平面型金属氧化物半导体场效应管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种平面型金属氧化物半导体场效应管及其制造方法，平面型金属氧化物半导体场效应管包括第一导电类型的衬底、衬底上的第二导电类型掺杂区、第二导电类型掺杂区内的第一导电类型掺杂区、衬底上的栅氧化层、以及栅氧化层上的多晶硅栅极、多晶硅栅极两侧的绝缘侧墙、多晶硅栅极上的介质隔离氧化层、以及介质隔离氧化层上的金属层，金属层从两相邻的多晶硅栅极及两相邻的绝缘侧墙之间向下伸入第一导电类型掺杂区，并向下穿过第一导电类型掺杂区与第二导电类型掺杂区连接。本发明专利技术的MOSFET面积明显缩小，原胞电流密度增大，圆片上有效管芯数增大，从而降低了成本。

Planar metal oxide semiconductor field effect transistor and method of manufacturing the same

The invention relates to a planar metal oxide semiconductor field effect transistor and its manufacturing method, planar metal oxide semiconductor field effect transistor comprises a substrate, a first conductive type substrate second conductivity type doped region, second conductivity type doped region of the first conductivity type doped region on a substrate, a gate oxide layer, and a gate oxide on the layer of polysilicon gate, polysilicon gate on both sides of the side wall, the insulation on the polysilicon gate dielectric isolation oxide layer and the dielectric isolation oxide layer on the metal layer, insulation between the side wall metal layer from the polysilicon gate two adjacent and two adjacent downward into the first conductivity type doped region, and down through the first conductivity type doped with the second conductivity type doped region connection. The MOSFET area of the invention is obviously reduced, the current density of the original cell is increased, and the number of effective core tubes on the wafer is increased, thereby reducing the cost.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别是涉及一种平面型金属氧化物半导体场效应管，还涉及一种平面型金属氧化物半导体场效应管的制造方法。
技术介绍
国内市场上销售的功率MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)一般为平面型原胞，其特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性较好。因此MOSFET的国内市场销售非常火爆，尤其是在照明驱动电路和电源载终端电路的使用已经常态化，产品竞争非常激烈。但一般传统的MOSFET制造成本高昂且面积偏大，电路使用效率偏低，节能特性已到瓶颈，市场反应强烈要求降低制造成本，提高MOSFET的应用效率。MOSFET成本高、效率低的一个主要因素为MOSFET器件原胞尺寸较大。器件原胞较大的原因是P-阱宽度因器件结构的特点和制造工艺水平等因素导致难以调整。原胞的P-阱中央位置处的隔离介质层需挖孔，因MOSFET电性参数的要求，该孔宽度B在常规传统制造过程需大于3μm以上；而孔两边与导电多晶硅的隔离介质层厚度A需大于3μm以上，因此整个垂直双扩散P-阱宽度一般在2A+B＝9μm以上。而原胞中导电多晶硅栅极条宽度一般为9μm，对比可见，原胞中非导电长度占了整个原胞尺寸的50％左右，从而导致MOSFET面积偏大，电流密度低，利用效率差，不利于市场的销售。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种原胞尺寸较小的平面型金属氧化物半导体场效应管。一种平面型金属氧化物半导体场效应管，包括第一导电类型的衬底、所述衬底上的第二导电类型掺杂区、所述第二导电类型掺杂区内的第一导电类型掺杂区、所述衬底上的栅氧化层、以及所述栅氧化层上的多晶硅栅极，还包括所述多晶硅栅极两侧的绝缘侧墙和多晶硅栅极上的介质隔离氧化层，以及所述介质隔离氧化层上的金属层，且所述金属层从两相邻的多晶硅栅极及两相邻的绝缘侧墙之间向下伸入所述第一导电类型掺杂区，并向下穿过所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区连接，从而将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区连接成等电位；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。在其中一个实施例中，两相邻的多晶硅栅极的间距为1微米～5微米。在其中一个实施例中，所述金属层在所述第一导电类型掺杂区内的宽度为0.1微米～10微米，所述金属层伸入所述第二导电类型掺杂区的深度为0.5微米～2.5微米。在其中一个实施例中，所述多晶硅栅极的宽度为5.5微米～10.5微米、高度为0.4微米～1.2微米，所述介质隔离氧化层的厚度为1微米～2.5微米，所述绝缘侧墙的厚度为1微米～3微米，所述栅氧化层的厚度为900埃～1500埃。还有必要提供一种平面型金属氧化物半导体场效应管的制造方法。一种平面型金属氧化物半导体场效应管的制造方法，包括：提供具有两个相背的主面的第一导电类型的衬底；在衬底的第一主面形成场氧层，分隔出有源区和终端区；在衬底的第一主面形成栅氧化层；在所述栅氧化层上形成多晶硅；在所述多晶硅上形成介质氧化硅；光刻并对所述多晶硅和介质氧化硅进行刻蚀，形成多晶硅栅极和介质隔离氧化层；以所述多晶硅栅极和介质隔离氧化层为阻挡层对所述衬底的第一主面进行第二导电类型的离子注入，推阱后形成第二导电类型掺杂区；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；以所述多晶硅栅极和介质隔离氧化层为阻挡层对所述衬底的第一主面进行第一导电类型的离子注入，推阱后在所述第二导电类型掺杂区内形成第一导电类型掺杂区；在所述衬底的第一主面上和所述介质隔离氧化层上淀积绝缘层，并干法刻蚀所述绝缘层，刻蚀厚度等于淀积厚度，从而在所述多晶硅栅极的两侧形成绝缘侧墙；刻蚀形成穿透所述第二导电类型掺杂区并进入所述第一导电类型掺杂区的沟槽；光刻并刻蚀形成所述多晶硅栅极的接触孔；形成填入所述沟槽和接触孔内的金属层。在其中一个实施例中，所述以多晶硅栅极和介质隔离氧化层为阻挡层对所述衬底的第一主面进行第二导电类型的离子注入的步骤是带胶注入。在其中一个实施例中，所述绝缘层为掺P型杂质的磷硅玻璃；所述刻蚀形成穿透所述第二导电类型掺杂区并进入所述第一导电类型掺杂区的沟槽的步骤是采用干法刻蚀。在其中一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型；所述以所述多晶硅栅极和介质隔离氧化层为阻挡层对所述衬底的第一主面进行第一导电类型的离子注入，推阱后在所述第二导电类型掺杂区内形成第一导电类型掺杂区的步骤，是进行砷离子注入，注入剂量为1E15～8E16原子数/cm2，注入能量为80kev～150kev，推阱温度为900℃～1250℃，推阱时间为60～240分钟。在其中一个实施例中，所述推阱后形成第二导电类型掺杂区的推阱温度，高于所述推阱后在所述第二导电类型掺杂区内形成第一导电类型掺杂区的推阱温度。在其中一个实施例中，所述在衬底的第一主面形成栅氧化层的步骤是通过热生长形成，所述在所述多晶层上形成介质氧化硅的步骤和所述在所述衬底的第一主面上和所述介质隔离氧化层上淀积绝缘层的步骤，是通过低压化学气相淀积工艺形成。在其中一个实施例中，所述在所述衬底的第一主面上和所述介质隔离氧化层上淀积绝缘层，并干法刻蚀所述绝缘层的步骤中，淀积厚度和刻蚀厚度为10000埃～25000埃。上述平面型金属氧化物半导体场效应管及其制造方法，采用金属层向下洞穿第一导电类型掺杂区从而将第二导电类型掺杂区和第一导电类型掺杂区连接成等电位的结构，从而可以缩小该接触孔的宽度。并且使用绝缘侧墙作为多晶硅栅极两侧的隔离，又可以减小该隔离层的厚度。这样一来可以使得多晶硅栅极的间距减少50％左右，MOSFET面积明显缩小，原胞电流密度增大，圆片上有效管芯数增大，从而降低了成本。在不对MOSFET主要常规参数(如导通电阻Rdon、反压BVdss、源漏电流IdSS、正向饱和压降VFSD等)和可靠性特征(高温反偏HTRB、高温栅偏压、高低温循环测试)产生不良影响的前提条件下，通过减小单原胞阵列中单原胞栅间距(源极宽度)而提高单原胞密度(原胞密度增加管芯尺寸降低，降低了成本)，达到了降低成本的主要目的。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他实施例的附图。图1是一实施例中平面型金属氧化物半导体场效应管的剖面示意图；图2是一实施例中平面型金属氧化物半导体场效应管的制造方法的流程图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。本文所使用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面型金属氧化物半导体场效应管，包括第一导电类型的衬底、所述衬底上的第二导电类型掺杂区、所述第二导电类型掺杂区内的第一导电类型掺杂区、所述衬底上的栅氧化层、以及所述栅氧化层上的多晶硅栅极，其特征在于，还包括所述多晶硅栅极两侧的绝缘侧墙和多晶硅栅极上的介质隔离氧化层，以及所述介质隔离氧化层上的金属层，且所述金属层从两相邻的多晶硅栅极及两相邻的绝缘侧墙之间向下伸入所述第一导电类型掺杂区，并向下穿过所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区连接，从而将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区连接成等电位；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。

【技术特征摘要】
1.一种平面型金属氧化物半导体场效应管，包括第一导电类型的衬底、所述衬底上的第二导电类型掺杂区、所述第二导电类型掺杂区内的第一导电类型掺杂区、所述衬底上的栅氧化层、以及所述栅氧化层上的多晶硅栅极，其特征在于，还包括所述多晶硅栅极两侧的绝缘侧墙和多晶硅栅极上的介质隔离氧化层，以及所述介质隔离氧化层上的金属层，且所述金属层从两相邻的多晶硅栅极及两相邻的绝缘侧墙之间向下伸入所述第一导电类型掺杂区，并向下穿过所述第一导电类型掺杂区与所述第二导电类型掺杂区连接，从而将所述第一导电类型掺杂区和所述第二导电类型掺杂区连接成等电位；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。2.根据权利要求1所述的平面型金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，两相邻的多晶硅栅极的间距为1微米～5微米。3.根据权利要求1所述的平面型金属氧化物半导体场效应管，其特征在于，所述金属层在所述第一导电类型掺杂区内的宽度为0.1微米～10微米，所述金属层伸入所述第二导电类型掺杂区的深度为0.5微米～2.5微米，所述多晶硅栅极的宽度为5.5微米～10.5微米、高度为0.4微米～1.2微米，所述介质隔离氧化层的厚度为1微米～2.5微米，所述绝缘侧墙的厚度为1微米～3微米，所述栅氧化层的厚度为900埃～1500埃。4.一种平面型金属氧化物半导体场效应管的制造方法，包括：提供具有两个相背的主面的第一导电类型的衬底；在衬底的第一主面形成场氧层，分隔出有源区和终端区；在衬底的第一主面形成栅氧化层；在所述栅氧化层上形成多晶硅；在所述多晶硅上形成介质氧化硅；光刻并对所述多晶硅和介质氧化硅进行刻蚀，形成多晶硅栅极和介质隔离氧化层；以所述多晶硅栅极和介质隔离氧化层为阻挡层对所述衬底的第一主面进行第二导电类型的离子注入，推阱后形成第二导电类型掺杂区；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；以所述多晶硅栅极和介质隔离氧化层为阻挡层对所述衬底的第一主面进行第一导电类型的离子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张瞾，康剑，任炜强，
申请(专利权)人：深圳深爱半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44