[发明专利]沟槽型场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种沟槽型场效应晶体管；本发明还涉及一种沟槽型场效应晶体管的制造方法。

背景技术

随着功率电子电路对工作开关频率的要求越来越高，器件需要在较高的频率下工作，传统功率晶体管由于开关速度较低，已经不能满足发展的要求。功率场效应管以其开关速度快、频率性能好、输入阻抗高、驱动功率小、温度特性好、无二次击穿问题等优点，在高频应用范围内将电力电子带入了一个新的阶段。

在低压和超低压应用方向中，由于耐压要求不是很高，所以外延层可以做的较薄或者掺杂浓度可以较高，因此沟道电阻对通态电阻产生的影响相对增大。因此沟槽型场效应晶体管凭借着较低的导通电阻在低压范围内得到了普遍应用。

如图1所示，是现有沟槽型场效应晶体管的示意图；现有沟槽型场效应晶体管由多个原胞结构并联形成，包括：

N型衬底101以及形成于所述衬底101顶部表面的N型轻掺杂外延层102。

P阱105，形成于所述外延层102的顶部区域。

N型重掺杂的源区106，形成于所述P阱105的顶部区域。

多个栅沟槽，所述栅沟槽穿过所述源区106和所述P阱105并进入到所述P阱105底部的所述外延层102内；在所述栅沟槽的侧面和底部表面形成有栅介质层如栅氧化层103，在所述栅沟槽内部填充有多晶硅栅104，所述多晶硅栅104侧面覆盖整个所述P阱105的纵向深度且被所述多晶硅栅104侧面覆盖的所述P阱105的表面用于形成连接所述源区106和所述外延层102的沟道；和一个所述沟道对应的所述多晶硅栅104、所述源区106和所述外延层102形成一个所述原胞结构。

层间膜108覆盖在所述源区106和多晶硅栅104的顶部表面。所述源区106和所述P阱105需要通过接触孔107引出，在现有技术中，两个相邻沟槽之间共用一个所述接触孔107，所述接触孔107需要穿过所述源区106和底部的所述P阱105接触。所述接触孔107的顶部和正面金属层109接触引出源极。栅极也通过位于原胞区域外的接触孔107和正面金属层109引出。在所述衬底101的背面形成有由背面金属层110组成的漏极。

从图1可以看出，现有器件的源区106和P阱105需要通过接触孔107和正面金属层108连接并实现源极的引出，因为形成接触孔107除了本身具有一定的尺寸大小要求外，还需要采用光刻刻蚀工艺形成，光刻刻蚀工艺有一定的对准要求，不仅工艺复杂，而且无法实现尺寸的缩小，所以接触孔107的存在会使得各原胞也即各栅沟槽之间的间距无法缩小，使得原胞尺寸变大，器件的沟道密度变小，器件的导通电阻也会同时变小。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种沟槽型场效应晶体管，能缩小原胞尺寸、提高沟道密度、降低导通电阻，还能降低工艺成本。为此，本发明还提供一种沟槽型场效应晶体管的制造方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的沟槽型场效应晶体管包括：

N型衬底以及形成于所述衬底顶部表面的N型轻掺杂外延层。

P阱，形成于所述外延层的顶部区域。

N型重掺杂的源区，形成于所述P阱的顶部区域。

多个栅沟槽，所述栅沟槽穿过所述源区和所述P阱并进入到所述P阱底部的所述外延层内；在所述栅沟槽的侧面和底部表面形成有栅介质层，在所述栅沟槽底部填充有多晶硅栅、顶部填充有层间膜，所述多晶硅栅侧面覆盖整个所述P阱的纵向深度且被所述多晶硅栅侧面覆盖的所述P阱的表面用于形成连接所述源区和所述外延层的沟道；和一个所述沟道对应的所述多晶硅栅、所述源区和所述外延层形成一个所述原胞结构。

各所述原胞结构的所述源区之间形成有所述P阱的接出区域，所述接出区域的顶部表面形成有P型重掺杂的P阱引出区，所述P阱引出区底部保持为所述P阱的掺杂条件。

在所述源区、所述P阱引出区和所述层间膜的表面形成有由正面金属层组成的源极，所述源极的正面金属层直接同时接触所述源区和所述P阱引出区。

在所述衬底的背面形成有由背面金属层组成的漏极。

进一步的改进是，在横向结构上，各所述栅沟槽呈条形结构且平行排列，各所述接出区域也呈条形结构且平行排列，各所述接出区域的条形结构和所述栅沟槽的条形结构垂直。

为解决上述技术问题，本发明提供的沟槽型场效应晶体管的制造方法包括如下步骤：

步骤一、在N型衬底上下形成N型轻掺杂外延层。

步骤二、采用光刻工艺定义出栅沟槽区域并采用干法刻蚀工艺挖出栅沟槽。