[實用新型]具有積累效應的場效應晶體管

有效

• 申請號: 201420160476.7
• 申請日: 2014-03-31
• 公開（公告）號: CN203787436U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 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: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06
• 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

本實用新型屬于半導體技術領域，具體涉及具有積累效應的場效應晶體管。?

背景技術

功率MOS管在承擔反壓時主要由外延層空乏后形成的本征半導體來承壓。由于外延層的電阻率較大，使得Ron較大，導致外延層電阻占整體導通電阻的比例偏大。因此，通過有效改善外延層電阻，能進一步降低Ron。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。類似超級結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。?

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供具有積累效應的場效應晶體管，其能夠在達到Super?Junction和3D結構相同作用的同時，降低了工藝難度。?

為解決上述問題，本實用新型是通過以下技術方案實現的：?

具有積累效應的場效應晶體管，其場效應晶體管本體主要由襯底層、n+層、外延層、硼離子區、氧化層、良導體、P-body區域、源區N+、P+區、金屬塞、硼磷硅玻璃、金屬薄膜和背金金屬層組成。其中n+層位于襯底層的上方，外延層位于n+層的上方；外延層內開設有從外延層上部垂直延伸到外延層下部的溝槽，硼離子區設置在溝槽的底部外側，氧化層附著在溝槽內側的側壁和底部上，良導體填充在附有氧化層的溝槽內；P-body區域置于外延層上方、溝槽的外側；源區N+置于P-body區域的上方、溝槽的外側；源區N+內開設有從源區N+上部垂直延伸到源區N+下部的接觸孔，P+區設置在接觸孔的底部外側，在接觸孔內填充金屬塞；硼磷硅玻璃覆蓋在源區N+和良導體的正上方；金屬薄膜覆蓋在金屬塞和硼磷硅玻璃的正上方；背金金屬層覆于襯底層的底部。良導體形成場效應晶體管本體的柵極，金屬薄膜形成場效應晶體管本體的源極，背金金屬層形成場效應晶體管本體的漏極。?

上述溝槽底部生長的氧化層的厚度厚于溝槽側壁生長的氧化層的厚度。?

與現有技術相比，本實用新型在達到Super?Junction和3D結構相同作用的同時，降低了工藝難度。關鍵點是形成3D結構，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，在承受反壓時，利用溝槽間有效距離形成全部空乏區，實現可承受較高反壓的結構。縮小外延層的厚度，同時可增加外延濃度，降低外延電阻率，保證在較薄的外延層情況下能夠承擔較高反壓，并實現導通時較低的內阻；也可在溝槽底部通過注入硼離子，在溝槽底部形成一P型區域，加上溝槽底部的厚氧化層，一方面保證承擔反壓，另一方面可以大幅消除Gate和Drain之間的電容，可以大幅減少Gate開關時的充電時間(柵極電荷密度(Qg)可以大幅降低)，從而提高了MOS管的開關速度。加之利用了壁壘累積效應，在Gate加電壓時溝槽外壁聚集自由電荷，形成一層高濃度的導電通道，電流經此通道導通，不須經過電阻較高的外延層，從而進一步降低了導通時的內阻(Ron)。?

附圖說明

圖1為現有三維結構場效應晶體管的剖視圖。?

圖2為本實用新型所的具有積累效應的場效應晶體管的剖視圖。?

具體實施方式

一種具有積累效應的場效應晶體管的生產方法，包括如下步驟：?

(1)對晶體預擴散，使得下部濃度相對高的襯底層向上部濃度相對低的外延層擴散，并在襯底層和外延層之間形成n+層。?

(2)在晶體上制作溝槽，并在晶體的溝槽內生長二氧化硅氧化層。?

(2.1)在所得晶體的上光刻溝槽圖形。其中光刻可以采用負光刻方式或正光刻方式。?

(2.1.1)根據溝槽圖形在晶體上蝕刻出溝槽。?

(2.1.2)在溝槽底部注入硼離子，形成硼離子區。其中光刻可以采用負光刻方式或正光刻方式兩種方案可選。?

(2.2)在溝槽底部、溝槽側壁和晶體上表面生長二氧化硅氧化層。在本實施例中，溝槽底部生長的氧化層的厚度厚于溝槽側壁和晶體上表面生長的氧化層的厚度。?

(3)在晶體的溝槽中沉積金屬或多晶硅作為良導體。?