[发明专利]深沟槽功率半导体场效应晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体领域，特别是涉及一种深沟槽功率半导体场效应晶体管及其制作方法。

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。

在现有技术中，具有侧氧(OB)结构的晶体管将在超结中很难实现的杂质浓度匹配问题，转换为容易控制的氧化层厚度上，并且其适用于低压电路。一般的OB结构晶体管的制作工艺是先制作深沟槽结构，然后制作栅区及其它的器件结构，在深沟槽生长氧化层时候便会在器件表面也形成一层较厚的氧化层，后续的工艺需要采用湿法刻蚀或者多次化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)，这会大大地增加了工艺的难度及制作的成本，同时，由于湿法刻蚀具有各向同性的特点，刻蚀时往往会导致深沟槽表面的氧化层同时被腐蚀形成凹陷，这对后续的电极材料沉积及整个晶体管的性能造成较大的影响。

因此，提供一种低制作成本、工艺简单且性能优异的功率晶体管实属必要。

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深沟槽功率半导体场效应晶体管及其制作方法，用于解决现有技术中侧氧(OB)结构的晶体管高制作成本、工艺复杂且由于制备工艺的不足而影响晶体管性能的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法，至少包括步骤：1)提供第一导电类型的半导体衬底，在所述半导体衬底上形成第一导电类型的外延层，于所述外延层内制作栅区结构并在所述外延层中形成第二导电类型层；2)刻蚀所述外延层以分别在与所述栅区结构的两侧形成深沟槽，并在所述深沟槽表面形成氧化层；3)于所述第二导电类型层中形成第一导电类型层；4)于所述深沟槽内沉积导电材料以形成深沟槽电极；5)于所述第一导电类型层表面制作隔离层；6)刻蚀所述隔离层以露出所述深沟槽电极并露出欲制备源区电极的区域，然后沉积金属材料以形成上电极。

在本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法中，所述深沟槽的深度大于所述栅区结构的深度。

作为本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法的一个可选方案，所述深沟槽的深度等于所述外延层的厚度。

在本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法中所述氧化层的厚度为0.3～0.6um。

在本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法中，所述步骤1)先制作掩膜版并刻蚀所述外延层以形成栅区沟槽，然后在所述栅区沟槽内形成栅氧层，最后在所述栅区沟槽内沉积栅极材料以形成所述栅区结构。

在本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法中，通过第二导电类型离子注入以在所述外延层上形成第二导电类型层。

在本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法中，所述步骤2)中，先以SiO₂或Si₃N₄作为掩膜层刻蚀所述外延层以分别在所述栅区结构的两侧形成深沟槽，然后在所述深沟槽表面形成氧化层，最后去除所述掩膜层。

在本发明的深沟槽功率半导体场效应晶体管的制作方法中，通过第一导电类型离子注入以在所述第二导电类型层表面形成第一导电类型层。