有由背面金屬層110組成的漏極。

從圖1可以看出，現有器件的源區106和P阱105需要通過接觸孔107和正面金屬層108連接并實現源極的引出，因為形成接觸孔107除了本身具有一定的尺寸大小要求外，還需要采用光刻刻蝕工藝形成，光刻刻蝕工藝有一定的對準要求，不僅工藝復雜，而且無法實現尺寸的縮小，所以接觸孔107的存在會使得各原胞也即各柵溝槽之間的間距無法縮小，使得原胞尺寸變大，器件的溝道密度變小，器件的導通電阻也會同時變小。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溝槽型場效應晶體管，能縮小原胞尺寸、提高溝道密度、降低導通電阻，還能降低工藝成本。為此，本發明還提供一種溝槽型場效應晶體管的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的溝槽型場效應晶體管包括：

N型襯底以及形成于所述襯底頂部表面的N型輕摻雜外延層。

P阱，形成于所述外延層的頂部區域。

N型重摻雜的源區，形成于所述P阱的頂部區域。

多個柵溝槽，所述柵溝槽穿過所述源區和所述P阱并進入到所述P阱底部的所述外延層內；在所述柵溝槽的側面和底部表面形成有柵介質層，在所述柵溝槽底部填充有多晶硅柵、頂部填充有層間膜，所述多晶硅柵側面覆蓋整個所述P阱的縱向深度且被所述多晶硅柵側面覆蓋的所述P阱的表面用于形成連接所述源區和所述外延層的溝道；和一個所述溝道對應的所述多晶硅柵、所述源區和所述外延層形成一個所述原胞結構。

各所述原胞結構的所述源區之間形成有所述P阱的接出區域，所述接出區域的頂部表面形成有P型重摻雜的P阱引出區，所述P阱引出區底部保持為所述P阱的摻雜條件。

在所述源區、所述P阱引出區和所述層間膜的表面形成有由正面金屬層組成的源極，所述源極的正面金屬層直接同時接觸所述源區和所述P阱引出區。

在所述襯底的背面形成有由背面金屬層組成的漏極。

進一步的改進是，在橫向結構上，各所述柵溝槽呈條形結構且平行排列，各所述接出區域也呈條形結構且平行排列，各所述接出區域的條形結構和所述柵溝槽的條形結構垂直。

為解決上述技術問題，本發明提供的溝槽型場效應晶體管的制造方法包括如下步驟：

步驟一、在N型襯底上下形成N型輕摻雜外延層。

步驟二、采用光刻工藝定義出柵溝槽區域并采用干法刻蝕工藝挖出柵溝槽。