一种MOSFET器件结构及制造方法技术

一种MOSFET器件结构及其制造方法，包括N+衬底1、N

【技术实现步骤摘要】
一种MOSFET器件结构及制造方法


[0001]本专利技术属于半导体分立器件
，特别涉及一种MOSFET器件结构及制造方法。

技术介绍

[0002]MOSFET因其开关速度快、导通电阻低而在电源领域得到广泛的应用。近几年，随着高频高效率电源的需求，对于速度更快、功耗和导通电阻更低的功率MOSFET的需求越来越多。电路设计师为了提高电路的工作效率，主要关心器件的品质优质FOM＝(RDS(on)
×
Qgd)。栅漏电荷Qgd反映了器件的开关损耗，Qgd越小开关损耗越小，Qgd越大开关损耗越大；导通电阻RDS(on)反映了器件的导通损耗，RDS(on)越小导通损耗越小，RDS(on)越小导通损耗越大。
[0003]传统的功率MOSFET存在导通电阻和击穿电压、导通电阻和开关时间两个重要的矛盾。在有源区面积相同的情况下，击穿电压越高导通电阻越大，击穿电压越低导通电阻越小。导通电阻和开关时间与有源区的面积有关，有源区面积越大，导通电阻越小，开关时间越长；有源区面积越小，导通电阻越大，开关时间越短。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种MOSFET器件结构及制造方法，以解决上述问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]一种MOSFET器件结构，包括N+衬底1、N
‑
外延层2、P
‑
body扩散窗口3、N+JFET扩散窗口4、栅介质层5、栅极多晶硅6、源N+扩散窗口7、源P+扩散窗口8和栅源隔离层9；N
‑
外延层2设置在N+衬底1上，N
‑
外延层2的左右两侧设置了器件的单胞主结P
‑
body扩散窗口3，两个P
‑
body扩散窗口3之间设置了N+JFET扩散窗口4、P
‑
body扩散窗口3和N+JFET扩散窗口4上的纵向方向设置了栅介质层5，栅介质层5上依次设置有栅极多晶硅6和栅源隔离层9，金属层10设置在栅源隔离层9上，栅介质层5设置有源N+扩散窗口7和源P+扩散窗口8，源N+扩散窗口7、源P+扩散窗口8和源极金属10连接构成源极，栅极金属11通过开孔与栅极多晶硅6连接构成栅极，漏极金属与N+衬底1连接构成漏极，源极金属10与结终端12相连。
[0007]进一步的，器件结构为条形结构或元胞结构；栅极多晶硅6在元胞上刻蚀成两段。
[0008]进一步的，N+衬底1材料为Si，掺AS或掺Sb，电阻率0.002Ω.cm～0.004Ω.cm；N
‑
外延层2材料为外延法生长的Si材料，掺P，电阻率0.4Ω.cm～70Ω.cm。
[0009]进一步的，源极金属10为AL/ALSiCU，栅极金属为AL/ALSiCU
[0010]进一步的，一种MOSFET器件结构的制造方法，包括以下步骤：
[0011]完整的制造工艺流程为：外延片
→
激光打标
→
牺牲氧化层生长
→
场限环光刻
→
场限环注入
→
去胶
→
场限环退火
→
氧化层去除
→
场氧生长
→
场氧光刻+刻蚀
→
去胶
→
牺牲氧化层生长
→
N+JFET光刻
→
N+JFET注入
→
去胶
→
N+JFET退火
→
去牺牲氧化层
→
栅氧化层生长
→
多晶硅淀积
→
多晶硅掺杂
→
多晶硅光刻+刻蚀
→
去胶
→
P
‑
body注入
→
P
‑
body扩散
→
去
掉多余残氧
→
NSD光刻
→
NSD注入
→
去胶
→
激活
→
隔离层淀积
→
回流
→
引线孔光刻+刻蚀
→
去胶
→
PSD注入
→
回流
→
正面金属铝溅射
→
铝光刻+刻蚀
→
去胶
→
钝化层淀积
→
PAD光刻+刻蚀
→
去胶
→
合金
→
背面减薄
→
背面金属化
→
CP测试
→
入库。
[0012]进一步的，确定外延层电阻率和外延层厚度：利用公式(1)计算出满足一定击穿电压的外延浓度和厚度，击穿电压给10％～20％的设计余量；
[0013][0014]由(1)式可知：选取最优的WB和NB，须先确定外延电阻率的下限值和外延厚度的上限值：
[0015]①
外延电阻率的下限值
[0016]外延浓度的上限值由以下(2)式计算，
[0017][0018]BVDSS留10％～20％的设计余量，相应电阻率的下限值可以由以下(3)式计算：
[0019][0020]其中q为元电荷q＝1.6
×
10
‑
19
C，μ
n
为电子迁移率；
[0021]②
漂移区厚度的上限值
[0022]在外延浓度上限值确定后，外延厚度的上限值可由以下(4)式计算：
[0023][0024]耗尽层在高阻外延区展宽的厚度Xmn由(5)式计算得到：
[0025][0026]耗尽层在P阱区展宽的厚度Xmp由(6)式计算得到：
[0027][0028]进一步的，N+JFET扩散窗口4的工艺制造方法是：在牺牲氧化层生长之后，N+JFET注入之前，增加一步局部N+JFET光刻工艺，具体工艺制造流程为：牺牲氧化层生长
→
N+JFET光刻
→
N+JFET注入。
[0029]进一步的，JFET普注工艺流程为：外延片
→
激光打标
→
牺牲氧化层生长
→
场限环光刻
→
场限环注入
→
去胶
→
场限环退火
→
氧化层去除
→
场氧生长
→
场氧光刻+刻蚀
→
去胶
→
牺牲氧化层生长
→
N+JFET注入
→
去胶
→
N+JFET退火
→
去牺牲氧化层
→
栅氧化层生长
→
多晶硅淀积
→
多晶硅掺杂
→
多晶硅光刻+刻蚀
→
去胶
→本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MOSFET器件结构，其特征在于，包括包括N+衬底1、N
‑
外延层2、P
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body扩散窗口3、N+JFET扩散窗口4、栅介质层5、栅极多晶硅6、源N+扩散窗口7、源P+扩散窗口8和栅源隔离层9；N
‑
外延层2设置在N+衬底1上，N
‑
外延层2的左右两侧设置了器件的单胞主结P
‑
body扩散窗口3，两个P
‑
body扩散窗口3之间设置了N+JFET扩散窗口4、P
‑
body扩散窗口3和N+JFET扩散窗口4上的纵向方向设置了栅介质层5，栅介质层5上依次设置有栅极多晶硅6和栅源隔离层9，金属层10设置在栅源隔离层9上，栅介质层5设置有源N+扩散窗口7和源P+扩散窗口8，源N+扩散窗口7、源P+扩散窗口8和源极金属10连接构成源极，栅极金属11通过开孔与栅极多晶硅6连接构成栅极，漏极金属与N+衬底1连接构成漏极，源极金属10与结终端12相连。2.根据权利要求1所述的一种MOSFET器件结构，其特征在于，器件结构为条形结构或元胞结构；栅极多晶硅6在元胞上刻蚀成两段。3.根据权利要求1所述的一种MOSFET器件结构，其特征在于，N+衬底1材料为Si，掺AS或掺Sb，电阻率0.002Ω.cm～0.004Ω.cm；N
‑
外延层2材料为外延法生长的Si材料，掺P，电阻率0.4Ω.cm～70Ω.cm。4.根据权利要求1所述的一种MOSFET器件结构，其特征在于，源极金属10为AL/ALSiCU，栅极金属为AL/ALSiCU。5.一种MOSFET器件结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：完整的制造工艺流程为：外延片
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激光打标
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牺牲氧化层生长
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场限环光刻
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场限环注入
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去胶
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场限环退火
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氧化层去除
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场氧生长
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场氧光刻+刻蚀
→
去胶
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牺牲氧化层生长
→
N+JFET光刻
→
N+JFET注入
→
去胶
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N+JFET退火
→
去牺牲氧化层
→
栅氧化层生长
→
多晶硅淀积
→
多晶硅掺杂
→
多晶硅光刻+刻蚀
→
去胶
→
P
‑
body注入
→
P
‑
body扩散
→
去掉多余残氧
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NSD光刻
→
NSD注入
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去胶
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激活
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隔离层淀积
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回流
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引线孔光刻+刻蚀
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去胶
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PSD注入
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回流
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正面金属铝溅射
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铝光刻+刻蚀
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去胶
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钝化层淀积
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PAD光刻+刻蚀
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去胶
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【专利技术属性】
技术研发人员：习毓，丁文华，陈骞，单长玲，刘英，郝艺锦，李朴，
申请(专利权)人：西安卫光科技有限公司，
类型：发明
国别省市：