一种场效应管及其制备方法技术

本申请提供一种场效应管及其制备方法，涉及半导体器件技术领域，方法包括：第一器件结构包括衬底和设置在衬底上的外延层，先后形成第一介质层、多晶硅层和第二介质层；去除部分多晶硅层和第二介质层，在掺杂区上方界定出第一窗口，第一窗口的底部露出第一介质层；保留第一窗口侧壁的第三介质层，界定出第二窗口，第二窗口底部露出外延层；在第二窗口底部的表面形成欧姆金属层，形成第四器件结构；在第四器件结构远离衬底的表面形成正面金属层。器件结构远离衬底的表面形成正面金属层。器件结构远离衬底的表面形成正面金属层。

【技术实现步骤摘要】
一种场效应管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体器件
，具体而言，涉及一种场效应管及其制备方法。

技术介绍

[0002]功率半导体器件作为电力电子系统中的核心元件，一直是现代生活不可或缺的重要电子元件，广泛应用于消费类电子设备、汽车电子系统、智能电网，到各类工业设备、动力机车、航天、船舶系统，碳化硅MOS晶体管因其输入阻抗高、温度稳定性好、高频高压性能优秀，安全工作区大等优点，目前已经成为高压高频领域发展的主流器件。
[0003]为了进一步提高碳化硅MOS晶体管的电流密度，减少导通电阻，可以从多个方面来优化。其中缩小单胞是一个重要的方法，为了缩小单胞，减小管芯面积，降低成本，当JFET区、沟道区、阱区和源极区的尺寸在设计中最优化之后，可以通过减少隔离介质的宽度减小管芯尺寸。目前关于隔离介质和金属淀积通过如下方法进行：通过光刻刻蚀形成隔离介质，通过蒸镀剥离产生形成金属淀积，这种方法对于单胞比较大的时候是实用的，但是当单胞需要尽量减小的时候，由于光刻套偏和光刻本身的波动，容易使得栅极两侧的隔离介质的厚度差异较大。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种场效应管及其制备方法，以解决现有工艺中难以精确控制栅极两侧的隔离介质的厚度导致容易发生裂缝和漏电的问题。
[0005]为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
[0006]本申请实施例的一方面，提供一种场效应管制备方法，方法包括：提供第一器件结构，第一器件结构包括衬底和设置在衬底上的外延层，外延层背离衬底的一侧设置有若干掺杂区，掺杂区包括阱区和设置在阱区中的源极区；在外延层表面形成第一介质层；在第一介质层表面形成多晶硅层；在多晶硅层表面形成第二介质层，形成第二器件结构；去除第二器件结构表面的部分多晶硅层和第二介质层，在掺杂区上方界定出若干第一窗口，第一窗口具有侧壁和底部，第一窗口的侧壁为多晶硅层和第二介质层组成的层叠结构，第一窗口的底部露出第一介质层，形成第三器件结构；在第三器件结构表面整面形成第三介质层，第三介质层覆盖第三器件结构表面的第二介质层、第一窗口的侧壁和第一窗口的底部的第一介质层；去除第一介质层表面的第三介质层和第一窗口底部的第一介质层，保留第一窗口侧壁的第三介质层，界定出第二窗口，第二窗口底部露出外延层；在第二窗口底部的表面形成欧姆金属层，形成第四器件结构；在第四器件结构远离衬底的表面形成正面金属层。
[0007]本申请实施例的另一方面，提供一种场效应管，包括：衬底和设置在衬底上的外延层，外延层背离衬底的一侧设置有若干掺杂区，掺杂区包括阱区和设置在阱区中的源极区；多晶硅栅极，多晶硅栅极设置在相邻的掺杂区之间的上方，且延伸至每一相邻的掺杂区间的上方的一部分，外延层与多晶硅栅极之间通过第一介质层隔开；第一介质层包括第一部
分和第二部分，第一介质层的第一部分覆盖在每一掺杂区两侧边缘的外延层表面且延伸至源极区的部分外延层表面；第一介质层的第二部分覆盖在相邻的掺杂区之间的外延层表面，且与第一介质层的第一部分相连；在每一掺杂区对应的外延层表面还设置有欧姆金属层，欧姆金属层与第一介质层的第一部分相接，且与第一介质层的第一部分绝缘；第四介质层，第四介质层覆盖在多晶硅栅极表面，第四介质层包括设置在多晶硅栅极顶面的顶面部分和设置在多晶硅栅极侧壁的侧壁部分，第四介质层的侧壁部分还与第一介质层的第一部相连；正面金属层，正面金属层覆盖欧姆金属层和第四介质层表面，第四介质层与欧姆金属层和正面金属层绝缘；其中，在每一掺杂区对应的上方具有位于掺杂区边缘的第一介质层的第一部分，及与第一介质层的第一部分相连的第四介质层的侧壁部分，在同一掺杂区对应的上方，第四介质层的任意两侧壁部分的厚度差小于目标厚度的5％，厚度为第四介质层从与多晶硅栅极相连的一侧至与正面金属层相连的一侧的距离。
[0008]本申请的有益效果包括：
[0009]本申请通过在多晶硅栅极两侧形成自对准侧墙，从而精确控制多晶硅栅极两侧的隔离介质的厚度，在实现单胞尺寸减小的同时，还能够避免因为多晶硅栅极两侧的隔离介质厚度难以精确控制所导致的裂缝和漏电。此外，利用自对准工艺还能够减少一层光罩，降低成本。
附图说明
[0010]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
[0011]图1为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的流程示意图；
[0012]图2为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之一；
[0013]图3为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之二；
[0014]图4为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之三；
[0015]图5为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之四；
[0016]图6为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之五；
[0017]图7为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之六；
[0018]图8为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之七；
[0019]图9为本申请实施例提供的一种场效应管制备方法的状态示意图之八。
[0020]图标：1
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衬底；2
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外延层；3
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阱区；4
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源极区；5
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阱区接触区；6
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掺杂区；7
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第一介质层；8
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多晶硅层；9
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第二介质层；10
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第一窗口；11
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层叠结构；12
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多晶硅栅极；13
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第三介质层；14
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侧墙；15
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第四介质层；16
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欧姆金属层；17
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正面金属层。
具体实施方式
[0021]下文陈述的实施方式表示使得本领域技术人员能够实践所述实施方式所必需的信息，并且示出了实践所述实施方式的最佳模式。在参照附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本公开的概念，并且将认识到本文中未具体提出的这些概念的应用。应理解，
这些概念和应用属于本公开和随附权利要求的范围内。
[0022]应当理解，虽然术语第一、第二等可以在本文中用于描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于区域分一个元件与另一个元件。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元件可称为第二元件，并且类似地，第二元件可称为第一元件。如本文所使用，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和所有组合。
[0023]应当理解，当一个元件(诸如层、区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应管制备方法，其特征在于，所述方法包括：提供第一器件结构，所述第一器件结构包括衬底和设置在衬底上的外延层，所述外延层背离所述衬底的一侧设置有若干掺杂区，所述掺杂区包括阱区和设置在所述阱区中的源极区；在所述外延层表面形成第一介质层；在所述第一介质层表面形成多晶硅层；在所述多晶硅层表面形成第二介质层，形成第二器件结构；去除所述第二器件结构表面的部分所述多晶硅层和所述第二介质层，在所述掺杂区上方界定出若干第一窗口，所述第一窗口具有侧壁和底部，所述第一窗口的侧壁为所述多晶硅层和所述第二介质层组成的层叠结构，所述第一窗口的底部露出所述第一介质层，形成第三器件结构；在所述第三器件结构表面整面形成第三介质层，所述第三介质层覆盖所述第三器件结构表面的第二介质层、所述第一窗口的侧壁和所述第一窗口的底部的第一介质层；去除所述第一介质层表面的第三介质层和所述第一窗口底部的第一介质层，保留所述第一窗口侧壁的第三介质层，界定出第二窗口，所述第二窗口底部露出所述外延层；在所述第二窗口底部的表面形成欧姆金属层，形成第四器件结构；在所述第四器件结构远离所述衬底的表面形成正面金属层。2.如权利要求1所述的场效应管制备方法，其特征在于，所述掺杂区还包括设置在所述源极区内的阱区接触区，且所述阱区接触区穿过所述源极区与所述阱区连接。3.如权利要求1所述的场效应管制备方法，其特征在于，位于同一所述第一窗口任意两侧壁上的第三介质层的厚度差小于目标厚度的5％。4.如权利要求3所述的场效应管制备方法，其特征在于，所述目标厚度为同一所述第一窗口内所有侧壁上的第三介质层中的最小厚度值；或，所述目标厚度为同一所述第一窗口内所有侧壁上的第三介质层厚度之和的平均值；或，所述目标厚度为同一所述第一窗口内所有侧壁上的第三介质层中的最大厚度值。5.如权利要求3或4所述的场效应管制备方法，其特征在于，位于同一所述第一窗口侧壁上的第三介质层的厚度相等。6.如权利要求1所述的场效应管制备方法，其特征在于，每一所述层叠结构的多晶硅层在所述外延层表面的正投影均与该层叠结构相邻的两个所述第一窗口下方的掺杂区内的部分源极区交叠。7.如权利要求1所述的场效应管制备方法，其特征在于，所述第二介质层的材质为氧化硅、氮化硅、BSG、PSG和BPSG中的一种或多种；和/或，所述第二介质层的厚度为0.5
‑
1.5um；和/或，所述多晶硅层的厚度为0.3
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1um；和/或，所述第三介质层的材质为氧化硅、氮化硅、BSG、PSG和BPSG中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志强，蔡文必，陶永洪，张中华，李立均，吴怡清，
申请(专利权)人：湖南三安半导体有限责任公司，
类型：发明
国别省市：