[发明专利]结型场效应晶体管及其制作方法

说明书

本发明涉及一种结型场效应晶体管及其制作方法。上述制作方法获得结型场效应晶体管包括：N型衬底、N型外延层、在N型外延层中形成的埋层式的P型栅极区域、氧化层、贯穿氧化层并延伸至P型栅极区域的栅沟槽、形成于栅沟槽内壁且与P型栅极区域连接的P型扩散区域、形成于栅沟槽中的多晶硅、形成于N型外延层表面的N型区域、贯穿氧化层且对应N型区域的开口、在氧化层及栅沟槽上形成的连接多晶硅的栅极金属、源极金属、及漏极金属，P型栅极区域包括多个相互平行的第一条形部及多个与第一条形部垂直相交的第二条形部，最外侧的第二条形部与栅沟槽及P型扩散区相接，最外侧的第二条形部一侧的第一条形部与第二条形部位于N型区域的下方。

【技术领域】

本发明涉及半导体制造工艺技术领域，特别地，涉及一种结型场效应晶体管及其制作方法。

【背景技术】

结型场效应晶体管(Junction Field-Effect Transistor，JFET)是由p-n结栅极(G)与源极(S)和漏极(D)构成的一种具有放大功能的三端有源器件。其工作原理就是通过电压改变沟道的导电性来实现对输出电流的控制。

对于结型场效应晶体管，按照工作原理来划分，(JFET)主要可分为增强型和耗尽型两种类型的JFET器件，但最常见到的是耗尽型JFET(D-JFET)，即在0栅偏压时就存在有沟道的JFET。

JFET导电的沟道在体内。耗尽型和增强型这两种晶体管在工艺和结构上的差别主要在于其沟道区的掺杂浓度和厚度。耗尽型JFET的沟道的掺杂浓度较高、厚度较大，以致于栅pn结的内建电压不能把沟道完全耗尽；而增强型JFET的沟道的掺杂浓度较低、厚度较小，则栅pn结的内建电压即可把沟道完全耗尽。

对于耗尽型的JFET，在平衡时(不加电压)时，沟道电阻最小；电压Vds和Vgs都可改变栅p-n结势垒的宽度，并因此改变沟道的长度和厚度(栅极电压使沟道厚度均匀变化，源漏电压使沟道厚度不均匀变化)，使沟道电阻变化，从而导致Ids变化，以实现对输入信号的放大。

而按照器件的结构来划分，可以分为水平型JFET和垂直型JFET。顾名思义水平型JFET，其导电沟道是平行于硅片表面的，源漏都在硅片的同一面引出。这种结构的JFET可以制作成分立的器件，也可以集成在集成CMOS电路中去，其工作电压通常较低。而垂直型结构的JFET，其导电沟道垂直于硅片表面，源极和漏极分别处在wafer的正面和背面。通常这种结构的器件都是分立型的器件，其工作电压可根据外延的厚度以及掺杂浓度灵活调节。

一种典型的水平型JFET的制作工艺流程为：在N型衬底上生长一定厚度的N型外延层，进行P型栅极的光刻、注入和驱入，驱入温度通常在1100C以上，时间在1小时以上，最终P型栅极的结深通常大于2um，然后进行源极N型区域的光刻、注入和驱入，驱入时间相对较短，温度相对较低，使得最终源极N型区域深远小于P型栅极的结深，进一步生长层间介质层，然后进行接触孔的光刻和刻蚀，以及生长金属，然后进行金属的光刻和刻蚀，形成源极金属及栅极金属，然后对N型衬底背面进行减薄，背面生长金属，形成漏极金属。

所述水平型JFET中，在器件需要夹断时，将需要对Gate施加一个负电压，则N型外延层与P型栅极结反偏，N型外延层被两侧P型栅极逐渐耗尽，当P型栅极之间的N型外延层沟道被完全耗尽时，JFET器件被夹断。从器件的制作过程中克制，P型栅极的结深很深，则在其驱入的过程中，杂质会发生横向扩散，P型栅极横向尺寸也会很大，这将导致N型外延层的沟道受到挤压，JFET的饱和电流将会很低，并且由于扩散的高斯分布特性，P型栅极的浓度从上到下呈现从浓到淡的分布，P型栅极结的实际宽度从上到下也是逐渐减小。即JFET导电沟道从上到下逐渐变大。因此，在P型栅极外压负压时，JFET器件表面将首先耗尽，底部最后耗尽，在这个过程中，器件电流的变化也是非理想的。然而，对于现有结型场效应晶体管，如何使得器件的有效沟道区域面积较大，源极面积更大，器件饱和电流更大以及如何增加器件的灵敏度及栅极可靠性，从而提升器件性能，是一个非常重要的技术问题。

【发明内容】