一种芯片尺寸封装功率器件的结构制造技术

本发明专利技术公开了一种芯片尺寸封装的功率场效应晶体管器件的新结构，包括以下特征：器件的源极，漏极和栅极金属垫层都在芯片的表面上，在源极金属垫层下是横向与纵向场效应晶体管集成在一起，在漏极和栅极金属垫层下是纵向晶体管结构并有导电深沟槽把漏区连接至衬底，导通时，电流从漏极或栅极金属垫层流向源极金属垫层有两个路径：第一路径是纵向地经导电深沟槽流向漏极或栅极处衬底，然后横向地流向源极衬底，接着向上流至源极金属垫层；第二路径是从漏极金属垫层流向漏极或栅极金属垫层下的漏区，然后横向地流经导电沟道，金属插塞至源极金属垫层。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种芯片尺寸封装的功率场效应晶体管器件的新结构，包括以下特征：器件的源极，漏极和栅极金属垫层都在芯片的表面上，在源极金属垫层下是横向与纵向场效应晶体管集成在一起，在漏极和栅极金属垫层下是纵向晶体管结构并有导电深沟槽把漏区连接至衬底，导通时，电流从漏极或栅极金属垫层流向源极金属垫层有两个路径：第一路径是纵向地经导电深沟槽流向漏极或栅极处衬底，然后横向地流向源极衬底，接着向上流至源极金属垫层；第二路径是从漏极金属垫层流向漏极或栅极金属垫层下的漏区，然后横向地流经导电沟道，金属插塞至源极金属垫层。【专利说明】一种芯片尺寸封装功率器件的结构
本专利技术涉及半导体功率器件
，具体的说，涉及一种芯片尺寸封装的沟槽式功率场效应晶体管器件的新结构。
技术介绍
从器件的物理结构来看，功率场效应晶体管(Power M0SFET)的导电沟道可分为纵向的和横向的，它具有低正向压降、高转换速度、容易栅控制等特点，在低中压电力电子应用中成为一种重要的半导体器件，目前，功率场效应晶体管作为功率开关器件已被广泛应用于各类电子、通讯产品、电脑、消费电器和汽车电子等。沟槽式功率场效应晶体管(Trench Power M0SFET)的导电沟道在纵的方向上，所以与普通横向的功率场效应晶体管相比，在相同面积下，具有更低的导通电阻，因其具有结构上的高效以及导通电阻特性低的优点，沟槽型功率场效应晶体管作为电源控制用电子器件已被广泛应用。九十年代后期，商用的沟槽式功率场效应晶体管产品开始批量投产，当时，器件的单元尺寸约为4.0um左右，发展至2010年左右，最小单元尺寸已缩小至0.8um，器件的导通电阻得到极大的改进，芯片尺寸大为缩小。随着消费电子产品微型化的趋势，对功率场效应晶体管产品的封装的要求也趋微型化，从早期的表面贴装型封装(Surface Mount)S08，然后发展至S0T-23，SC-70, SC75A，SC89等至目前的芯片尺寸封装(Chip Scale Package，简略为CSP)，封装所占的空间愈来愈小。芯片尺寸封装(CSP)要求器件的栅极，源极和漏极都在芯片的表面上，沟槽式功率场效应晶体管的栅极，源极在芯片的表面上而漏极在芯片的背面，为了使沟槽式功率场效应晶体管可作芯片尺寸封装(CSP)，现有的技术是把漏极从衬底的背面引至外延层表面上的漏区金属垫层，图1表示出用作芯片尺寸封装(CSP)的沟槽式功率场效应晶体管金属布线的俯视结构；图2表示出横切面结构，它的缺点是在漏区金属垫层和栅极金属垫层下没有场效应晶体管单元，换言之，漏区金属垫层和栅极金属垫层处芯片区域只被用作金属垫层，没有好好地被利用。
技术实现思路
本专利技术克服了现有器件结构的缺点，提供了一种芯片尺寸封装(CSP)的沟槽式功率场效应晶体管器件的新型结构，其较之前的芯片尺寸封装沟槽式功率场效应晶体管更有效地利用芯片面积，从而增加了器件的性能价格比。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下设计方案来提高器件芯片面积的使用效率:芯片尺寸封装(CSP)要求器件的源极金属垫层，漏极金属垫层和栅极金属垫层在芯片的表面上，新型器件的结构是:在源极金属垫层下是把沟槽式场效应晶体管与横向场效应晶体管集成在一起，在漏极金属垫层和栅极金属垫层下是横向场效应晶体管的结构并有导电深沟槽把外延层表面的漏区连接至衬底。图3表示出这种新型器件在源极金属垫层下和在漏极金属垫层下的横切面结构，当器件导通时，电流从漏极金属垫层流向源极金属垫层，主要有两个路径:第一路径是电流从漏极金属垫层纵向地经导电深沟槽流向衬底与衬底背面的金属层，然后横向地沿着衬底与衬底背面的金属层流向漏极旁边的源极衬底与衬底背面的金属层，接着向上流经衬底，外延层或导电深沟槽，导电沟道，金属插塞，源极金属垫层；第二路径是从漏极金属垫层流向漏极金属垫层下的漏区，然后横向地流经导电沟道，金属插塞至源极金属垫层，图4是横切面结构表示出电流第一路径，图5是CSP金属布线的俯视结构，表示出电流第二路径。图6表示出这种新型器件在源极金属垫层下和在栅极金属垫层下的横切面结构，电流从漏极金属垫层流向源极金属垫层，主要有两个路径:第一路径是电流从漏极金属垫层流进栅极金属垫层下漏极的金属插塞，然后纵向地流经导电深沟槽流向衬底与衬底背面的金属层，然后横向地沿着衬底与衬底背面的金属层流向栅极旁边的源极衬底与衬底背面的金属层，接着向上流经衬底，外延层或导电深沟槽，导电沟道，金属插塞，源极金属垫层；第二路径是电流从漏极金属垫层横向地流进栅极金属垫层下漏极的金属插塞，然后横向地流经导电沟道，源区金属插塞至源极金属垫层；图7是横切面结构表示出电流第一路径，图8是CSP金属布线的俯视结构，表示出电流第二路径。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:采用本专利技术所述的芯片尺寸封装沟槽式功率场效应晶体管的新型器件结构会更有效地利用芯片面积，还可以提高器件电气特性的优点指数(Ron X Qg)，从而增加了器件的性能价格比。【专利附图】【附图说明】附图用来提供对本专利技术的进一步理解，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制，在附图中:图1是芯片尺寸封装的沟槽式场效应晶体管金属布线的俯视结构示意图；图2是芯片尺寸封装的沟槽式场效应晶体管的横切面结构示意图；图3是本专利技术的芯片尺寸封装的沟槽式场效应晶体管在源极金属垫层下和在漏极金属垫层下的横切面结构示意图；图4是本专利技术在源极金属垫层和漏极金属垫层之间的电流第一路径的横切面结构示意图；图5是本专利技术在源极金属垫层和漏极金属垫层之间的电流第二路径的俯视结构示意图；图6是本专利技术在源极金属垫层下和在栅极金属垫层下的横切面结构示意图；图7是本专利技术在源极金属垫层和栅极金属垫层之间的电流第一路径的横切面结构示意图；图8是本专利技术在源极金属垫层和漏极金属垫层之间的电流第二路径的俯视结构示意图；图9是本专利技术实施例1的在LDM0S的漏区处暴露出深沟槽开孔示意图；图10是本专利技术实施例1的在LDM0S的漏区处形成深沟槽示意图；图11是本专利技术实施例1的在LDM0S的漏区处形成N型高掺杂多晶硅填充深沟槽示意图；图12是本专利技术实施例1的在源极金属垫层处形成栅极沟槽示意图；图13是本专利技术实施例1沉积闻惨杂的多晶娃后不意图；图14是本专利技术实施例1在LDM0S处形成多晶硅栅极后示意图；图15是本专利技术实施例1形成P型区示意图；图16是本专利技术实施例1形成spacer后对娃片表面注入N型掺杂剂示意图；图17是本专利技术实施例1通过高温扩散作业后形成N型轻掺杂漏区(LDD)示意图；图18是本专利技术实施例1透过层间介质对娃片表面注入N型掺杂剂不意图；图19是本专利技术实施例1通过高温扩散作业后形成N型源区示意图；图20是本专利技术实施例1的注入P型掺杂剂到接触孔沟槽底部示意图；图21是本专利技术实施例1的填上金属插塞后示意图；图22是本专利技术实施例1的第二层层间介质示意图；图23是本专利技术实施例1在该器件的表面上沉积一层铝合金示意图；图24是本专利技术实施例2在LDM0S的漏区处没有P型区的横切面结构示意图；图25是本专利技术实施例3通过高温扩散作业后形成N型源区示意图；图26是本专利技术实施例3向深沟槽注入N型掺杂剂示意图；图27是本专利技术实施例3注入P型掺杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片尺寸封装功率器件的结构包括以下部分：(1)器件的源极金属垫层，漏极金属垫层和栅极金属垫层都在芯片的表面上；(2)在源极金属垫层下是横向场效应晶体管与纵向场效应晶体管集成在一起；(3)至少有一漏极金属垫层，在它之下是横向场效应晶体管结构并有导电深沟槽把外延层表面的漏区连接至衬底；(4)在栅极金属垫层下是横向场效应晶体管结构并有导电深沟槽把外延层表面的漏区连接至衬底，栅极金属垫层下的漏区电流是透过漏区金属插塞从栅极金属垫层外的漏极金属引进；(5)在源极金属垫层，漏极金属垫层和栅极金属垫层上可有钝化层，钝化层中有开孔用来连接焊球或金属打线；(6)完成前度工序后的硅片不用研磨背面，也不用在背面沉积多层金属。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏冠创，
申请(专利权)人：深圳市力振半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44