[发明专利]双沟槽场效应管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体器件制造技术领域，特别是涉及一种双沟槽场效应管及其制备方法。

背景技术

功率晶体管一般用于控制功率电子器件合理工作，通过功率电子器件为负载提供大功率的输出。功率晶体管已广泛用于控制功率输出，高频大功率晶体管的应用电子设备的扫描电路中，如彩电，显示器，示波器，大型游戏机的水平扫描电路，视放电路，发射机的功率放大器等，亦广泛地应用到例如对讲机，手机的射频输出电路，高频振荡电路和高速电子开关电路等电路中。

一般说来，功率器件通常工作于高电压、大电流的条件下，普遍具备耐压高、工作电流大、自身耗散功率大等特点，因此在使用时与一般小功率器件存在一定差别。为了让开关器件的功能得到良好的发挥，功率半导体场效应晶体管需要满足两个基本要求：1、当器件处于导通状态时，能拥有非常低的导通电阻，最小化器件本身的功率损耗；2、当器件处于关断状态时，能拥有足够高的反向击穿电压。

现有的功率晶体管一般采用超结晶体管结构，然而，超结晶体管的制备工艺复杂，由于退火等工艺的影响，超结内的离子相互扩散容易导致掺杂浓度与实际有较大的偏差，而超结晶体管的击穿电压对离子掺杂浓度比较敏感，从而大大地增加了制作工艺尤其是在高掺杂浓度、低结宽器件的制作工艺的难度。进一步地，超结结构的功率晶体管一般用于高压或中高压电路中，由于超结结构功率晶体管的宽度具有一定的限制，对于小于180V的电路，一般的超结结构功率晶体管是难以实现的。

另外，随着半导体器件尺寸的不断减小，也限制了具有侧氧(OB)结构的晶体管的深沟槽电极之间距离的增大，从而也进一步加大了沟槽栅区结构以及源区接触电极形成的工艺复杂程度，最终导致了器件的工艺难度及其制作成本。

鉴于以上所述，提供一种可以实现有足够高的反向击穿电压并拥有非常低的导通电阻，且具有较大的深沟槽电极之间的距离从而简化工艺的晶体管及其制备方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种双沟槽场效应管及其制备方法，用于解决现有技术中具有侧氧(OB)结构的晶体管受尺寸限制而导致工艺复杂、制备成本高的问题，并进一步提高其反向击穿电压及降低其导通电阻。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种双沟槽场效应管的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供第一导电类型的半导体衬底，于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；

2)于所述掺杂层中制作间隔排列的两个深沟槽区结构，所述深沟槽区结构包括靠近所述掺杂层上表面的第一槽区以及与所述第一槽区下方相连通的第二槽区，所述第一槽区表面具有第一厚度的第一氧化层，所述第二槽区表面具有第二厚度的第二氧化层，其中，所述第一槽区的宽度小于所述第二槽区的宽度，且所述第二厚度大于所述第一厚度；

3)于所述深沟槽区结构内沉积导电材料以形成深沟槽电极；

4)于所述深沟槽电极之间的所述掺杂层内制作沟槽栅区结构，且所述沟槽栅区结构与所述深沟槽电极之间具有预设间距；

5)于所述第一导电类型的掺杂层的表面形成第二导电类型层；

6)于所述第二导电类型层的表面形成第一导电类型层；

7)于步骤6)所得到结构表面形成隔离层，并刻蚀所述隔离层以露出所述深沟槽电极以及出欲制备源区接触电极的区域，然后沉积金属材料以形成上电极；

8)减薄所述第一导电类型的半导体衬底，然后沉积金属材料以形成下电极。

作为本发明的一种优选方案，步骤1)包括步骤：

提供第一导电类型的半导体衬底，通过外延工艺于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；

或者：

提供一半导体衬底，对所述半导体衬底进行两次不同掺杂浓度的掺杂工艺形成第一导电类型的半导体衬底以及第一导电类型的掺杂层。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，制作所述深沟槽区结构包括步骤：

2-1)于所述掺杂层表面形成绝缘层，并通过光刻-刻蚀工艺于所述绝缘层及所述掺杂层以形成第一深度的第一沟槽；

2-2)于所述第一深度的第一沟槽侧壁依次形成第一厚度的第一氧化层和掩膜层；

2-3)基于所述掩膜层继续对所述掺杂层进行刻蚀以形成第二深度的第二沟槽；

2-4)对所述第二深度的第二沟槽进行氧化以形成第二厚度的第二氧化层，并去掉所述掩膜层，以形成深沟槽区结构。

作为本发明的一种优选方案，所述第一深度为1～2μm，所述第二深度为400～800μm。