[发明专利]超结结型场效应晶体管及其制作方法

说明书

本发明提供一种超结结型场效应晶体管，包括：漏极金属，在漏极金属上设有第一导电类型硅衬底，在第一导电类型硅衬底上设有第一导电类型外延层，在第一导电类型外延层内设有互相间隔的第一导电类型柱与第二导电类型柱，在第二导电类型柱的表面设有第二导电类型体区，在第二导电类型体区内设有重掺杂的第二导电类型栅极，栅极金属与重掺杂的第二导电类型栅极连接，在第一导电类型柱的表面设有重掺杂的第一导电类型源极，源极金属与重掺杂的第一导电类型源极连接，栅极金属和源极金属之间设有隔离氧化层，栅极金属与重掺杂的第二导电类型栅极的接触面为第一上表面，源极金属与重掺杂的第一导电类型源极的接触面为第二上表面，所述第二上表面高于第一上表面。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制作方法，尤其是一种基于超结理论的结型场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

超结结构将普通PN结引入到功率器件的耐压层中，在耐压层内部引入显著的二维场效应，这种复杂场调制能极大降低器件表面电场峰值并优化了体内场分布。由于超结的上述二维场调制效应，功率器件能在相同耐压下获得更低的比导通电阻（即器件单位面积导通电阻）。

结型场效应晶体管（Junction Field-Effect Transistor，JFET）是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，与表面型MOSFET不同的是，JFET的沟道处于半导体内部，沟道中的载流子不受半导体表面效应的影响，因此迁移率较高，噪声较低。

JFET器件的耐压原理和MOSFET一致，都是通过PN结反偏形成耗尽区来承担高压。因此，若将超结技术引入到JFET器件，可以实现JFET器件的导通压降和耐压的最佳折衷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的JFET器件比导通电阻过大的问题，提供一种超结结型场效应晶体管及其制造方法，该器件制造方法与现有半导体工艺兼容。

为实现以上技术目的，本发明采用的技术方案是：

作为本发明的第一方面，提供一种超结结型场效应晶体管，包括：

漏极金属，在所述漏极金属上设有第一导电类型硅衬底，所述第一导电类型硅衬底与漏极金属的接触面为下表面，在所述第一导电类型硅衬底上设有第一导电类型外延层，在第一导电类型外延层内设有互相间隔的第一导电类型柱与第二导电类型柱，在所述第二导电类型柱的表面设有第二导电类型体区，在所述第二导电类型体区内设有重掺杂的第二导电类型栅极，栅极金属与所述重掺杂的第二导电类型栅极连接，在所述第一导电类型柱的表面设有重掺杂的第一导电类型源极，源极金属与所述重掺杂的第一导电类型源极连接，所述栅极金属和源极金属之间设有隔离氧化层，其主要改进之处在于：

所述栅极金属与所述重掺杂的第二导电类型栅极的接触面为第一上表面，所述源极金属与所述重掺杂的第一导电类型源极的接触面为第二上表面，所述第二上表面高于第一上表面。

进一步地，对于N型沟道的超结结型场效应晶体管，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型；对于P型沟道的超结结型场效应晶体管，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。

进一步地，所述第二上表面与第一上表面的高度差为0.5μm～5μm。

作为本发明的第二方面，提供一种超结结型场效应晶体管的制作方法，包括如下步骤：

步骤一：选取第一导电类型硅衬底材料并外延生长第一导电类型外延层；

步骤二：在所述第一导电类型外延层的第二上表面选择性刻蚀出深沟槽；

步骤三：淀积第二导电类型硅，将上述深沟槽填满，形成互相间隔的第一导电类型柱与第二导电类型柱；然后去除第二上表面上方的结构；

步骤四：在所述第一导电类型外延层的第二上表面选择性刻蚀出浅沟槽，浅沟槽底部即为第一上表面；

步骤五：利用掩膜窗口，借助离子注入的方式，在第一上表面注入第二导电类型杂质并热退火，形成第二导电类型体区；