双沟槽场效应管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种双沟槽场效应管及制备方法，方法包括：提供第一导电类型的衬底以及第一导电类型的掺杂层、制作深沟槽区结构、形成深沟槽电极、制作沟槽栅区结构、于掺杂层的表面形成第二导电类型层、于第二导电类型层的表面形成第一导电类型层、制作隔离层、制备源区接触电极、形成上电极、下电极，深沟槽区结构包括第一槽区和第二槽区，第一槽区具有第一厚度的氧化层，第二槽区具有第二厚度的氧化层，第一槽区的宽度小于第二槽区，第二厚度大于第一厚度。本发明专利技术通过将深沟槽电极设置为上下不同的两部分，在保证一定的第二厚度氧化层厚度的同时，实现了深沟槽电极之间距离的增大，从而有利于后续元器件的制备，简化了生产工艺，降低了制备成本。

【技术实现步骤摘要】
双沟槽场效应管及其制备方法
本专利技术属于半导体器件制造
，特别是涉及一种双沟槽场效应管及其制备方法。
技术介绍
功率晶体管一般用于控制功率电子器件合理工作，通过功率电子器件为负载提供大功率的输出。功率晶体管已广泛用于控制功率输出，高频大功率晶体管的应用电子设备的扫描电路中，如彩电，显示器，示波器，大型游戏机的水平扫描电路，视放电路，发射机的功率放大器等，亦广泛地应用到例如对讲机，手机的射频输出电路，高频振荡电路和高速电子开关电路等电路中。一般说来，功率器件通常工作于高电压、大电流的条件下，普遍具备耐压高、工作电流大、自身耗散功率大等特点，因此在使用时与一般小功率器件存在一定差别。为了让开关器件的功能得到良好的发挥，功率半导体场效应晶体管需要满足两个基本要求：1、当器件处于导通状态时，能拥有非常低的导通电阻，最小化器件本身的功率损耗；2、当器件处于关断状态时，能拥有足够高的反向击穿电压。现有的功率晶体管一般采用超结晶体管结构，然而，超结晶体管的制备工艺复杂，由于退火等工艺的影响，超结内的离子相互扩散容易导致掺杂浓度与实际有较大的偏差，而超结晶体管的击穿电压对离子掺杂浓度比较敏感，从而大大地增加了制作工艺尤其是在高掺杂浓度、低结宽器件的制作工艺的难度。进一步地，超结结构的功率晶体管一般用于高压或中高压电路中，由于超结结构功率晶体管的宽度具有一定的限制，对于小于180V的电路，一般的超结结构功率晶体管是难以实现的。另外，随着半导体器件尺寸的不断减小，也限制了具有侧氧(OB)结构的晶体管的深沟槽电极之间距离的增大，从而也进一步加大了沟槽栅区结构以及源区接触电极形成的工艺复杂程度，最终导致了器件的工艺难度及其制作成本。鉴于以上所述，提供一种可以实现有足够高的反向击穿电压并拥有非常低的导通电阻，且具有较大的深沟槽电极之间的距离从而简化工艺的晶体管及其制备方法实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种双沟槽场效应管及其制备方法，用于解决现有技术中具有侧氧(OB)结构的晶体管受尺寸限制而导致工艺复杂、制备成本高的问题，并进一步提高其反向击穿电压及降低其导通电阻。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种双沟槽场效应管的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：1)提供第一导电类型的半导体衬底，于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；2)于所述掺杂层中制作间隔排列的两个深沟槽区结构，所述深沟槽区结构包括靠近所述掺杂层上表面的第一槽区以及与所述第一槽区下方相连通的第二槽区，所述第一槽区表面具有第一厚度的第一氧化层，所述第二槽区表面具有第二厚度的第二氧化层，其中，所述第一槽区的宽度小于所述第二槽区的宽度，且所述第二厚度大于所述第一厚度；3)于所述深沟槽区结构内沉积导电材料以形成深沟槽电极；4)于所述深沟槽电极之间的所述掺杂层内制作沟槽栅区结构，且所述沟槽栅区结构与所述深沟槽电极之间具有预设间距；5)于所述第一导电类型的掺杂层的表面形成第二导电类型层；6)于所述第二导电类型层的表面形成第一导电类型层；7)于步骤6)所得到结构表面形成隔离层，并刻蚀所述隔离层以露出所述深沟槽电极以及出欲制备源区接触电极的区域，然后沉积金属材料以形成上电极；8)减薄所述第一导电类型的半导体衬底，然后沉积金属材料以形成下电极。作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)包括步骤：提供第一导电类型的半导体衬底，通过外延工艺于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；或者：提供一半导体衬底，对所述半导体衬底进行两次不同掺杂浓度的掺杂工艺形成第一导电类型的半导体衬底以及第一导电类型的掺杂层。作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，制作所述深沟槽区结构包括步骤：2-1)于所述掺杂层表面形成绝缘层，并通过光刻-刻蚀工艺于所述绝缘层及所述掺杂层以形成第一深度的第一沟槽；2-2)于所述第一深度的第一沟槽侧壁依次形成第一厚度的第一氧化层和掩膜层；2-3)基于所述掩膜层继续对所述掺杂层进行刻蚀以形成第二深度的第二沟槽；2-4)对所述第二深度的第二沟槽进行氧化以形成第二厚度的第二氧化层，并去掉所述掩膜层，以形成深沟槽区结构。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一深度为1～2μm，所述第二深度为400～800μm。作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，所述第二厚度为0.4～0.8μm。作为本专利技术的一种优选方案，步骤4)中，制作所述沟槽栅区结构包括步骤：4-1)刻蚀所述深沟槽电极之间的区域以形成栅区沟槽；4-2)于所述栅区沟槽表面形成栅氧层；4-3)于所述栅氧层内填充栅极材料，以形成所述沟槽栅区结构。作为本专利技术的一种优选方案，所形成的所述沟槽栅区结构的深度小于所述深沟槽电极的深度。作为本专利技术的一种优选方案，步骤5)中，通过第二导电类型离子注入以在所述第一导电类型的掺杂层的表面形成第二导电类型层。作为本专利技术的一种优选方案，步骤6)中，通过第一导电类型离子注入以在所述第二导电类型层的表面形成第一导电类型层。作为本专利技术的一种优选方案，步骤7)中，所述源区接触电极与所述沟槽栅区结构之间的距离大于所述源区接触电极与所述深沟槽电极之间的距离。本专利技术还提供一种双沟槽场效应管，其中，所述双沟槽场效应管为采用上述任意一种制备方法所得到的双沟槽场效应管，所述双沟槽场效应管包括：第一导电类型的漏区；第一导电类型的漂移区，结合于所述漏区上；第二导电类型的沟道区，结合于所述漂移区上；第一导电类型的源区，结合于所述沟道区上；沟槽栅区结构，包括位于所述源区中部且延伸至所述漂移区的具有预设深度的栅区沟槽，结合于所述栅区沟槽表面的栅氧层以及填充于所述栅氧层内的栅极材料；深沟槽电极，包括分别位于所述沟槽栅区结构两侧且纵向延伸至所述漂移区的深沟槽区结构，以及填充于所述深沟槽区结构内的导电材料，所述深沟槽区结构包括靠近所述源区的第一槽区以及与所述第一槽区第二沟槽相连通的第二槽区，所述第一槽区表面具有第一厚度的第一氧化层，所述第二槽区表面具有第二厚度的第二氧化层，其中，所述第一槽区的宽度小于所述第二槽区的宽度，且所述第二厚度大于所述第一厚度；隔离层，结合于所述源区、所述深沟槽电极及所述沟槽栅区结构表面，且具有对应于所述源区及所述深沟槽电极的电极通孔；上电极，覆盖于所述隔离层表面且通过所述电极通孔与所述源区及所述深沟槽电极相连；下电极，结合于所述第一导电类型漏区的与所述漂移区相对的另一表面。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一槽区的深度为1～2μm，所述第二槽区的深度为400～800μm，所述第二厚度为0.4～0.8μm。作为本专利技术的一种优选方案，所述漏区为重掺杂的第一导电类型半导体材料，所述漂移区为轻掺杂的第一导电类型半导体材料。如上所述，本专利技术提供一种双沟槽场效应管及其制备方法，具有如下有益效果：1)本专利技术通过将深沟槽电极设置为上下不同的两部分结构，在保证一定的第二沟槽氧化层厚度的同时，实现了深沟槽电极之间的距离的增大，从而有利于后续元器件的制备，简化了生产工艺，降低了制备成本；2)本专利技术采用纵向设置的栅区，由于实际覆盖面积小，有效减小了栅电荷(Qg)和栅漏电荷(Qgd)，从而提高开关速度，另外，在侧壁深沟槽中设置的电极区，由于其电场调制和电荷补偿效应，使得漂移区的掺杂浓度可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)提供第一导电类型的半导体衬底，于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；2)于所述掺杂层中制作间隔排列的两个深沟槽区结构，所述深沟槽区结构包括靠近所述掺杂层上表面的第一槽区以及与所述第一槽区下方相连通的第二槽区，所述第一槽区表面具有第一厚度的第一氧化层，所述第二槽区表面具有第二厚度的第二氧化层，其中，所述第一槽区的宽度小于所述第二槽区的宽度，且所述第二厚度大于所述第一厚度；3)于所述深沟槽区结构内沉积导电材料以形成深沟槽电极；4)于所述深沟槽电极之间的所述掺杂层内制作沟槽栅区结构，且所述沟槽栅区结构与所述深沟槽电极之间具有预设间距；5)于所述第一导电类型的掺杂层的表面形成第二导电类型层；6)于所述第二导电类型层的表面形成第一导电类型层；7)于步骤6)所得到结构表面形成隔离层，并刻蚀所述隔离层以露出所述深沟槽电极以及欲制备源区接触电极的区域，然后沉积金属材料以形成上电极；8)减薄所述第一导电类型的半导体衬底，然后沉积金属材料以形成下电极。

【技术特征摘要】
1.一种双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：1)提供第一导电类型的半导体衬底，于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；2)于所述掺杂层中制作间隔排列的两个深沟槽区结构，所述深沟槽区结构包括靠近所述掺杂层上表面的第一槽区以及与所述第一槽区下方相连通的第二槽区，所述第一槽区表面具有第一厚度的第一氧化层，所述第二槽区表面具有第二厚度的第二氧化层，其中，所述第一槽区的宽度小于所述第二槽区的宽度，且所述第二厚度大于所述第一厚度；3)于所述深沟槽区结构内沉积导电材料以形成深沟槽电极；4)于所述深沟槽电极之间的所述掺杂层内制作沟槽栅区结构，且所述沟槽栅区结构与所述深沟槽电极之间具有预设间距；5)于所述第一导电类型的掺杂层的表面形成第二导电类型层；6)于所述第二导电类型层的表面形成第一导电类型层；7)于步骤6)所得到结构表面形成隔离层，并刻蚀所述隔离层以露出所述深沟槽电极以及欲制备源区接触电极的区域，然后沉积金属材料以形成上电极；8)减薄所述第一导电类型的半导体衬底，然后沉积金属材料以形成下电极。2.根据权利要求1所述的双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，步骤1)包括步骤：提供第一导电类型的半导体衬底，通过外延工艺于所述半导体衬底表面形成第一导电类型的掺杂层；或者：提供一半导体衬底，对所述半导体衬底进行两次不同掺杂浓度的掺杂工艺形成第一导电类型的半导体衬底以及第一导电类型的掺杂层。3.根据权利要求1所述的双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，步骤2)中，制作所述深沟槽区结构包括步骤：2-1)于所述掺杂层表面形成绝缘层，并通过光刻-刻蚀工艺于所述绝缘层及所述掺杂层以形成第一深度的第一沟槽；2-2)于所述第一深度的第一沟槽侧壁依次形成第一厚度的第一氧化层和掩膜层；2-3)基于所述掩膜层继续对所述掺杂层进行刻蚀以形成第二深度的第二沟槽；2-4)对所述第二深度的第二沟槽进行氧化以形成第二厚度的第二氧化层，并去掉所述掩膜层，以形成深沟槽区结构。4.根据权利要求3所述的双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，所述第一深度为1～2μm，所述第二深度为400～800μm。5.根据权利要求1所述的双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述第二厚度为0.4～0.8μm。6.根据权利要求1所述的双沟槽场效应管的制备方法，其特征在于，步骤4)中，制作所述沟槽栅区结构包括步骤：4...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉明，薛璐，张海涛，
申请(专利权)人：无锡同方微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32