[发明专利]功率IC器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有P沟道型沟槽功率MOS(Metal Oxide Semiconductor： 金属氧化物半导体)晶体管和表层沟道MOS(Metal Oxide Semiconductor：金 属氧化物半导体)晶体管的功率IC(Integrated Circuit：集成电路)器件。

详细来说，本发明涉及一种功率IC器件及其制造方法，该功率IC器件是由 在同一芯片内形成有P沟道型沟槽功率MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶体 管和用于控制该P沟道型沟槽功率MOS的表层沟道MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶体管的器件。该P沟道型沟槽功率MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶体管主要用于高电压、大电流的开关以用于电源供给、电源 切换，或用于继电器的负载切换等。

在此，“表层沟道MOS晶体管”是指，沟道电流的流动方向与芯片表面平 行的MOS晶体管。

背景技术

为了控制和管理电源，用于处理大电流和高电压的功率MOS(Metal Oxide Semiconductor)晶体管及其控制电路被集成化，功率IC(Integrated Circuit：半 导体集成电路)器件也随之取得了进步。

上述功率IC器件在其特性上要求制造成本低、导通电阻低和处理速度快。 功率IC器件在被用于高驱动电路时，仅容许在导通时出现极小的压降，因此， 为实现极小的压降，则需要上述导通电阻较低。

对此，如图10所述，在专利文献1中揭示了一种由DMOS(Double Diffused Metal Oxide Semiconductor：双重扩散MOS)晶体管和表层沟道MOS晶体管所 集成得到的功率IC器件的结构，其中，DMOS晶体管为功率MOS晶体管，表层 沟道MOS晶体管被利用为该DMOS晶体管的控制电路。该表层沟道MOS晶体管 通过MOS晶体管的通用制造技术形成。即，该表层沟道MOS晶体管的结构为： 在芯片的表层依次沉积阱、源极、漏极、栅极绝缘膜以及栅极。

在此，为满足上述特性要求之一的低制造成本，需利用P沟道型功率MOS 晶体管来作为功率IC器件中的功率MOS晶体管。其原因在于，N沟道型功率 MOS晶体管在接通时需有过载驱动电路(栅极升压电路)，该过载驱动电路用 于提供高于电源电压的栅极电压，而P沟道型功率MOS晶体管不需要栅极升压 电路。

专利文献1：美国专利第4795716号说明书(1989年1月3日专利)

专利文献2：日本国专利申请公开特开2004--356114号公报，公开日：2004 年12月16日)

专利文献3：日本国专利申请公开特开2004-200672号公报，公开日：2004 年7月15日)

非专利文献1：佐藤等(K.Sato et al.)，“氢氧化钾蚀刻后的单晶硅表面 的粗糙度”(“Roughening of single-crystal silicon surface etched by KOH water solution”)，“传感器和驱动器A，物理”(Sensors and Actuators，A PHYSICAL)，英国、美国，“爱思维尔”(ELSEVIER)，1999年，第73卷， p.122-130

发明内容

然而，根据现有技术的功率IC器件及其制造方法，虽然通过使用P沟道型 功率MOS晶体管可以实现低制造成本，但无法实现其它所要求的特性即低导通 电阻；且还存在表层沟道MOS晶体管部分处理速度较慢的问题。

利用P沟道型功率MOS晶体管无法得到低导通电阻的原因如下所述。

即，市场上现在流通的是具有以硅(100)结晶面为表面的硅晶圆。使用 该硅晶圆形成P沟道型功率MOS晶体管时，其沟道电流的方向一般为硅<100> 结晶方向。在P沟道型功率MOS晶体管中，若沟道电流沿着硅<100>结晶方向流 动时，则无法得到较高的迁移率，因此，导通电阻较高。

此现象在作为P沟道型功率MOS晶体管的、P沟道型沟槽功率MOS晶体管中 也同样存在。