[發明專利]一種金屬-氧化物半導體場效應晶體管的結構和制造方法

在審

• 申請號: 201510025362.0
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN105633155A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 肖勝安
• 申請（專利權）人: 肖勝安
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種金屬-氧化物半導體場效應晶體管的結構；本發明還涉及一種金屬-氧化物半導體場效應晶體管的制造方法。

背景技術

低壓功率金屬-氧化物半導體場效應晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)由于能耗低，驅動簡單、可適用于高頻領域等優點，廣泛應用于電源、計算機及外圍設備(如軟硬盤驅動器、打印機、掃描器等)、消費類電子產品、通信裝置、汽車電子及工業控制中。在很多情況下，功率MOSFET工作于開關狀態，其導通損耗和開關損耗非常重要。由于MOSFET常常應用在感性負載的電路中，在開關過程中需要耐受較大的電流過沖和電壓過沖，在保證低的功率損耗的同時，需要保證器件的可靠性。因此在保持同樣擊穿電壓的條件下，減少其導通電阻和開關能耗，并提高器件的抗沖擊能力是該技術領域一直追求的目標。

功率MOSFET一般由電荷流動區和終端區構成，電荷流動區中由很多重復的元胞組成(如圖1中點線方框中的部分就是一個元胞)。由于溝槽柵MOSFET器件(參見圖1)元胞集成度高，沒有平面柵MOSFET的結型場效應管(junctionfieldeffecttransistor，JFET)區等，易于得到更低的導通電阻，已經成為了功率MOSFET的主流技術。

如圖1所示的N型MOSFET器件中(對應于權利要求的描述，第一種導電類型是N型，第二種導電類型為P型)，元胞結構中至少包括：背面金屬10，N+襯底1-1，N型漂移區1-2，溝槽3，柵氧化膜4，多晶硅5，P型阱2-1，P+(高濃度P)注入區2-2，N+(高濃度N)源區6，介質膜7，接觸孔8，正面金屬9。

器件的總的導通電阻

Ron＝R_cs+R_N++R_ch+R_a+R_d+R_sub+R_cd

R_cs為源接觸電阻，R_N+為源區電阻，R_ch為溝道電阻，R_a為積累區電阻，R_d為漂移區電阻，R_sub為N+襯底電阻，R_cd為漏極接觸電阻。

通常，R_cs，R_cd通過接觸孔的面積和接觸孔工藝的優化使其減小，R_sub通過采用超低電阻率的襯底(如N型襯底，電阻率為0.001-0.003歐姆.厘米)和采用最薄的襯底厚度(如將硅片減薄到60-200微米)來優化，R_ch通過采用高集成度和溝道設計優化，R_a和R_d通過襯底上外延的厚度和電阻率來優化，R_N+通常很小，可以忽略。

在現有的溝槽柵器件中，為了得到最小的導通電阻，一般會在高濃度摻雜襯底上淀積外延層(作為漂移區承受電壓)，圖2-1是圖1中沿AA’方向的在不同區域中的雜質類型和濃度分布示意圖，圖中X軸表示沿AA’方向的各個區域，Y軸表示對應區域的雜質濃度，雜質類型也在圖上示出(圖中的N，P就表示所在區域的雜質類型)。圖2-2是圖1中沿BB’方向的在不同區域中的雜質類型和濃度分布示意圖，圖中X軸表示沿BB’方向的各個區域，Y軸表示對應區域的雜質濃度，雜質類型也在圖上示出(圖中的N，P就表示所在區域的雜質類型)。