[发明专利]功率晶体管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率晶体管的结构及其制作工艺，尤其涉及一种金属氧化物半导体场效应管(MOSFET，Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)和一种绝缘栅双极型晶体管(IGBT，Insulated Gate Bipolar Transistor)及相关制作工艺，属于半导体器件和器件制造技术领域。

背景技术

纵向双扩散场效应管(VDMOS)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)是两种目前常用的功率晶体管。IGBT由BJT双极型三极管和MOS场效应管组成，兼有MOSFET的高输入阻抗和BJT的低导通压降两方面的优点，非常适合应用于交流电机、变频器、开关电源、照明电路、牵引传动等领域。VDMOS是一种电压控制型器件，在合适的栅极电压的控制下，半导体表面反型，形成导电沟道，于是漏极和源极之间纵向流过适量的电流。VDMOS兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点。与双极晶体管相比，它的开关速度，开关损耗小；输入阻抗高，驱动功率小；频率特性好；跨导高度线性。特别值得指明出的是，它具有负的温度系数，没有双极功率的二次穿问题，安全工作出了区大。因此，不论是开关应用还是线性应用，VDMOS都是理想的功率器件。现在，VDMOS器件已广泛应用于各种领域，包括电机调速、逆变器、不间熠电源、开关电源、电子开关、汽车电器和电子镇流器等。

通常VDMOS器件采用传统的一体式栅区，器件工作时，沟道仅形成于栅区两侧，该结构由于硅晶栅与漏极之间有较大的重叠部分，即硅晶栅与漏极的相对的非沟道面积较大，所以栅极电荷Qgd较高；并且该传统结构的制造方法也比较复杂，通常需要六至七步掩膜工艺，因此生产成本较高。

鉴于此，为了提高器件性能并简化制作工艺降低生产成本，本发明将提出一种新型的平面型的功率晶体管结构。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种功率晶体管结构及其制作方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种功率晶体管结构，包括：

漏极；

第一导电类型衬底，位于所述漏极之上；

第一导电类型漂移区，位于所述第一导电类型衬底之上；

两个第一导电类型源区，分别位于所述第一导电类型漂移区上方的两侧；

两个第二导电类型体区，分别位于两个第一导电类型源区与第一导电类型漂移区之间；

两个栅区单元，分别位于所述两个第二导电类型体区之上；

隔离结构，覆盖于所述两个栅区单元的表面，并使两个栅区单元之间电隔离，即无直接连接；

源极，覆盖于所述隔离结构表面，并同时与两个第一导电类型源区和两个第二导电类型体区电导通。

其中，所述栅区单元包括栅介质层和位于栅介质层上的栅极层；优选地，在栅极层上还设有绝缘层。

作为本发明的优选方案，在所述第一导电类型漂移区中还设有一个第一导电类型区域，该第一导电类型区域位于两个第二导电类型体区之间。

另一种功率晶体管结构，包括：

集电极；

第二导电类型衬底，位于所述集电极之上；

第一导电类型漂移区，位于所述第二导电类型衬底之上；

两个第一导电类型发射区，分别位于所述第一导电类型漂移区上方的两侧；

两个第二导电类型体区，分别位于两个第一导电类型发射区与第一导电类型漂移区之间；

两个栅区单元，分别位于所述两个第二导电类型体区之上；

隔离结构，覆盖于所述两个栅区单元的表面，并使两个栅区单元之间电隔离；

发射极，覆盖于所述隔离结构表面，并同时与两个第一导电类型发射区和两个第二导电类型体区电导通。

其中，所述栅区单元包括栅介质层和位于栅介质层上的栅极层；优选地，在栅极层上还设有绝缘层。

作为本发明的优选方案，在所述第一导电类型漂移区中还设有一个第一导电类型区域，该第一导电类型区域位于两个第二导电类型体区之间。

一种制作上述功率晶体管结构的方法，包括以下步骤：

步骤一、在半导体衬底上形成浅掺杂的第一导电类型的外延层，并在所述外延层上分别制作两个栅区单元；该外延层的厚度可变；

步骤二、在所述两个栅区单元周围制作隔离结构，使其覆盖所述两个栅区单元的表面，并使两个栅区单元之间电隔离；