[发明专利]一种平底结功率场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

该发明涉及一种功率场效应晶体管(VDMOS)及其芯片制造工艺，属半导体功率器件技术领域。

背景技术

垂直导电双扩散场效应晶体管(VDMOS)是目前功率场效应晶体管的主要类型，传统工艺制造的器件剖面结构图见附图1。结构如图1所示，P阱是由两部分组合而成：位于中心的浓度较大、结深较大的P+区和面积较大(包裹并重叠P+区)、浓度较小、结深较小的P-区叠加而成一个碗状的P阱区。传统工艺P阱加工成碗状的目的是为了减小源极扩散区N+/P阱/N-外延层这三层结构寄生形成的NPN管的影响，寄生NPN管的触发迟早和放大能力大小直接影响该VDMOS的单脉冲雪崩击穿能量(EAS)的大小。采用这种结构的器件制造工艺需要有次专门的P+区光刻，而且是在P-区形成之前。传统的VDMOS典型制造流程为：

1)外延片备料

2)P+区光刻，P+注入、退火。

3)栅氧化

4)淀积多晶硅，多晶硅掺杂。

5)多晶光刻、刻蚀、氧化。

6)P-自对准注入、退火。

7)源扩散区光刻、注入。

8)淀积氧化层+磷硅玻璃、回流。

9)源、栅接触孔光刻、刻蚀。

10)铝电极光刻、刻蚀。

11)氮/氢退火。

12)背面金属化。

发明内容

本发明提供了一种新的器件结构和制造工艺，见附图2。本发明的创新之处在于其减小寄生NPN管的原理不同，因而在器件制造工艺及结构上不同于传统工艺和结构。新工艺能有效减小VDMOS多晶栅之间的间隔尺寸，减小P阱结深，从而达到提高集成度、提高耐压和降低导通电阻的目的。

传统工艺中通过设置P+区加大P阱结深和中心浓度以增加寄生NPN管的基区宽度和浓度来减弱寄生管的影响，新工艺不是通过调节P阱参数来控制寄生管，而是通过浅结P+区挤压寄生管发射区N+区(即源扩散区)结深和浓度来抑制寄生管影响。新工艺中P+区的注入是不需光刻版的表面普注，结深也没有超过P-区，表现在器件结构上P阱是平底形状，区别于传统的碗形结。由于P+区是硅栅侧墙形成后的普注，不需要光刻版，版图设计时不需要考虑P+区到源极扩散区的规则，栅与栅之间的间隔(等于P阱宽度减去两个沟道长度)区能做到更小，这样能缩小元胞面积。同时，由于P阱结深减小，外延层漂移区有效厚度增加，能提高器件耐压。

附图说明

图1为传统工艺制造的VDMOS元胞结构示意图。

图2为新工艺制造的VDMOS元胞结构示意图。

附图中虚线为P-/P+和N-/N+结界面。

实现方式

新工艺的制造流程为：

1)外延片备料

2)分压环光刻，硼离子注入、退火。

3)栅氧化

4)淀积多晶硅，多晶硅掺杂。

5)多晶光刻、刻蚀、氧化。

6)P-自对准注入、退火。

7)源扩散区光刻、注入。

8)淀积二氧化硅膜、多晶栅侧墙刻蚀，P+普注。

9)淀积氧化层+磷硅玻璃、退火。

10)源、栅接触孔光刻、刻蚀。

11)铝电极光刻、刻蚀。

12)氮/氢退火。

13)背面金属化。