[发明专利]一种掩埋式势垒分压场效应管及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种掩埋式势垒分压场效应管及其生产方法。

背景技术

功率场效应管（MOS）管在反压较高时，由外延层承担反压，外延层的电阻率较大，厚度较厚，导致外延层电阻占整体导通电阻的比例最大，因此，改善外延层电阻的效果最明显。目前，比较流行的方法是采用类似超级结（Super Junction）的三维（3D）结构，如图1所示。类似Super Junction的3D结构能够从两个方面减小外延层电阻：一方面，将承担反压的空间电荷区从单一的垂直方向改变为垂直与水平两个方向，以缩小外延层的厚度；另一方面，在保证MOS管截止时空间电荷区多数载流子能耗尽的情况下，尽量提高外延层载流子浓度，则MOS管导通时外延层的电阻率就尽量小了。这样在耐压不变的情况下外延层电阻或整体导通电阻就变小了，功率MOS管工作时发热就少了。然而，目前Super Junction和3D结构大多都采用的是单层式成型方法，由于生产技术工艺难度较大，因此只掌握在国外品牌厂家和国内少数代工企业手里。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种掩埋式势垒分压场效应管及其生产方法，其能够在达到超级结的三维结构相同作用的同时，降低了工艺难度。

为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种掩埋式势垒分压场效应管的生产方法，包括如下步骤：

（1）在N+衬底上生长N型外延层；

（2）在生长的N型外延层内蚀刻网格状的掩埋沟槽，并在生长的N型外延层的上表面和掩埋沟槽内生长二氧化硅氧化层；

（3）在生长有二氧化硅氧化层的掩埋沟槽中沉积金属或多晶硅作为良导体，并从本功率场效应管的边缘将该良导体连接到源极；

（4）用硼磷硅玻璃BPSG填平沉积有良导体的掩埋沟槽，腐蚀二氧化硅氧化层，由此在N+衬底上方第一N型外延层内形成了掩埋层；

（5）在掩埋层上再次生长N型外延层；

（6）在再次生长的N型外延层内蚀刻网格状的栅极沟槽，并在再次生长的N型外延层的上表面和栅极沟槽内生长栅氧化层；

（7）在生长有栅氧化层的栅极沟槽中沉积多晶硅栅极；

（8）将硼离子注入到栅极四周再次生长的N型外延层上表面，并将硼离子扩散推结形成体区P BODY；

（9）在体区的表面光刻源区图形，并将硼离子注入到栅极四周的体区上表面，并扩散推结形成源区；

（10）在全部上表面即栅极、源区和体区的上表面沉积硼磷硅玻璃BPSG，由此在掩埋层上形成工作层；

（11）在工作层的硼磷硅玻璃BPSG上光刻并腐蚀出接触孔，并通过蒸发或溅射金属铝的方法反刻出本功率场效应管的栅极和源极的焊区Pad；

（12）减薄N+衬底，并在减薄的N+衬底下表面背金形成功率场效应管的漏极。

上述方案中，所述步骤（9）的源区图形为回字形。

上述方案中，所述步骤（11）的接触孔呈矩阵式分布。

根据上述方法制备的一种掩埋式势垒分压场效应管，主要由背金层、N+衬底、掩埋层、工作层和焊区组成；掩埋层设置在N+衬底的上方；第二N型外延层位于掩埋层的上方，焊区设置在第二N型外延层的上方；背金层涂覆在N+衬底的下表面；

掩埋层由第一N型外延层、良导体、二氧化硅氧化层和掩埋层保护玻璃构成；网格状的良导体全部内嵌在第一N型外延层中，且网格状的良导体在第一N型外延层中呈战壕状矩阵式分布；每个良导体的侧面和底面覆有二氧化硅氧化层、顶面覆有掩埋层保护玻璃；

工作层由第二N型外延层、多晶硅栅极、栅氧化层、体区、源区和栅极保护玻璃构成；网格状的多晶硅栅极的底部嵌入第二N型外延层中，多晶硅栅极的侧面和底面覆有栅氧化层，多晶硅栅极的顶部覆有栅极保护玻璃；体区设置在第二N型外延层的上、多晶硅栅极的四周；每个体区的上部设有源区；

焊区包括栅极和源极的焊区；栅极焊区和源极焊区设在栅极保护玻璃上部，并通过开设在焊区下部的栅极和源极的接触孔连接到多晶硅栅极和源区。

上述方案中，所述多晶硅栅极的底部嵌入第二N型外延层的上部。

上述方案中，每个多晶硅栅极的正下方对应一个良导体。

上述方案中，所述源区呈回字形。

上述方案中，所述源极接触孔在栅极保护玻璃上呈矩阵式分布，并通过源极焊区引出。

上述方案中，所述多晶硅栅极以网格的形式连在一起，并越过终止区后通过栅极接触孔从栅极焊区引出。