一種功率晶體管及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種功率晶體管及其制作方法，先在漏區(qū)與漂移區(qū)上制作柵區(qū)結(jié)構(gòu)、溝道區(qū)及源區(qū)，然后對所述外延層進(jìn)行刻蝕形成深溝槽并對所述深溝槽進(jìn)行P型離子斜注入形成P型摻雜層，然后對所述深溝槽填充P型外延或絕緣材料形成P型柱體，最后制作隔離層及電極結(jié)構(gòu)以完成制作。本發(fā)明先對深溝槽進(jìn)行離子斜注入，然后對其填充P型外延或者絕緣材料，可以精確的控制離子注入的濃度和劑量，可獲得寬度較小的P型柱體，有利于器件可靠性和集成度的提高；本發(fā)明也可以對所述深溝槽填充絕緣材料，配合離子斜注入也可以有效增加器件的擊穿電壓，增加N型體區(qū)的摻雜濃度，降低導(dǎo)通電阻，而且有利于節(jié)約成本。本發(fā)明工藝簡單，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】一種功率晶體管及其制作方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是涉及一種功率晶體管及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]功率晶體管一般用于控制功率電子器件合理工作，通過功率電子器件為負(fù)載提供大功率的輸出。功率晶體管已廣泛用于控制功率輸出，高頻大功率晶體管的應(yīng)用電子設(shè)備的掃描電路中，如彩電，顯示器，示波器，大型游戲機(jī)的水平掃描電路，視放電路，發(fā)射機(jī)的功率放大器等,亦廣泛地應(yīng)用到例如對講機(jī),手機(jī)的射頻輸出電路，高頻振蕩電路和高速電子開關(guān)電路等電路中。
[0003]一般說來，功率器件通常工作于高電壓、大電流的條件下，普遍具備耐壓高、工作電流大、自身耗散功率大等特點，因此在使用時與一般小功率器件存在一定差別。為了讓開關(guān)器件的功能得到良好的發(fā)揮，功率半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管需要滿足兩個基本要求:1、當(dāng)器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時，能擁有非常低的導(dǎo)通電阻，最小化器件本身的功率損耗；2、當(dāng)器件處于關(guān)斷狀態(tài)時，能擁有足夠聞的反向擊穿電壓。
[0004]所謂超結(jié)功率晶體管，是一種改進(jìn)型晶體管，在傳統(tǒng)晶體管的低摻雜N型體區(qū)中制備具有特定間隔的P型柱。由于P型柱和N型體區(qū)之間的電荷補(bǔ)償，超結(jié)功率晶體管可以獲得很高的擊穿電壓。P型柱的制備可以提高N型體區(qū)的摻雜濃度，而高摻雜的N型體區(qū)則可以獲得很低的導(dǎo)通電阻，因此超結(jié)器件可以在擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間取得一個很好的平衡。
[0005]在現(xiàn)有的超結(jié)功率晶體管中，P型柱的制作方法一般是在襯底上制作一個深溝槽，然后直接在深溝槽內(nèi)填充P型外延。這`種做法的缺點是:1、為了讓器件獲得一個較低的導(dǎo)通電阻，需提高N型體區(qū)的摻雜濃度，這時，為了提高擊穿電壓，需要把P型柱做得較寬，增大了器件的體積，不利于器件集成度的提高；2、外延的P型柱摻雜濃度和劑量不好控制，降低了器件的可靠性；3、外延P型柱的成本較高，不利于生產(chǎn)。
[0006]鑒于現(xiàn)有的功率晶體管的以上缺點，提供一種高集成度、高可靠性、低成本的新型功率晶體管實屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種功率晶體管，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中功率晶體管的集成度和可靠性難以提高、制作成本難以降低的問題。
[0008]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種功率晶體管的制作方法，至少包括以下步驟:
[0009]I)提供第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電類型的外延層，于所述外延層內(nèi)制作柵區(qū)結(jié)構(gòu)并在所述外延層中形成第二導(dǎo)電類型層；
[0010]2)于所述第二導(dǎo)電類型層中形成第一導(dǎo)電類型層；
[0011]3)刻蝕所述外延層以分別在所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成深溝槽，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽側(cè)壁進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入，形成第二導(dǎo)電類型摻雜層；
[0012]4)于所述深溝槽內(nèi)填充第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料，形成第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)；
[0013]5)于所述第一導(dǎo)電類型層及所述柱體結(jié)構(gòu)表面形成隔離層；
[0014]6)刻蝕與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)具有預(yù)設(shè)間隔的隔離層、第一導(dǎo)電類型層以露出所述第二導(dǎo)電類型層，然后制備出覆蓋于所述第二導(dǎo)電類型層及隔離層的上電極，使所述上電極同時與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)每一側(cè)的第二導(dǎo)電類型層及第一導(dǎo)電類型層接觸。
[0015]在本發(fā)明的功率晶體管的制作方法所述步驟I)中，先制作掩膜版并刻蝕所述外延層以形成柵區(qū)溝槽，然后在所述柵區(qū)溝槽內(nèi)形成柵氧層，接著在所述柵區(qū)溝槽內(nèi)沉積柵極材料，于所述柵極材料表面形成氧化層，并使所述氧化層表面與所述外延層表面處于同一平面，以完成所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的制作。
[0016]作為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法的一個優(yōu)選方案，所述步驟I)中，通過第二導(dǎo)電類型離子注入以在所述外延層上形成第二導(dǎo)電類型層，且所述第二導(dǎo)電類型層的厚度小于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的深度；所述步驟2)中，通過第一導(dǎo)電類型離子注入以在所述第二導(dǎo)電類型層表面形成第一導(dǎo)電類型層。
[0017]在本發(fā)明的功率晶體管的制作方法所述步驟3)中，所述斜注入工藝采用的注入角度為疒30°。
[0018]在本發(fā)明的功率晶體管的制作方法中，所述深溝槽的深度大于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的深度。
[0019]在本發(fā)明的功率晶體管的制作方法所述步驟4)中，于所述深溝槽內(nèi)及第一導(dǎo)電類型層表面沉積第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料，然后采用回蝕刻工藝去除所述第一導(dǎo)電類型層表面的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料，使所述深溝槽內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料與所述第一導(dǎo)電類型層處于同一平面，以形成所述第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)。
[0020]在本發(fā)明的功率晶體管的制作方法中，所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型互為反型導(dǎo)電類型。
[0021]在本發(fā)明的功率晶體管的制作方法中，所述半導(dǎo)體襯底為重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，所述外延層為輕摻雜的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料。
[0022]本發(fā)明還提供一種功率晶體管，至少包括:第一導(dǎo)電類型的漏區(qū)；第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，結(jié)合于所述漏區(qū)；第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)，結(jié)合于所述漂移區(qū)；第一導(dǎo)電類型的源區(qū)；
[0023]結(jié)合于部分的所述溝道區(qū)；柵區(qū)結(jié)構(gòu)，包括位于所述源區(qū)中部且具有延伸至所述漂移區(qū)第一深度的柵區(qū)溝槽，環(huán)繞于所述柵區(qū)溝槽的柵氧層、以及填充于所述柵氧層內(nèi)的柵極材料；隔離層，覆蓋于所述源區(qū)及柵區(qū)結(jié)構(gòu)表面；第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)，包括分別位于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)且具有縱向延伸至所述漂移區(qū)的大于所述第一深度的第二深度的兩個深溝槽、從各深溝槽兩側(cè)向所述的漂移區(qū)及溝道區(qū)延伸且具有預(yù)設(shè)寬度的第二導(dǎo)電類型摻雜層、以及填充于兩深溝槽內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料；上電極，覆蓋于所述隔離層及溝道區(qū)表面，且同時與所述源區(qū)及溝道區(qū)形成電性接觸。
[0024]在本發(fā)明的功率晶體管中，所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型互為反型導(dǎo)電類型，且所述漏區(qū)為重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，所述漂移區(qū)為輕摻雜的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料。
[0025]如上所述，本發(fā)明的功率晶體管及其制作方法，具有以下有益效果:在漏區(qū)與漂移區(qū)上制作柵區(qū)結(jié)構(gòu)、溝道區(qū)及源區(qū)，然后對所述外延層進(jìn)行刻蝕形成深溝槽并對所述深溝槽進(jìn)行P型離子斜注入形成P型摻雜層，然后對所述深溝槽填充P型外延或絕緣材料形成P型柱體，最后制作隔離層及電極結(jié)構(gòu)以完成制作。本發(fā)明先對深溝槽進(jìn)行離子斜注入，然后對其填充P型外延或者絕緣材料，可以精確的控制離子注入的濃度和劑量，獲得寬度較小的P型柱體，有利于器件可靠性和集成度的提高；本發(fā)明也可以對所述深溝槽填充絕緣材料，配合離子斜注入也可以有效增加器件的擊穿電壓，增加N型體區(qū)的摻雜濃度，降低導(dǎo)通電阻，而且有利于節(jié)約成本。本發(fā)明工藝簡單，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝兼容，適用于工業(yè)生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖廣圖5顯示為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖6顯示為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖疒圖9顯示為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖10-圖11顯示為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖12顯示為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖13~圖14顯示為本發(fā)明的功率晶體管的制作方法步驟6)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]元件標(biāo)號說明
[0033]101半導(dǎo)體襯底
[0034]102外延層
[0035]103柵區(qū)溝槽
[0036]104柵氧層
[0037]105柵極材料
[0038]106第二導(dǎo)電類型層
[0039]107第一導(dǎo)電類型層
[0040]108深溝槽
[0041]109第二導(dǎo)電類型摻雜層
[0042]110第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料
[0043]111隔離層
[0044]112電極
【具體實施方式】
[0045]以下通過特定的具體實例說明本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實施方式】加以實施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0046]請參閱圖1至圖14。需要說明的是，本實施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實際實施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實際實施時各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0047]實施例1
[0048]如圖f圖14所示，本發(fā)明提供一種功率晶體管的制作方法，至少包括以下步驟:
[0049]如圖f圖5所示，首先進(jìn)行步驟1)，提供第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底101，在所述半導(dǎo)體襯底101形成第一導(dǎo)電類型的外延層102，于所述外延層102內(nèi)制作柵區(qū)結(jié)構(gòu)并在所述外延層102中形成第二導(dǎo)電類型層106。
[0050]所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型互為反型導(dǎo)電類型。在本實施例中，所述第一導(dǎo)電類型為N型導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為P型導(dǎo)電類型，當(dāng)然，在另一實施例中，所述第一導(dǎo)電類型亦可為P型導(dǎo)電類型，相應(yīng)地，所述第二導(dǎo)電類型可為N型導(dǎo)電類型。
[0051]所述第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底101作為晶體管的漏極，并且為重?fù)诫s的N型半導(dǎo)體材料，然后在所述半導(dǎo)體襯底101上形成第一導(dǎo)電類型的外延層102，所述外延層102為輕摻雜的N型半導(dǎo)體材料，所述外延層102作為晶體管的N型漂移區(qū)。然后制作掩膜版并刻蝕所述外延層102以形成柵區(qū)溝槽103，接著采用熱氧化方法或沉積法在在所述柵區(qū)溝槽103內(nèi)形成柵氧層104，所述柵氧層104為SiO2層，接著在所述柵區(qū)溝槽103內(nèi)沉積柵極材料105，并于所述柵極材料105表面形成氧化層，并使所述氧化層表面與所述外延層102表面處于同一平面，形成柵氧環(huán)繞結(jié)構(gòu)，以完成所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的制作，所述柵極材料105采用多晶硅材料。接著通過第二導(dǎo)電類型離子注入以在所述外延層102上形成第二導(dǎo)電類型層106，即對所述輕摻雜的N型漂移區(qū)進(jìn)行P型離子注入以形成P型層，所述P型層的厚度小于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的深度，此處采用硼離子進(jìn)行注入以形成P型層，并作為晶體管的P型溝道區(qū)。
[0052]如圖6所示，然后進(jìn)行步驟2)，于所述第二導(dǎo)電類型層106中形成第一導(dǎo)電類型層107。
[0053]在本實施例中，通過第一導(dǎo)電類型離子注入以在所述第二導(dǎo)電類型層106表面形成第一導(dǎo)電類型層107，在具體的實施過程中，對所述P型層采用砷或磷離子進(jìn)行重?fù)诫s，以在所述P型層中形成重?fù)诫s的N型層，所述N型層作為晶體管的N型源區(qū)。
[0054]如圖圖9所示，接著進(jìn)行步驟3)刻蝕所述外延層102以分別在所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成深溝槽108，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽108側(cè)壁進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入，形成第二導(dǎo)電類型摻雜層109。
[0055]在本實施例中，先以SiO2或Si3N4作為掩膜層刻蝕所述外延層102以分別在所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成深溝槽108，所述深溝槽108與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)具有間隔，并且所述深溝槽108的深度大于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的深度。然后采用斜注入工藝對所述深溝槽108側(cè)壁進(jìn)行P型離子注入，形成P型摻雜層，所述斜注入工藝采用的注入角度為7?30°，在本實施例中，注入角度采用10°，當(dāng)然，可以根據(jù)晶體管的需求采用不同的注入角度，并通過控制注入離子的濃度和劑量控制所述P型摻雜層的厚度及摻雜濃度，以達(dá)到所需的效果。此方法不僅可以降低P型柱體的寬度，而且在后續(xù)的工藝中，采用填充絕緣材料代替P型外延工藝，大大降低晶體管的制作成本。
[0056]如圖10?圖11所示，接著進(jìn)行步驟4)，于所述深溝槽108內(nèi)填充第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料110，形成第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)。[0057]具體地，于所述深溝槽108內(nèi)及第一導(dǎo)電類型層107表面沉積第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料110，然后采用回蝕刻工藝去除所述第一導(dǎo)電類型層107表面的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料110，使所述深溝槽108內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料110與所述第一導(dǎo)電類型層107處于同一平面，以形成所述第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)。
[0058]在本實施中，通過外延工藝于所述深溝槽108內(nèi)及第一導(dǎo)電類型層107表面內(nèi)形成P型材料，然后采用回蝕刻工藝去除所述第一導(dǎo)電類型層107表面的P型材料，使所述深溝槽108內(nèi)的P型材料所述第一導(dǎo)電類型層107處于同一平面，以形成P型柱體結(jié)構(gòu)。
[0059]如圖12所示，接著進(jìn)行步驟5)，于所述第一導(dǎo)電類型層107及所述柱體結(jié)構(gòu)表面形成隔尚層111。
[0060]在本實施例中，先在所述第一導(dǎo)電類型層107 (在本實施例中為N型層)表面制作低溫SiO2層化?)，然后在所述低溫SiO2層上制備硼磷硅玻璃(BPSG)，以完成所述隔離層111的制備。
[0061]如圖13?圖14所示，最后進(jìn)行步驟6)，刻蝕與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)具有預(yù)設(shè)間隔的隔離層111、第一導(dǎo)電類型層107以露出所述第二導(dǎo)電類型層106，然后制備出覆蓋于所述第二導(dǎo)電類型層106及隔離層111的上電極112，使所述上電極112同時與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)每一側(cè)的第二導(dǎo)電類型層106及第一導(dǎo)電類型層107接觸。
[0062]在本實施例中，刻蝕與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)具有預(yù)設(shè)間隔的隔離層111、N型層以露出所述P型層，當(dāng)然，為了增加上電極112的接觸面積，可以刻蝕掉部分的第二導(dǎo)電類型層106 (在本實施例中為P型層)，其中，所述預(yù)設(shè)間隔為最終晶體管N型源區(qū)的寬度，可根據(jù)實際器件的需求而確定。然后通過沉積工藝在上述所得結(jié)構(gòu)表面沉積金屬材料，制備出覆蓋于所述第二導(dǎo)電類型層106 (在本實施例中為P型層)及隔離層111的上電極112，使所述上電極112同時與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)每一側(cè)的第二導(dǎo)電類型層106 (在本實施例中為P型層)及第一導(dǎo)電類型層107 (在本實施例中為N型層)接觸，以完成所述功率晶體管的制作。
[0063]實施例2
[0064]請參閱圖f圖14，如圖所示，本實施例提供一種功率晶體管的制作方法，其基本步驟如實施例1，其中，所述步驟4)，于所述深溝槽108內(nèi)填充絕緣材料110，形成第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)，在本實施例中，所述絕緣材料110為Si02。由于之前的離子斜注入也可以有效增加器件的擊穿電壓，增加N型體區(qū)的摻雜濃度，降低導(dǎo)通電阻，故本實施例可于所述深溝槽108內(nèi)填充絕緣材料110，有利于節(jié)約成本。
[0065]實施例3
[0066]請參閱圖14，如圖所示，本實施例提供一種功率晶體管，至少包括:第一導(dǎo)電類型的漏區(qū)101 ;第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)102，結(jié)合于所述漏區(qū)101 ;第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)106，結(jié)合于所述漂移區(qū)102 ;第一導(dǎo)電類型的源區(qū)107 ;結(jié)合于部分的所述溝道區(qū)106 ;柵區(qū)結(jié)構(gòu)，包括位于所述源區(qū)中部且具有延伸至所述漂移區(qū)第一深度的柵區(qū)溝槽103，環(huán)繞于所述柵區(qū)溝槽103的柵氧層104、以及填充于所述柵氧層104內(nèi)的柵極材料105 ;隔離層111，覆蓋于所述源區(qū)及柵區(qū)結(jié)構(gòu)表面；第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)，包括分別位于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)且具有縱向延伸至所述漂移區(qū)的大于所述第一深度的第二深度的兩個深溝槽108、從各深溝槽108兩側(cè)向所述的漂移區(qū)及溝道區(qū)延伸且具有預(yù)設(shè)寬度的第二導(dǎo)電類型摻雜層109、以及填充于兩深溝槽108內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料110 ;上電極112，覆蓋于所述隔離層111及溝道區(qū)106表面，且同時與所述源區(qū)107及溝道區(qū)106形成電性接觸。
[0067]在本實施例中，所述第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)，包括分別位于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)且具有縱向延伸至所述漂移區(qū)的大于所述第一深度的第二深度的兩個深溝槽108、從各深溝槽108兩側(cè)向所述的漂移區(qū)102及溝道區(qū)106延伸且具有預(yù)設(shè)寬度的第二導(dǎo)電類型摻雜層109、以及填充于兩深溝槽108內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料110。
[0068]所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型互為反型導(dǎo)電類型，在本實施例中，所述第一導(dǎo)電類型為N型導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型為P型導(dǎo)電類型。當(dāng)然，在另一實施例中，所述第一導(dǎo)電類型可為P型導(dǎo)電類型，所述第二導(dǎo)電類型可為N型導(dǎo)電類型。
[0069]在本實施例中，所述柵極材料105為多晶硅材料。當(dāng)然，在其它的實施例中，所述導(dǎo)電材料可為期望的其它所有導(dǎo)電材料。
[0070]在本實施例中，所述漏區(qū)101為重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，所述漂移區(qū)102為輕摻雜的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料。具體地，所述漏區(qū)101為重?fù)诫s的N型半導(dǎo)體材料，所述漂移區(qū)102為輕摻雜的N型半導(dǎo)體材料。
[0071]實施例4
[0072]請參閱圖14，如圖所示，本實施例提供一種功率晶體管，其基本結(jié)構(gòu)如實施例3，其中，所述第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)，包括分別位于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)且具有縱向延伸至所述漂移區(qū)102的大于所述第一深度的第二深度的兩個深溝槽108、從各深溝槽108兩側(cè)向所述的漂移區(qū)102及溝道區(qū)106延伸且具有預(yù)設(shè)寬度的第二導(dǎo)電類型摻雜層109、以及填充于兩深溝槽108內(nèi)的絕緣材料110，在本實施例中，所述絕緣材料110為Si02。
[0073]綜上所述，本發(fā)明的功率晶體管及其制作方法，先在漏區(qū)與漂移區(qū)上制作柵區(qū)結(jié)構(gòu)、溝道區(qū)及源區(qū)，然后對所述外延層進(jìn)行刻蝕形成深溝槽并對所述深溝槽進(jìn)行P型離子斜注入形成P型摻雜層，然后對所述深溝槽填充P型外延或絕緣材料形成P型柱體，最后制作隔離層及電極結(jié)構(gòu)以完成制作。本發(fā)明先對深溝槽進(jìn)行離子斜注入，然后對其填充P型外延或者絕緣材料，可以精確的控制離子注入的濃度和劑量，獲得寬度較小的P型柱體，有利于器件可靠性和集成度的提高；本發(fā)明也可以對所述深溝槽填充絕緣材料，配合離子斜注入也可以有效增加器件的擊穿電壓，增加N型體區(qū)的摻雜濃度，降低導(dǎo)通電阻，而且有利于節(jié)約成本。本發(fā)明工藝簡單，與現(xiàn)有的半導(dǎo)體工藝兼容，適用于工業(yè)生產(chǎn)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0074]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種功率晶體管的制作方法，其特征在于，至少包括以下步驟: 1)提供第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成第一導(dǎo)電類型的外延層，于所述外延層內(nèi)制作柵區(qū)結(jié)構(gòu)并在所述外延層中形成第二導(dǎo)電類型層； 2)于所述第二導(dǎo)電類型層中形成第一導(dǎo)電類型層； 3)刻蝕所述外延層以分別在所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成深溝槽，然后采用斜注入工藝對所述深溝槽側(cè)壁進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入，形成第二導(dǎo)電類型摻雜層； 4)于所述深溝槽內(nèi)填充第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料，形成第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)； 5)于所述第一導(dǎo)電類型層及所述柱體結(jié)構(gòu)表面形成隔離層； 6)刻蝕與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)具有預(yù)設(shè)間隔的隔離層、第一導(dǎo)電類型層以露出所述第二導(dǎo)電類型層，然后制備出覆蓋于所述第二導(dǎo)電類型層及隔離層的上電極，使所述上電極同時與所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)每一側(cè)的第二導(dǎo)電類型層及第一導(dǎo)電類型層接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟I)先制作掩膜版并刻蝕所述外延層以形成柵區(qū)溝槽，然后在所述柵區(qū)溝槽內(nèi)形成柵氧層，接著在所述柵區(qū)溝槽內(nèi)沉積柵極材料，于所述柵極材料表面形成氧化層，并使所述氧化層表面與所述外延層表面處于同一平面，以完成所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的制作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟I)中，通過第二導(dǎo)電類型離子注入以在所述外延層上形成第二導(dǎo)電類型層，且所述第二導(dǎo)電類型層的厚度小于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的深`度；所述步驟2)中，通過第一導(dǎo)電類型離子注入以在所述第二導(dǎo)電類型層表面形成第一導(dǎo)電類型層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟3)中，所述斜注入工藝采用的注入角度為疒30°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述深溝槽的深度大于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)的深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述步驟4)中，于所述深溝槽內(nèi)及第一導(dǎo)電類型層表面沉積第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料，然后采用回蝕刻工藝去除所述第一導(dǎo)電類型層表面的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料，使所述深溝槽內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料與所述第一導(dǎo)電類型層處于同一平面，以形成所述第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型互為反型導(dǎo)電類型。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功率晶體管的制作方法，其特征在于:所述半導(dǎo)體襯底為重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，所述外延層為輕摻雜的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料。
9.一種功率晶體管，其特征在于，至少包括: 第一導(dǎo)電類型的漏區(qū)； 第一導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，結(jié)合于所述漏區(qū)； 第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)，結(jié)合于所述漂移區(qū)； 第一導(dǎo)電類型的源區(qū)；結(jié)合于部分的所述溝道區(qū)； 柵區(qū)結(jié)構(gòu)，包括位于所述源區(qū)中部且具有延伸至所述漂移區(qū)第一深度的柵區(qū)溝槽，環(huán)繞于所述柵區(qū)溝槽的柵氧層、以及填充于所述柵氧層內(nèi)的柵極材料； 隔離層，覆蓋于所述源區(qū)及柵區(qū)結(jié)構(gòu)表面； 第二導(dǎo)電類型的柱體結(jié)構(gòu)，包括分別位于所述柵區(qū)結(jié)構(gòu)兩側(cè)且具有縱向延伸至所述漂移區(qū)的大于所述第一深度的第二深度的兩個深溝槽、從各深溝槽兩側(cè)向所述的漂移區(qū)及溝道區(qū)延伸且具有預(yù)設(shè)寬度的第二導(dǎo)電類型摻雜層、以及填充于兩深溝槽內(nèi)的第二導(dǎo)電類型材料或絕緣材料； 上電極，覆蓋于所述隔離層及溝道區(qū)表面，且同時與所述源區(qū)及溝道區(qū)形成電性接觸。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的功率晶體管，其特征在于:所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型互為反型導(dǎo)電類型，且所述漏區(qū)為重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體材料，所述漂移區(qū)為輕摻雜的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)`體材料。
【文檔編號】H01L29/78GK103515242SQ201210225359
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】白玉明 申請人:無錫維賽半導(dǎo)體有限公司