[發(fā)明專利]一種外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811011937.3
• 申請日: 2018-08-31
• 公開（公告）號: CN108922852A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范捷;萬立宏;王紹榮
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇麗雋功率半導(dǎo)體有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/49;H01L29/51;H01L29/78
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發(fā)明公開了一種外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件及其制作方法，涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，該制作方法在常規(guī)制作方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，使得制作得到的功率器件在傳統(tǒng)功率器件的基礎(chǔ)上采用了外延本征硅、氮氧化硅、氮化硅、氧化硅和半絕緣多晶硅構(gòu)成的多層復(fù)合柵結(jié)構(gòu)，溝道的不同位置用不同結(jié)構(gòu)柵極，通過創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料匹配降低了器件溝道區(qū)的漏電，降低缺陷密度，從而降低了柵極缺陷和寄生電容，提升了制作得到的功率器件的產(chǎn)品性能和可靠性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件及其制作方法。

背景技術(shù)

VDMOS(垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的漏極和源極分別在器件的兩側(cè)，使得電流在器件內(nèi)部垂直流通，增加了電流密度，改善了額定電流，單位面積的導(dǎo)通電阻也較小，是一種用途非常廣泛的功率器件。

VDMOS最重要的性能參數(shù)是工作損耗，VDMOS的工作損耗包括導(dǎo)通損耗、截止損耗和開關(guān)損耗三部分，其中，導(dǎo)通損耗由導(dǎo)通電阻決定，截止損耗受反向漏電流大小影響，開關(guān)損耗是指器件開關(guān)過程中寄生電容充放電帶來的損耗。在VDMOS工作狀態(tài)下，導(dǎo)通損耗的很大一部分是柵極漏電產(chǎn)生的，柵極由于需要承受一定的工作電壓，無法避免出現(xiàn)柵極漏電，柵極漏電除了會增加器件的導(dǎo)通損耗外，還會對器件的可靠性造成影響(漏電流會影響柵氧質(zhì)量)。開關(guān)損耗由寄生電容大小決定，寄生電容可以分為柵源電容、柵漏電容和源漏電容三部分，其中柵漏電容對器件的開關(guān)損耗影響最大，柵漏電容可以分為氧化層電容和耗盡層電容兩部分，氧化層電容受柵氧厚度影響，耗盡層電容受工藝和器件結(jié)構(gòu)影響較大。如圖1示出了常規(guī)的VDMOS的結(jié)構(gòu)示意圖，溝道區(qū)域的柵氧直接影響柵極漏電，JFET區(qū)域的柵氧影響寄生電容，柵氧結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)對VDMOS的工作損耗有較大影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件及其制作方法，通過該制作方法制作得到的功率器件采用多層結(jié)構(gòu)柵極，通過溝道的不同位置用不同的結(jié)構(gòu)柵極，降低了柵極缺陷和寄生電容，提升了產(chǎn)品性能和可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件的制作方法，該方法包括：

提供襯底，在襯底上生長外延層，在外延層上制作具有氧化硅制備窗口的氮化硅層；

在氧化硅制備窗口中熱氧化形成氧化硅層，氮化硅層和氧化硅層構(gòu)成復(fù)合硅層；

在復(fù)合硅層上生長半絕緣多晶硅層，并通過光刻和刻蝕工藝對半絕緣多晶硅層和復(fù)合硅層進(jìn)行刻蝕，形成填充窗口；

在笑氣氣氛下進(jìn)行高溫氮化形成氮氧化硅層，并通過光刻和刻蝕工藝進(jìn)行刻蝕直至暴露出填充窗口中的外延層以及半絕緣多晶硅層；

在填充窗口中的外延層上外延生長本征硅，復(fù)合硅層、半絕緣多晶硅層以及填充窗口中的氮氧化硅層和本征硅構(gòu)成復(fù)合柵結(jié)構(gòu)；

在復(fù)合柵結(jié)構(gòu)上生長多晶硅層，并通過光刻和刻蝕工藝對多晶硅層和復(fù)合柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行刻蝕，形成體區(qū)窗口；

通過體區(qū)窗口完成體區(qū)離子的注入和驅(qū)入形成體區(qū)，并通過體區(qū)窗口完成源區(qū)離子的注入和驅(qū)入形成源區(qū)；

生長介質(zhì)層，并在器件的外表面形成金屬層制作得到外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件。

其進(jìn)一步的技術(shù)方案為，制作方法中的刻蝕工藝采用干法刻蝕工藝。

一種外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件，該功率器件使用上述制作方法制作得到，該外延復(fù)合柵結(jié)構(gòu)功率器件包括：

襯底，以及設(shè)置在襯底表面的外延層；

設(shè)置在外延層內(nèi)部的體區(qū)，以及設(shè)置在體區(qū)內(nèi)部的源區(qū)；