[發明專利]帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201810725459.6
• 申請日: 2018-07-04
• 公開（公告）號: CN108899282B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 張帥;黃昕
• 申請（專利權）人: 濟南安海半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/06;H01L29/78
• 代理公司: 上海大視知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31314
• 代理人: 蔡沅

本發明涉及一種帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管及其制造方法，屬于半導體技術領域。采用了本發明的制造方法，在N?EPI內埋下一層N?埋區和P?埋區，N?埋區主要用于降低通路電阻，P?埋區用于輔助N?埋區在關斷狀態下的耗盡，從而形成電荷平衡結構，進而將縱向器件的漏極通過N?埋層和N?溝槽引出至器件上表面，形成平面器件，可以更好地集成于電路中。且本發明的帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管的生產工藝簡便，成本相對低廉，應用范圍也相當廣泛。

技術領域

本發明半導體技術領域，特別涉及場效應晶體管技術領域，具體是指一種帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管及其制造方法。

背景技術

隨著電子信息技術的迅速發展，特別是像時尚消費電子和便攜式產品的快速發展，金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)等功率器件的需求量越來越大，MOSFET主要分為橫向和縱向兩種，橫向MOSFET的明顯優勢是其較好的集成性，可以更容易集成到現有技術的工藝平臺上，但由于其耐壓的漂移區在表面展開，顯示出了其最大的不足，占用的面積較大，面積代表成本，耐壓越高的器件，劣勢越明顯。而縱向MOSFET的結構如圖1所示，可以很好地避免這一問題，因此，超高壓的分立器件仍然以縱向為主。

然而，隨著應用電壓的不斷增大，導通電阻相對于擊穿電壓呈現2.5次方指數增大，導通電阻大小就決定承受電流能力的大小，進而決定了器件的面積，從而影響成本，在不改變襯底材料的情況下，電荷平衡的概念的引入使得導通相同電壓應用下的導通電阻可以得到很大程度的降低，電荷平衡的概念，應用到橫向器件，就是我們所說的降低表面電場的RESURF技術，若應用于縱向器件，其實就是我們所熟知的超結技術。如何利用該RESURF技術在縱向溝槽柵結構的器件中實現電荷平衡結構成為本領域亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是克服了上述現有技術中的缺點，在N-EPI內埋下一層N-Bury區和P-Bury區，N-Bury區主要用于降低通路電阻，P-Bury區用于輔助N-Bury區在關斷狀態下的耗盡，從而形成帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管，且本發明的器件生產工藝簡便，成本相對低廉，應用范圍也相當廣泛。

為了實現上述的目的，本發明的帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管的制造方法包括以下步驟：

(1)在P-襯底上注入磷，形成N-埋層；

(2)在所述的N-埋層上生長N-外延層；

(3)在器件頂部之上定義有源區，并在器件內設置隔離區；

(4)形成自器件頂部至所述N-埋層的N-溝槽，引出所述N-埋層，作為漏極；

(5)在器件頂部形成溝槽柵，作為柵極；

(6)形成位于所述N-外延層中的P-埋區和N-埋區；

(7)在相鄰兩個所述溝槽柵之間進行P-體區注入，并退火，形成HVPB區域；

(8)在所述的HVPB區域內沿所述的溝槽柵進行N+注入，并利用后段工藝，形成源極。

該帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管的制造方法中，器件包括兩個隔離區和兩個N-溝槽，所述的兩個N-溝槽分別設置于所述的兩個隔離區的外側。

該帶有電荷平衡結構的溝槽柵場效應晶體管的制造方法中，所述的步驟(5)具體包括以下步驟：

(51)在所述的兩個隔離區之間刻蝕柵極溝槽；

(52)高溫修復所述柵極溝槽的界面；

(53)淀積氧化層覆蓋所述的柵極溝槽；

(54)在所述的柵極溝槽內進行多晶硅淀積；

(55)去除多余的氧化層及多晶硅，形成溝槽柵。