[发明专利]增加源极金属接触面积的功率MOS场效应管制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率MOSFET(metal-oxide-semiconductor field effecttransistor金属氧化物半导体场效应晶体管)场效应管制造方法，特别涉及功率MOSFET场效应管的源极接触区制造方法。该方法的技术核心是通过一种低成本的方式来增加源极接触区金属层与源极(N⁺或P⁺)接触面积，从而降低功率MOSFET场效应管的源极接触电阻，减少能量损耗。本发明方法适用于N或P型沟槽式功率MOSFET场效应管，也适用于N或P型平面式功率MOSFET场效应管，同时还适用于绝缘栅双极晶体管(IGBT)，其中包括平面式IGBT和沟槽式IGBT，比如穿通型(PT型)、非穿通型(NPT型)和场截止型(F-stop型)。

背景技术

在功率MOSFET场效应管的性能指标中，导通电阻(Rdson)是一个非常重要的参数，它的大小直接关系到器件的能量损耗大小，而且随着器件尺寸的缩小，导通电阻(Rdson)重要性就更突出，导通电阻(Rdson)的大小关系到器件性能的好坏。理论上功率MOSFET场效应管工作时，其导通电阻(Rdson)与能量损耗成线性关系，导通电阻(Rdson)越大器件开关时的能量损耗越大，因此人们在设计和制造功率MOSFET场效应管时都希望尽可能的降低导通电阻(Rdson)，以减少器件能量损耗。功率MOSFET场效应管的导通电阻(Rdson)由外延层电阻、沟道电阻、金属接触电阻等几部分构成，其中金属接触电阻包括源极金属接触电阻、漏极金属接触电阻等，因此降低源极金属接触电阻可以有效降低导通电阻(Rdson)。

在现有功率MOSFET场效应管器件中，源极金属与源极区的接触方式有两种，第一种见图1所示，器件单胞中的源极金属与源极区上表面的小平台接触，其接触面仅仅局限于是源极区上表面小平台的面积，若增大此表面小平台的面积，就会是器件的面积增加，从而增加器件的成本或影响器件的性能。第二种见图2所示，器件单胞中的源极金属依靠源极沟槽与源极区侧壁接触，其仅仅为源极区侧壁的面积。这两种接触方式所能提供的接触面积均较小，因此等效接触电阻较大，不利于降低器件的导通电阻(Rdson)以及提高器件的可靠性。为了克服上述不足，中国专利CN1428872A公开了一件有关《功率金属氧化物半导体场效晶体管装置及其制造方法》的专利申请，其中，说明书附图2(j)公开了一种源极金属与源极区顶部平台和源极区侧壁同时接触的方式，这种设计组合了以上两种接触方式，源极金属在横向与源极区顶面接触，在侧向与源极区侧面接触，大大增加了源极金属与源极区的接触面，从而大大降低了源极金属的接触电阻。但是从其所公开的制造方法看(见说明书第3页第15行至第24行记载的功率MOSFET制造方法的第⑥步至第⑨步)，在形成源极金属同时与源极区顶面和侧面接触的方式中，至少用到两次光刻掩膜制造工艺才能实现这种接触方式。因此就该专利而言，虽然在源极金属接触电阻方面得到了改善，但其光刻次数增加(原来仅用一次光刻，见图1或图2所示)，使整个器件的制造成本相应增加，不利于市场的竞争。

随着市场竞争的加剧，对半导体器件制造成本控制的要求也越来越高，如何在不增加制造成本的前提下，提高器件性能(如特征导通电阻(SpecificRdson)、AC参数、DC参数等)是企业和生产厂商的努力方向，因此能否设计和制造出一种低成本和高性能的功率MOSFET场效应管器件是相关企业所面临的最主要问题。

发明内容

本发明提供一种增加源极金属接触面积的功率MOSFET场效应管制造方法，其目的是要通过一种低成本的方式来增加源极金属层与源极区(N⁺或P⁺)的接触面积，从而降低功率MOSFET场效应管的源极接触电阻，减少能量损耗，改善器件性能。

为达到上述目的，本发明采用的第一技术方案是：一种增加源极金属接触面积的功率MOS场效应管制造方法，其中，对单胞阵列中的源极接触区采用光刻、刻蚀以及淀积金属层制作工艺，其创新在于：源极接触区的刻蚀依次采用以下方法：

(1)以源极接触区光刻图形为掩膜，采用干法刻蚀方法，纵向连续刻蚀绝缘介质层、源极区氧化层以及第一主面，刻蚀深度至第一导电类型掺杂区下方的第二导电类型掺杂区位置，形成源极接触区沟槽，该沟槽的侧向形成有与第一导电类型掺杂区的接触侧面，底部形成有与第二导电类型掺杂区的接触底面；