高压耗尽型场效应晶体管制造技术

本申请公开一种高压耗尽型场效应晶体管，能够降低耗尽型场效应晶体管的导通电阻，所述耗尽型场效应晶体管包括：衬底，所述衬底内形成有若干第二掺杂类型的掺杂柱，所述掺杂柱的长度方向垂直于所述衬底表面；位于所述掺杂柱顶部区域内的第二掺杂类型的体区；分别位于所述体区的两侧的两个第一类型掺杂区，两个所述第一类型掺杂区与所在侧的体区边缘的距离相同；位于所述体区内的第二类型掺杂区，所述第二类型掺杂区位于所在体区内的两个第一类型掺杂区之间；位于相邻掺杂柱之间的衬底上的栅极结构。极结构。极结构。

【技术实现步骤摘要】
高压耗尽型场效应晶体管


[0001]本申请涉及半导体
，具体涉及一种高压耗尽型场效应晶体管。

技术介绍

[0002]在各场效应晶体管分为耗尽型MOS晶体管和增强型MOS晶体管两种，增强型场效应晶体管在栅极偏压为零时，沟道关闭；耗尽型MOSFET在栅极偏压为零时，沟道为导通状态。
[0003]在各种功率系统如恒流源、固态继电器、通信开关、高压直流母线中经常需要使用N沟道纵向结构耗尽型MOSFET器件(VDMOS)，这种器件通常在零栅压情况下表现为通态。目前现有的高压耗尽型MOSFET产品的特征导通电阻都较高，导致功耗较高。
[0004]随着人们对能效要求的日益提高，如何实现更低的特征导通电阻是目前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]鉴于此，本申请提供一种高压耗尽型场效应晶体管，以解决现有的高压耗尽型场效应晶体管的导通电阻大的问题。
[0006]本申请提供的一种高压耗尽型场效应晶体管，包括：衬底，所述衬底内形成有若干第二掺杂类型的掺杂柱，所述掺杂柱的长度方向垂直于所述衬底表面；位于所述掺杂柱顶部区域内的第二掺杂类型的体区；分别位于所述体区的两侧的两个第一类型掺杂区，两个所述第一类型掺杂区与所在侧的体区边缘的距离相同；位于所述体区内的第二类型掺杂区，所述第二类型掺杂区位于所在体区内的两个第一类型掺杂区之间；位于相邻掺杂柱之间的衬底上的栅极结构。
[0007]可选的，所述衬底包括基底和位于所述基底表面的第一掺杂类型的外延层，所述掺杂柱位于所述外延层内；其中，所述外延层包括若干层堆叠的子外延层，所述掺杂柱包括位于各子外延层内堆叠的子掺杂柱，或者，所述外延层内具有沟槽，所述掺杂柱填充于所述沟槽内。
[0008]可选的，所述掺杂柱底部与所述基底表面的距离为0～20μm；和/或，所述掺杂柱的高度为所述外延层高度的80％～95％。
[0009]可选的，所述掺杂柱具有弧形侧壁，或者所述掺杂柱具有若干弧形侧壁连接而成的波浪形侧壁。
[0010]可选的，所述体区的中轴线与所述掺杂区的中轴线重叠。
[0011]可选的，所述衬底为第一类型掺杂，所述第二掺杂类型的掺杂柱的掺杂浓度与宽度的乘积，与相邻的衬底的掺杂浓度与宽度的乘积之间的差值小于预设值。
[0012]可选的，所述体区为P型掺杂体区，所述第一类型掺杂区为N型掺杂区，所述第二类型掺杂区为P型掺杂区；或者，所述体区为N型掺杂体区，所述第一类型掺杂区为P型掺杂区，所述第二类型掺杂区为N型掺杂区。
[0013]可选的，还包括：连接所述第一类型掺杂区和所述第二类型掺杂区的电极层，所述
电极层覆盖所述栅极结构和衬底，且所述电极层与所述栅极结构之间形成有隔离介质层。
[0014]可选的，所述第二类型掺杂区的掺杂浓度大于所述第二类型掺杂的体区的掺杂浓度；和/或，所述体区的掺杂浓度大于所述掺杂柱的掺杂浓度。
[0015]可选的，所述栅极结构与两侧的所述体区内的第一类型掺杂区在垂直于所述衬底表面方向上具有重叠。
[0016]可选的，所述栅极结构与所述衬底之间形成有反型层。
[0017]本申请上述高压耗尽型场效应晶体管，通过形成掺杂柱，再在所述掺杂柱顶部区域内形成沟道区域，优化内部电场分布和掺杂，使得特征导通电阻大幅下降，能够显著降低功耗。同样电压等级和导通电阻下拥有更小的芯片尺寸，适合更小的封装外形，功率密度高。同样电压等级和导通电阻下更小的芯片意味着更低的寄生电容，因而也能胜任更高开关频率的应用。
[0018]进一步的，所述高压耗尽型场效应晶体管的第一类型掺杂区与体区之间的沟道区域的长度不受光刻对准偏差的影响，器件的沟道掺杂左右对称，采用自对准工艺的耗尽型结构和工艺，使得元胞左右沟道的阈值电压相同，开启一致性提高，提高器件的性能。无论是单个元胞的阈值电压，还是同一晶圆内不同器件的阈值电压均相同或接近(考虑其他工艺误差)，阈值电压分布集中。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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的附图。
[0020]图1至图8是本申请一实施例的高压耗尽型场效应晶体管的形成过程的结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而非全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
[0022]请参考图1至图8，为本申请一实施例的高压耗尽型场效应晶体管的形成过程的结构示意图。
[0023]请参考图1，提供衬底100，所述衬底100内形成有若干第二掺杂类型的掺杂柱103，所述掺杂柱103的长度方向垂直于所述衬底100表面。
[0024]所述衬底100的形成方法包括：提供基底101，在所述基底101上形成外延层102以及位于所述外延层内的掺杂柱103。所述掺杂柱103在平行于外延层102表面的截面为长条状、圆形或多边形等。
[0025]所述基底101可以为半导体晶圆，可以为硅、锗或锗硅等半导体材料。具体的，所述基底101可以为第一类型掺杂的单晶硅衬底。
[0026]在一些实施例中，所述掺杂柱103的形成方法包括：提供基底101，在所述基底101上形成子外延层；对所述子外延层进行第二类型掺杂离子注入，形成子掺杂柱；重复多次形成子外延层以及子掺杂柱的步骤，直至若干子外延层堆叠形成的外延层102达到目标厚度，以及若干子掺杂柱堆叠形成的掺杂柱103高度达到目标高度。多次外延、注入形成所述掺杂柱的过程中，每个子掺杂柱均会进行横向扩散，使得子掺杂柱的侧壁为弧形，使得最终形成的掺杂柱具有若干弧形侧壁连接而成的波浪形侧壁。通过对各子外延层的注入参数的调整，还可以使得所述掺杂柱在高度方向上具有不同的掺杂浓度的分布。
[0027]在另一些实施例中，所述掺杂柱103的形成方法包括：提供基底101；在所述基底101上形成具有目标厚度的外延层102；刻蚀所述外延层102，形成具有目标高度的沟槽，在所述沟槽内填充第二掺杂类型的掺杂柱103。所述沟槽的刻蚀可以采用深沟槽刻蚀工艺，以刻蚀形成足够深度的沟槽。还可以通过刻蚀过程的工艺参数的调整，调整沟槽侧壁的形貌，例如使得所述沟槽具有倾斜侧壁、弧形侧壁、波浪形侧壁等，从而在填充具有第二类型掺杂的掺杂材料至所述沟槽内所形成的掺杂柱103具有对应形貌的侧壁。
[0028]在另一实施例中，所述掺杂柱的形成方法包括：提供基底101，在所述基底101上形成具有目标厚度的外延层102；通过多次不同能量的的高能离子注入，在所述外延层102内形成第二掺杂类型的掺杂柱。高能离子注入的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压耗尽型场效应晶体管，其特征在于，包括：衬底，所述衬底内形成有若干第二掺杂类型的掺杂柱，所述掺杂柱的长度方向垂直于所述衬底表面；位于所述掺杂柱顶部区域内的第二掺杂类型的体区；分别位于所述体区的两侧的两个第一类型掺杂区，两个所述第一类型掺杂区与所在侧的体区边缘的距离相同；位于所述体区内的第二类型掺杂区，所述第二类型掺杂区位于所在体区内的两个第一类型掺杂区之间；位于相邻掺杂柱之间的衬底上的栅极结构。2.根据权利要求1所述的高压耗尽型场效应晶体管，其特征在于，所述衬底包括基底和位于所述基底表面的第一掺杂类型的外延层，所述掺杂柱位于所述外延层内；其中，所述外延层包括若干层堆叠的子外延层，所述掺杂柱包括位于各子外延层内堆叠的子掺杂柱；或者，所述外延层内具有沟槽，所述掺杂柱填充于所述沟槽内。3.根据权利要求2所述的高压耗尽型场效应晶体管，其特征在于，所述掺杂柱底部与所述基底表面的距离为0～20μm；和/或，所述掺杂柱的高度为所述外延层高度的80％～95％。4.根据权利要求1所述的高压耗尽型场效应晶体管，其特征在于，所述掺杂柱具有弧形侧壁，或者所述掺杂柱具有若干弧形侧壁连接而成的波浪形侧壁。5.根据权利要求1所述的高压耗尽型场效应晶体管，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：晋虎，张辰晨，万欣，
申请(专利权)人：嘉兴奥罗拉电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：