[發明專利]垂直雙擴散金屬氧化物半導體器件及其制備方法

在審

• 申請號: 201610798250.3
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN107785427A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 張新;李巍;王榮華
• 申請（專利權）人: 無錫華潤華晶微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司11332
• 代理人: 張海英,林波

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體器件及其制備方法。

背景技術

功率半導體器件是實現電能轉換和控制必不可少的核心器件。隨著節能減排、綠色環保理念的確立與推進，功率半導體的重要性日益提高，應用前景越來越廣闊。國家已將促進新型電力電子芯片和器件的產業發展作為重要戰略目標。

垂直雙擴散金屬氧化物半導體(Vertical Double-diffused Mental Oxide Semiconductor，VDMOS)器件，有輸入阻抗高、驅動功率低、開關速度快、熱穩定性好等優點，成為目前應用最為廣泛的新型功率器件。在開關電源中用VDMOS作為開關器件，提高了工作頻率。開關電源的工作頻率越高，體積和重量也就越小。但提高開關電源的工作頻率則要求VDMOS有高的開關速度，同時，VDMOS在開關過程中的功率損耗即電源的效率也與其開關速度密切相關。VDMOS的開關速度主要由它的本征電容和寄生電容決定，電容的充放電過程是限制其開關速度的主要因素，尤其是反向傳輸電容，它的密勒效應對器件的開關特性有重要影響，甚至對開關速度起支配作用。因此，在VDMOS設計中減小反向傳輸電容就顯得格外重要。

常規VDMOS器件由于柵極覆蓋面積大，反向傳輸電容較大，開關功耗大。目前減少反向傳輸電容的常用方法是采用分裂柵結構，其是在常規結構上刻蝕掉N摻雜區中間的部分硅柵，反向傳輸電容較常規結構降低很多，但由于刻蝕 掉了表面的硅柵，器件的耐壓會降低。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體器件及其制備方法，減小了器件的反向電容和開關時間，并且提高了器件的耐壓特性。

第一方面，本發明實施例提供了一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體器件的制備方法，該方法包括：

提供第一導電類型的襯底；

在所述襯底的上方形成第一導電類型的外延層；

在所述外延層的上方形成分裂柵結構，所述分裂結構包括第一分裂柵區和第二分裂柵區，所述第一分裂柵區和第二分裂柵區之間形成中間開口結構，所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區的外側形成外側開口結構，所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區均包括第一絕緣層和設置在所述第一絕緣層上方的多晶體硅層；

以所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區為掩膜，在所述外延層的上部形成第二導電類型的第一摻雜區和第二摻雜區，所述第一摻雜區位于所述中間開口結構的下方，所述第二摻雜區位于所述外側開口結構的下方；

在所述外延層的上方形成第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區；

去除所述第一摻雜區和所述第二摻雜區上方的第二絕緣層，以露出所述第一摻雜區和所述第二摻雜區；

在所述第一摻雜區、所述第二摻雜區上方和剩余的所述第二絕緣層的表面 形成源區金屬層，以及在與所述襯底的下方形成漏區金屬層。

可選地，所述第一摻雜區為第二導電類型的重摻雜區。

可選地，在所述第二摻雜區中形成第一導電類型的重摻雜區，所述第一導電類型的重摻雜區位于所述第二摻雜區上部。

可選地，在所述第二摻雜區上部邊緣形成第二導電類型的重摻雜區。

可選地，所述第一導電類型為P型，所述第二導電類型為N型；或者，所述第一導電類型為N型，所述第二導電類型為P型。

第二方面，本發明實施例提供了一種垂直雙擴散金屬氧化物半導體器件，包括：

第一導電類型的襯底；

第一導電類型的外延層，位于所述襯底的上方；

分裂柵結構，位于所述外延層的上方，包括第一分裂柵區和第二分裂柵區，所述第一分裂柵區和第二分裂柵區之間為中間開口結構，所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區的外側為外側開口結構，所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區均包括第一絕緣層和設置在所述第一絕緣層上方的多晶硅層；

所述外延層的上部表面為第二導電類型的第一摻雜區和第二摻雜區，所述第一摻雜區位于所述中間開口結構的下方，所述第二摻雜區位于所述外側開口結構的下方；

所述第一分裂柵區和所述第二分裂柵區的上方為第二絕緣層；

在所述第一摻雜區、所述第二摻雜區上方和所述第二絕緣層的表面為源區金屬層，以及在與所述襯底的下方為漏區金屬層。

可選地，所述第一摻雜區為第二導電類型的重摻雜區。

可選地，所述第二摻雜區中為第一導電類型的重摻雜區，所述第一導電類型的重摻雜區位于所述第二摻雜區上部。