[发明专利]多源MOS管共用栅极电荷平衡芯片结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种多源MOS管共用栅极电荷平衡芯片结构及其制造方法，结构主要包括漏极衬底、共柵填充体、电荷平衡填充体、多种接触孔结构以及源极覆盖层与柵极覆盖层。源极覆盖层接受由柵极覆盖层连通的共柵填充体的驱动导通到漏极衬底的背面;电荷平衡填充体具有位于共柵填充体底部下方的平衡部以及一体相连位于所述平衡沟槽内的源接触部，形成顶面高低位差。在开槽后一次开孔工序中,当柵极接触孔结构钻设于所述共柵填充体中,平衡柵接触孔结构也钻设于源接触部中，故本发明示例提供的场效晶体管架构具有MOS管共用柵极底部电荷平衡的效果,稳定的降低漂移层电阻,实现沟槽式MOS管密集化且表面接触孔工艺一步到位。

技术领域

本发明涉及半导体晶体管的技术领域，尤其是涉及一种多源MOS管共用栅极电荷平衡芯片结构及其制造方法。

背景技术

早期的半导体MOS管是平面结构,其源极、柵极与漏极都位于芯片工作面上,晶体管沟道(channel)也是沿着柵极的底部水平延伸,占据芯片过大表面尺寸。故MOS管往三维发展,有堆叠式将柵极竖立高于工作面,也有沟槽式将柵极埋入工作面内,其沟道路径也分别变成倒U形与U形。堆叠式MOS管通常需要柵极的表面再磊晶生长以形成一层薄半导体层,与沟槽式MOS管在制造上产生极大不相同,故形成两大技术分支。就沟槽式MOS管,为了使沟道数量加倍以增加器件密集度,还可以将U形沟道的中间截断,自然可以增加MOS管的排布密集度,即构成沟槽式MOS管竖立沟道结构。

发明专利申请公开号CN1536630A公开了一种具有沟槽结构的垂直MOS晶体管及制造方法,用多晶硅栅电极填充到沟槽的中部，淀积中间绝缘膜以便填充在沟槽的剩余部分，从而平坦化半导体衬底的主表面。回蚀刻中间绝缘膜以暴露半导体衬底的主表面，在该主表面上进而淀积金属材料。当中间绝缘膜是自对准位于沟槽内的栅电极上，形成的垂直MOS晶体管自可以不使用连接半导体衬底源区的接触孔形成工艺,而连接多晶硅栅电极的接触孔形成工艺以自对准的侧面间隔物分隔出类似接触孔的结构,故不需要钻孔的接触孔开孔工艺。相关技术中,垂直MOS晶体管的结构为固定,引出连接的自对准关系取决于多晶硅栅电极顶面低于主表面的高度限制,制程中当主表面由中间绝缘膜显露后,提供主表面的半导体衬底与多晶硅栅电极都是半导体材质,不能以选择性刻蚀技术进行自对准的调整。

发明专利申请公布号CN103137454A公开了一种沟槽式功率MOS晶体管的结构及其制造方法,工艺包括：1)生长氮化硅介质层；2)利用沟槽掩膜反向光刻，曝光，打开有源区；3)刻蚀有源区的氮化硅介质层；4)二氧化硅垫积、回刻和层间膜垫积，生成接触孔层间介质层；5)用通孔掩膜板干刻和自对准工艺制作接触孔。故氮化硅介质层覆盖了沟槽开口,体区的工作面上的二氧化硅覆盖了在衬底与氮化硅介质层。接触孔的设置主要是为了贯穿工作面上的二氧化硅,使柵极铝层连接到嵌埋柵极,源极铝层连接到衬底的体区。故相关现有技术中,接触孔结构的作用是贯穿例如二氧化硅在工作面上的绝缘层。在另一种技术分支的现有技术中,当在工作面上不沉淀有绝缘层,沟槽内的柵极上有自对准的层间绝缘层时,则不需要设置接触孔结构。

发明专利公开号CN102403352A公开了一种MOS晶体管,为沟槽型垂直双扩散晶体管，采用金属插塞的方式将用以引出源电极的金属层填充在位于相邻两源区之间的接触孔内，并在接触孔下方形成一重掺杂的体接触区域，此时，该MOS晶体管结构中金属均通过接触孔内填充的金属插塞与硅体接触，接触孔侧壁接触的硅体为第一半导体类型掺杂的源区，接触孔底部接触的硅体为第二半导体类型掺杂的体接触区。而在半导体工作面上也沉淀有绝缘介质层。相关技术为目前常见的源极接触孔结构,但是没有进一步公开柵极接触孔结构能引出嵌埋柵极的结构与对应的制造工艺。