[發明專利]超結結型場效應晶體管及其制作方法

在審

• 申請號: 202110274453.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113054000A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 朱袁正;黃薛佺;楊卓
• 申請（專利權）人: 無錫新潔能股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/808;H01L21/337
• 代理公司: 無錫市興為專利代理事務所(特殊普通合伙) 32517
• 代理人: 屠志力

本發明提供一種超結結型場效應晶體管，包括：漏極金屬，在漏極金屬上設有第一導電類型硅襯底，在第一導電類型硅襯底上設有第一導電類型外延層，在第一導電類型外延層內設有互相間隔的第一導電類型柱與第二導電類型柱，在第二導電類型柱的表面設有第二導電類型體區，在第二導電類型體區內設有重摻雜的第二導電類型柵極，柵極金屬與重摻雜的第二導電類型柵極連接，在第一導電類型柱的表面設有重摻雜的第一導電類型源極，源極金屬與重摻雜的第一導電類型源極連接，柵極金屬和源極金屬之間設有隔離氧化層，柵極金屬與重摻雜的第二導電類型柵極的接觸面為第一上表面，源極金屬與重摻雜的第一導電類型源極的接觸面為第二上表面，所述第二上表面高于第一上表面。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制作方法，尤其是一種基于超結理論的結型場效應晶體管及其制造方法。

背景技術

超結結構將普通PN結引入到功率器件的耐壓層中，在耐壓層內部引入顯著的二維場效應，這種復雜場調制能極大降低器件表面電場峰值并優化了體內場分布。由于超結的上述二維場調制效應，功率器件能在相同耐壓下獲得更低的比導通電阻（即器件單位面積導通電阻）。

結型場效應晶體管（Junction Field-Effect Transistor，JFET）是一種具有放大功能的三端有源器件，其工作原理就是通過電壓改變溝道的導電性來實現對輸出電流的控制，與表面型MOSFET不同的是，JFET的溝道處于半導體內部，溝道中的載流子不受半導體表面效應的影響，因此遷移率較高，噪聲較低。

JFET器件的耐壓原理和MOSFET一致，都是通過PN結反偏形成耗盡區來承擔高壓。因此，若將超結技術引入到JFET器件，可以實現JFET器件的導通壓降和耐壓的最佳折衷。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中存在的JFET器件比導通電阻過大的問題，提供一種超結結型場效應晶體管及其制造方法，該器件制造方法與現有半導體工藝兼容。

為實現以上技術目的，本發明采用的技術方案是：

作為本發明的第一方面，提供一種超結結型場效應晶體管，包括：

漏極金屬，在所述漏極金屬上設有第一導電類型硅襯底，所述第一導電類型硅襯底與漏極金屬的接觸面為下表面，在所述第一導電類型硅襯底上設有第一導電類型外延層，在第一導電類型外延層內設有互相間隔的第一導電類型柱與第二導電類型柱，在所述第二導電類型柱的表面設有第二導電類型體區，在所述第二導電類型體區內設有重摻雜的第二導電類型柵極，柵極金屬與所述重摻雜的第二導電類型柵極連接，在所述第一導電類型柱的表面設有重摻雜的第一導電類型源極，源極金屬與所述重摻雜的第一導電類型源極連接，所述柵極金屬和源極金屬之間設有隔離氧化層，其主要改進之處在于：

所述柵極金屬與所述重摻雜的第二導電類型柵極的接觸面為第一上表面，所述源極金屬與所述重摻雜的第一導電類型源極的接觸面為第二上表面，所述第二上表面高于第一上表面。

進一步地，對于N型溝道的超結結型場效應晶體管，所述第一導電類型為N型，所述第二導電類型為P型；對于P型溝道的超結結型場效應晶體管，所述第一導電類型為P型，所述第二導電類型為N型。

進一步地，所述第二上表面與第一上表面的高度差為0.5μm～5μm。

作為本發明的第二方面，提供一種超結結型場效應晶體管的制作方法，包括如下步驟：

步驟一：選取第一導電類型硅襯底材料并外延生長第一導電類型外延層；

步驟二：在所述第一導電類型外延層的第二上表面選擇性刻蝕出深溝槽；

步驟三：淀積第二導電類型硅，將上述深溝槽填滿，形成互相間隔的第一導電類型柱與第二導電類型柱；然后去除第二上表面上方的結構；

步驟四：在所述第一導電類型外延層的第二上表面選擇性刻蝕出淺溝槽，淺溝槽底部即為第一上表面；

步驟五：利用掩膜窗口，借助離子注入的方式，在第一上表面注入第二導電類型雜質并熱退火，形成第二導電類型體區；