[发明专利]N沟道耗尽型功率MOSFET器件及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，尤其涉及一种N沟道耗尽型功率MOSFET器件及制造方法。

背景技术

MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)可以分为增强型和耗尽型，其中增强型是指当VGS(栅源电压)为0时，管子呈截止状态，当加上合适的VGS后，多数载流子被吸引到栅极，从而使多晶栅极下的载流子增强，形成导电沟道，这种MOS管称为增强型MOS管。耗尽型是指当VGS=0时，即存在沟道，加上合适的VGS时，能使多数载流子流出沟道，载流子耗尽管子转向截止。N沟道耗尽型功率MOSFET在VGS=0时，漏源之间的沟道已经存在，所以只要加上VDS(漏源电压)，就有ID(电流)流通。如果增加正向栅源电压VGS，栅极与衬底之间的电场将使沟道中感应更多的电子，沟道变厚，沟道的电导增大。如果在栅极加负电压，即VGS＜0，就会在对应的器件表面感应出正电荷，这些正电荷抵消N沟道中的电子，从而在衬底表面产生一个耗尽层，使沟道变窄，沟道电导减小。当负栅压增大到某一电压Vp时，耗尽区扩展到整个沟道，沟道完全被夹断(即耗尽)，这时即使VDS仍存在，也不会产生漏极电流，即ID=0。则Vp称为夹断电压或阈值电压，其值通常在-1V～-10V之间。一般制作耗尽型MOSFET工艺方法是在沟道区域单独进行一次离子注入来形成沟道。

如何进一步提高提高MOSFET器件的性能成为业界关注的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使N沟道耗尽型功率MOSFET器件具有较短的反向恢复时间的结构和制造方法。

本发明提供一种N沟道耗尽型功率MOSFET器件的制造方法，包括：

提供半导体衬底，并在所述半导体衬底上形成外延层，所述外延层包括分压环形成区和有源区；

在所述有源区中进行离子场注入工艺和退火工艺，以形成离子场注入区；

在所述有源区上形成栅极；

进行离子注入和退火工艺，以在所述栅极之间的有源区中形成P型阱区，并且在进行离子注入和退火工艺的步骤之间，进行氧化工艺；

在所述P型阱区中形成P型接触区及P型接触区旁的N+源区；以及

对所述半导体衬底进行电子辐照工艺，以在相邻的两个P型阱区中相临近的两N+源区之间形成耗尽层。

进一步的，所述半导体衬底和所述外延层为N型。

进一步的，在所述有源区中进行离子场注入工艺和退火工艺的步骤中，进行磷离子的场注入工艺，以形成磷离子场注入区，注入能量为60～180KEV。

进一步的，在所述有源区中进行离子场注入工艺和退火工艺的步骤中，所述退火工艺的退火温度为1100℃～1200℃，退火时间为60～180分钟。

进一步的，在所述有源区上形成栅极的步骤包括：在所述有源区上形成栅氧化层；在所述栅氧化层上沉积多晶硅层；对所述多晶硅层进行光刻和刻蚀，以形成栅导电层。

进一步的，所述栅氧化层的厚度为4000埃～8000埃。

进一步的，在沉积形成多晶硅层和形成栅导电层的步骤之间，还包括，对所述多晶硅层进行离子掺杂。

进一步的，在对所述多晶硅层进行离子掺杂的步骤中，采用三氯氧磷扩散或磷离子注入。

进一步的，在形成P型阱区的步骤中，采用硼离子注入，注入能量为60～180KEV，注入剂量为1.0E12～5.0E13。

进一步的，在形成P型阱区的步骤中，所述氧化工艺的氧化温度为1000℃～1100℃，氧化时间为60～180分钟。

进一步的，在形成P型阱区的步骤中，所述退火工艺在1000℃～1150℃的氮气氛围中进行退火，退火时间为60～180分钟。

进一步的，所述P型接触区的形成步骤包括：进行硼离子注入，注入能量为60～150KEV，注入剂量为1E15～1E16；进行退火工艺，退火温度为800℃～1000℃，退火时间为30～180分钟。

进一步的，所述N+源区的形成过程包括：进行砷离子注入，注入能量为60～150KEV，注入剂量为1E15～2E16；进行退火工艺，800℃～1000℃，退火时间为30～180分钟。

进一步的，在进行电子辐照工艺的步骤中，辐照能量为1MeV～10MeV，剂量为1Mrad~50Mrad。

进一步的，在形成P型接触区、N+源区的步骤和进行电子辐照的工艺步骤之间，还包括，在所述外延层上覆盖介质层；在所述介质层中形成引线孔窗口；在所述介质层上进行正面金属化工艺，以形成正面金属引线。