一種功率晶體管及其制作方法技術

本發明專利技術提供一種功率晶體管及其制作方法，先在漏區與漂移區上制作柵區結構、溝道區及源區，然后對所述外延層進行刻蝕形成深溝槽并對所述深溝槽進行P型離子斜注入形成P型摻雜層，然后對所述深溝槽填充P型外延或絕緣材料形成P型柱體，最后制作隔離層及電極結構以完成制作。本發明專利技術先對深溝槽進行離子斜注入，然后對其填充P型外延或者絕緣材料，可以精確的控制離子注入的濃度和劑量，可獲得寬度較小的P型柱體，有利于器件可靠性和集成度的提高；本發明專利技術也可以對所述深溝槽填充絕緣材料，配合離子斜注入也可以有效增加器件的擊穿電壓，增加N型體區的摻雜濃度，降低導通電阻，而且有利于節約成本。本發明專利技術工藝簡單，適用于工業生產。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于半導體領域，特別是涉及。
技術介紹
功率晶體管一般用于控制功率電子器件合理工作，通過功率電子器件為負載提供大功率的輸出。功率晶體管已廣泛用于控制功率輸出，高頻大功率晶體管的應用電子設備的掃描電路中，如彩電，顯示器，示波器，大型游戲機的水平掃描電路，視放電路，發射機的功率放大器等,亦廣泛地應用到例如對講機,手機的射頻輸出電路，高頻振蕩電路和高速電子開關電路等電路中。一般說來，功率器件通常工作于高電壓、大電流的條件下，普遍具備耐壓高、工作電流大、自身耗散功率大等特點，因此在使用時與一般小功率器件存在一定差別。為了讓開關器件的功能得到良好的發揮，功率半導體場效應晶體管需要滿足兩個基本要求:1、當器件處于導通狀態時，能擁有非常低的導通電阻，最小化器件本身的功率損耗；2、當器件處于關斷狀態時，能擁有足夠聞的反向擊穿電壓。所謂超結功率晶體管，是一種改進型晶體管，在傳統晶體管的低摻雜N型體區中制備具有特定間隔的P型柱。由于P型柱和N型體區之間的電荷補償，超結功率晶體管可以獲得很高的擊穿電壓。P型柱的制備可以提高N型體區的摻雜濃度，而高摻雜的N型體區則可以獲得很低的導通電阻，因此超結器件可以在擊穿電壓和導通電阻之間取得一個很好的平衡。在現有的超結功率晶體管中，P型柱的制作方法一般是在襯底上制作一個深溝槽，然后直接在深溝槽內填充P型外延。這`種做法的缺點是:1、為了讓器件獲得一個較低的導通電阻，需提高N型體區的摻雜濃度，這時，為了提高擊穿電壓，需要把P型柱做得較寬，增大了器件的體積，不利于器件集成度的提高；2、外延的P型柱摻雜濃度和劑量不好控制，降低了器件的可靠性；3、外延P型柱的成本較高，不利于生產。鑒于現有的功率晶體管的以上缺點，提供一種高集成度、高可靠性、低成本的新型功率晶體管實屬必要。
技術實現思路
鑒于以上所述現有技術的缺點，本專利技術的目的在于提供一種功率晶體管，用于解決現有技術中功率晶體管的集成度和可靠性難以提高、制作成本難以降低的問題。為實現上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種功率晶體管的制作方法，至少包括以下步驟:I)提供第一導電類型的半導體襯底，在所述半導體襯底上形成第一導電類型的外延層，于所述外延層內制作柵區結構并在所述外延層中形成第二導電類型層；2)于所述第二導電類型層中形成第一導電類型層；3)刻蝕所述外延層以分別在所述柵區結構的兩側形成深溝槽，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽側壁進行第二導電類型離子注入，形成第二導電類型摻雜層；4)于所述深溝槽內填充第二導電類型材料或絕緣材料，形成第二導電類型的柱體結構；5)于所述第一導電類型層及所述柱體結構表面形成隔離層；6)刻蝕與所述柵區結構兩側具有預設間隔的隔離層、第一導電類型層以露出所述第二導電類型層，然后制備出覆蓋于所述第二導電類型層及隔離層的上電極，使所述上電極同時與所述柵區結構每一側的第二導電類型層及第一導電類型層接觸。在本專利技術的功率晶體管的制作方法所述步驟I)中，先制作掩膜版并刻蝕所述外延層以形成柵區溝槽，然后在所述柵區溝槽內形成柵氧層，接著在所述柵區溝槽內沉積柵極材料，于所述柵極材料表面形成氧化層，并使所述氧化層表面與所述外延層表面處于同一平面，以完成所述柵區結構的制作。作為本專利技術的功率晶體管的制作方法的一個優選方案，所述步驟I)中，通過第二導電類型離子注入以在所述外延層上形成第二導電類型層，且所述第二導電類型層的厚度小于所述柵區結構的深度；所述步驟2)中，通過第一導電類型離子注入以在所述第二導電類型層表面形成第一導電類型層。在本專利技術的功率晶體管的制作方法所述步驟3)中，所述斜注入工藝采用的注入角度為疒30°。在本專利技術的功率晶體管的制作方法中，所述深溝槽的深度大于所述柵區結構的深度。在本專利技術的功率晶體管的制作方法所述步驟4)中，于所述深溝槽內及第一導電類型層表面沉積第二導電類型材料或絕緣材料，然后采用回蝕刻工藝去除所述第一導電類型層表面的第二導電類型材料或絕緣材料，使所述深溝槽內的第二導電類型材料或絕緣材料與所述第一導電類型層處于同一平面，以形成所述第二導電類型的柱體結構。在本專利技術的功率晶體管的制作方法中，所述第一導電類型與第二導電類型互為反型導電類型。在本專利技術的功率晶體管的制作方法中，所述半導體襯底為重摻雜的第一導電類型半導體材料，所述外延層為輕摻雜的第一導電類型半導體材料。本專利技術還提供一種功率晶體管，至少包括:第一導電類型的漏區；第一導電類型的漂移區，結合于所述漏區；第二導電類型的溝道區，結合于所述漂移區；第一導電類型的源區；結合于部分的所述溝道區；柵區結構，包括位于所述源區中部且具有延伸至所述漂移區第一深度的柵區溝槽，環繞于所述柵區溝槽的柵氧層、以及填充于所述柵氧層內的柵極材料；隔離層，覆蓋于所述源區及柵區結構表面；第二導電類型的柱體結構，包括分別位于所述柵區結構兩側且具有縱向延伸至所述漂移區的大于所述第一深度的第二深度的兩個深溝槽、從各深溝槽兩側向所述的漂移區及溝道區延伸且具有預設寬度的第二導電類型摻雜層、以及填充于兩深溝槽內的第二導電類型材料或絕緣材料；上電極，覆蓋于所述隔離層及溝道區表面，且同時與所述源區及溝道區形成電性接觸。在本專利技術的功率晶體管中，所述第一導電類型與第二導電類型互為反型導電類型，且所述漏區為重摻雜的第一導電類型半導體材料，所述漂移區為輕摻雜的第一導電類型半導體材料。如上所述，本專利技術的功率晶體管及其制作方法，具有以下有益效果:在漏區與漂移區上制作柵區結構、溝道區及源區，然后對所述外延層進行刻蝕形成深溝槽并對所述深溝槽進行P型離子斜注入形成P型摻雜層，然后對所述深溝槽填充P型外延或絕緣材料形成P型柱體，最后制作隔離層及電極結構以完成制作。本專利技術先對深溝槽進行離子斜注入，然后對其填充P型外延或者絕緣材料，可以精確的控制離子注入的濃度和劑量，獲得寬度較小的P型柱體，有利于器件可靠性和集成度的提高；本專利技術也可以對所述深溝槽填充絕緣材料，配合離子斜注入也可以有效增加器件的擊穿電壓，增加N型體區的摻雜濃度，降低導通電阻，而且有利于節約成本。本專利技術工藝簡單，與現有的半導體工藝兼容，適用于工業生產。【附圖說明】圖廣圖5顯示為本專利技術的功率晶體管的制作方法步驟I)所呈現的結構示意圖。圖6顯示為本專利技術的功率晶體管的制作方法步驟2)所呈現的結構示意圖。圖疒圖9顯示為本專利技術的功率晶體管的制作方法步驟3)所呈現的結構示意圖。圖10-圖11顯示為本專利技術的功率晶體管的制作方法步驟4)所呈現的結構示意圖。圖12顯示為本專利技術的功率晶體管的制作方法步驟5)所呈現的結構示意圖。 圖13~圖14顯示為本專利技術的功率晶體管的制作方法步驟6)所呈現的結構示意圖。元件標號說明101半導體襯底102外延層103柵區溝槽104柵氧層105柵極材料106第二導電類型層107第一導電類型層108深溝槽109第二導電類型摻雜層110第二導電類型材料或絕緣材料111隔離層112電極【具體實施方式】以下通過特定的具體實例說明本專利技術的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭露的內容輕易地了解本專利技術的其他優點與功效。本專利技術還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應用，本說明書中的各項細節也可以基于不同觀點與應用，在沒有背離本專利技術的精神下進行各種修本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率晶體管的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟：1)提供第一導電類型的半導體襯底，在所述半導體襯底上形成第一導電類型的外延層，于所述外延層內制作柵區結構并在所述外延層中形成第二導電類型層；2)于所述第二導電類型層中形成第一導電類型層；3)刻蝕所述外延層以分別在所述柵區結構的兩側形成深溝槽，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽側壁進行第二導電類型離子注入，形成第二導電類型摻雜層；4)于所述深溝槽內填充第二導電類型材料或絕緣材料，形成第二導電類型的柱體結構；5)于所述第一導電類型層及所述柱體結構表面形成隔離層；6)刻蝕與所述柵區結構兩側具有預設間隔的隔離層、第一導電類型層以露出所述第二導電類型層，然后制備出覆蓋于所述第二導電類型層及隔離層的上電極，使所述上電極同時與所述柵區結構每一側的第二導電類型層及第一導電類型層接觸。

【技術特征摘要】
1.一種功率晶體管的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟: 1)提供第一導電類型的半導體襯底，在所述半導體襯底上形成第一導電類型的外延層，于所述外延層內制作柵區結構并在所述外延層中形成第二導電類型層； 2)于所述第二導電類型層中形成第一導電類型層； 3)刻蝕所述外延層以分別在所述柵區結構的兩側形成深溝槽，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽側壁進行第二導電類型離子注入，形成第二導電類型摻雜層； 4)于所述深溝槽內填充第二導電類型材料或絕緣材料，形成第二導電類型的柱體結構； 5)于所述第一導電類型層及所述柱體結構表面形成隔離層； 6)刻蝕與所述柵區結構兩側具有預設間隔的隔離層、第一導電類型層以露出所述第二導電類型層，然后制備出覆蓋于所述第二導電類型層及隔離層的上電極，使所述上電極同時與所述柵區結構每一側的第二導電類型層及第一導電類型層接觸。2.根據權利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟I)先制作掩膜版并刻蝕所述外延層以形成柵區溝槽，然后在所述柵區溝槽內形成柵氧層，接著在所述柵區溝槽內沉積柵極材料，于所述柵極材料表面形成氧化層，并使所述氧化層表面與所述外延層表面處于同一平面，以完成所述柵區結構的制作。3.根據權利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟I)中，通過第二導電類型離子注入以在所述外延層上形成第二導電類型層，且所述第二導電類型層的厚度小于所述柵區結構的深`度；所述步驟2)中，通過第一導電類型離子注入以在所述第二導電類型層表面形成第一導電類型層。4.根據權利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟3)中，所述斜注入工藝采用的注入角度為疒30°。5.根據權利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述深溝槽的深度...

【專利技術屬性】
技術研發人員：白玉明，
申請(專利權)人：無錫維賽半導體有限公司，
類型：發明
國別省市：