專利名稱：一種低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管。
背聚技術(shù)
"MOSFET，，是英文"meta卜oxide-semiconductor field effect transistor"的縮寫，意即"金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管"，其原理是 所有現(xiàn)代集成電路芯片的基礎(chǔ)。 一個MOSFET器件由三個基本部分構(gòu)成源 極(S)、柵極(G)和漏極(D)。如果在柵極加載一個電壓，當(dāng)該電壓大 于MOSFET的開啟電壓VTH時，源極到漏極之間就形成了一個電流的通路； 如果在柵極上沒有電壓或者所加電壓小于MOSFET的開啟電壓VTH,那么晶 體管就把這個通路阻斷，也就是處于關(guān)閉的狀態(tài)。利用這種功能，多個晶體 管并聯(lián)可以組成功率場效應(yīng)管。功率場效應(yīng)管的發(fā)展即在不斷追求提高單位 面積內(nèi)場效應(yīng)管的個數(shù)以達(dá)到降低內(nèi)阻的目的。
一般低電壓功率場效應(yīng)管，泛指電壓在100V以內(nèi)的場效應(yīng)管，在此范 疇內(nèi)，MOS場效應(yīng)管的內(nèi)阻主要由溝道內(nèi)阻所組成，J-FET電阻、外延電阻 及襯底電阻的貢獻(xiàn)比例相對較低，在此范疇內(nèi)的N型外延層電阻率一般為 0.001 0.02 Q .m，外延層厚度為1.5 8微米，P型外延層的電阻率為 0.002 0.05 Q .m,外延層厚度為3 10微米。
目前新型的低電壓(<100V)功率場效應(yīng)管，多采用溝槽式工藝制造。 如

圖1所示, 一種常見的N通道垂直溝槽型場效應(yīng)管包括N型硅襯底1 ，位 于N型硅襯底1背面的漏極金屬2，位于N型硅襯底1正面的N型外延層8,
形成于N型外延層8正面的氧化層9,位于氧化層9正面的源極金屬3，柵 極金屬4，植入到外延層8中的P型阱區(qū)51, N+源區(qū)52，由外延層8上表
面穿透P型阱區(qū)51至外延層8內(nèi)部(但不能至硅襯底1內(nèi)的)的溝漕80， 生長于外延層8正面周邊的柵氧化層60及溝槽80內(nèi)壁的柵極絕緣層61 ，位 于柵氧化層60上及溝槽80內(nèi)壁柵極絕緣層61外的多晶硅柵極7，源極金屬 3及柵極金屬4填充若干個位于氧化層9內(nèi)的通孔并分別與P型阱區(qū)51 ， N+ 源區(qū)52及多晶硅柵極7相連接。這種場效應(yīng)管由于伴隨著超大規(guī)模集成電路 核心技術(shù)的光刻及干刻工藝技術(shù)的發(fā)展而可以縮小溝槽開口尺寸，增加溝槽 密度及深度，以達(dá)到降低場效應(yīng)管內(nèi)阻的目的，但溝槽的開口及挖掘也增加 了工藝的復(fù)雜性，而溝槽內(nèi)壁柵極絕緣層的品質(zhì)及溝槽深度的控制更直接影 響了良品率及成本，故此種新型的低壓溝槽式功率場效應(yīng)管的工藝相對來說 比傳統(tǒng)垂直型場效應(yīng)管復(fù)雜且制造成本偏高。
另外， 一種常見的傳統(tǒng)垂直型場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)圖2所示，常見的N 通道垂直型場效應(yīng)晶體管包括N型硅襯底1，位于N型硅襯底1背面的漏極 金屬2、位于N型硅襯底1正面的N型外延層8，形成于N型外延層8正面的 氧化層9，位于氧化層9正面的源極金屬3、柵極金屬4，植入到外延層8中 的P型阱區(qū)51、 N+源區(qū)52，生長于外延層8正面周邊的柵氧化層60及外延 層8正面中部的柵極絕緣層61，位于柵氧化層60、柵極絕緣層61上的多晶 硅柵極7，源極金屬3、柵極金屬4填充若干個位于氧化層9內(nèi)的通孔并分別 與P型阱區(qū)51、 N+源區(qū)52及多晶硅柵極7相連接。這種場效應(yīng)晶體管雖然 工藝簡單，成本較低，但是為降低產(chǎn)品內(nèi)阻，必需降低柵極絕緣層61的厚度， 因而造成柵極和漏極之間的電容較大，交流反應(yīng)慢，影響器件的開啟性能。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本 較低、工藝簡單、柵漏極間電容小、交流反應(yīng)快的場效應(yīng)晶體管，以便與新 型垂直溝槽型場效應(yīng)管相競爭。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是本實用新型包括硅襯底，位于所述硅 襯底背面的漏極金屬、位于所述硅襯底正面的外延層，形成于所述外延層正 面的氧化層，位于所述氧化層正面的源極金屬、柵極金屬，植入到所述外延 層中的阱區(qū)、源區(qū)，生長于所述外延層正面周邊的厚柵氧化層I及所述外延 層正面中部的薄柵極絕緣層，位于所述柵氧化層I 、所述柵極絕緣層上的多 晶硅柵極，所述氧化層內(nèi)有若干個接觸孔，所述源極金屬、所述柵極金屬填 充若干個所述接觸孔并分別與所述阱區(qū)、所述源區(qū)及所述多晶硅柵極相連接， 所述場效應(yīng)晶體管還包括厚柵氧化層II ，各相鄰所述阱區(qū)之間上方對應(yīng)的所 述柵極絕緣層中間被所述柵氧化層II隔開。
所述外延層為N型外延層，其電阻率為0. 001 0. 02 Q "m，厚度為1. 5 8微米；或者，所述外延層為P型外延層，其電阻率為0.002 0.05 Q m， 厚度為3 10微米。
本實用新型的有益效果是由于本實用新型包括厚柵氧化層II，各相鄰
所述阱區(qū)之間上方對應(yīng)的所述柵極絕緣層中間被所述柵氣化層n隔開，從而
可以減小多晶硅柵極和漏極之間的電容，使得MOSFET交流反應(yīng)快，高速開 關(guān)特性好，提高高速切換的性能，同時由于本實用新型在制造過程中沒有溝 槽的開口及挖掘工藝，因而工藝簡單，成本低，故本實用新型成本較低、工 藝簡單、柵漏極間電容小、交流反應(yīng)快。
附困說明
圖1是一種現(xiàn)有的低電壓垂直型溝槽式MOS三極管的斷面結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2是傳統(tǒng)的垂直型MOS三極管的斷面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是本實用新型的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖3所示，本實施例為N溝道MOSFET，它包括N型硅襯底1，位于 所述硅襯底1背面的漏極金屬2、位于所述硅襯底1正面的N型外延層8，形 成于所述外延層8正面的氧化層9，位于所述氧化層9正面的源極金屬3、柵 極金屬4，植入到所述外延層8中的P型阱區(qū)51、 N+源區(qū)52，生長于所述外 延層8正面周邊的厚柵氧化層I 60及所述外延層8正面中部的薄柵極絕緣層 61，位于所述柵氧化層I60、所述柵極絕緣層61上的多晶硅柵極7，所述氧 化層9內(nèi)有五個接觸孔，所述源極金屬3、所述柵極金屬4填充五個所述接 觸孔并分別與所述阱區(qū)51、所述源區(qū)52及所述多晶硅柵極7相連接，所述 場效應(yīng)晶體管還包括厚柵氧化層I162，各相鄰所述阱區(qū)51之間上方對應(yīng)的所 述柵極絕緣層61中間被所述柵氧化層I162隔開，從而可以減小多晶硅柵極 和漏極之間的電容，使得MOSFET交流反應(yīng)快，高速開關(guān)特性好，提高高速 切換的性能。本實施例所述外延層8的電阻率一般為0.001 0.02 Q !!!， 所述外延層8的厚度為1. 5 8微米。
當(dāng)然，本實用新型也可以為P溝道MOSFET，其作用原理及結(jié)構(gòu)同N溝 道MOSFET，此時所述外延層8的電阻率一般為0.002 0.05 Q m，所述 外延層8的厚度為3 10微米。
本實用新型可廣泛應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域。
權(quán)利要求1、一種低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管，包括硅襯底(1)，位于所述硅襯底(1)背面的漏極金屬(2)、位于所述硅襯底(1)正面的外延層(8)，形成于所述外延層(8)正面的氧化層(9)，位于所述氧化層(9)正面的源極金屬(3)、柵極金屬(4)，植入到所述外延層(8)中的阱區(qū)(51)、源區(qū)(52)，生長于所述外延層(8)正面周邊的厚柵氧化層I(60)及所述外延層(8)正面中部的薄柵極絕緣層(61)，位于所述柵氧化層I(60)、所述柵極絕緣層(61)上的多晶硅柵極(7)，所述氧化層(9)內(nèi)有若干個接觸孔，所述源極金屬(3)、所述柵極金屬(4)填充若干個所述接觸孔并分別與所述阱區(qū)(51)、所述源區(qū)(52)及所述多晶硅柵極(7)相連接，其特征在于所述場效應(yīng)晶體管還包括厚柵氧化層II(62)，各相鄰所述阱區(qū)(51)之間上方對應(yīng)的所述柵極絕緣層(61)中間被所述柵氧化層II(62)隔開。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管，其特征在于所述外 延層(8)為N型外延層，其電阻率為0.001 0.02 Q .m，厚度為1. 5 8微米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管，其特征在于所述外 延層(8)為P型外延層，其電阻率為0.002 0.05 Q *m,厚度為3 10 微米。
專利摘要本實用新型公開了一種低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管，旨在提供一種柵漏極間電容小、交流反應(yīng)快的低電壓垂直型場效應(yīng)晶體管。本實用新型包括硅襯底(1)、漏極金屬(2)、外延層(8)、氧化層(9)、源極金屬(3)、柵極金屬(4)、阱區(qū)(51)、源區(qū)(52)、厚柵氧化層I(60)、薄柵極絕緣層(61)、厚柵氧化層II(62)、多晶硅柵極(7)，所述氧化層(9)內(nèi)有若干個接觸孔，所述源極金屬(3)、所述柵極金屬(4)填充若干個所述接觸孔并分別與所述阱區(qū)(51)、所述源區(qū)(52)及所述多晶硅柵極(7)相連接，各相鄰所述阱區(qū)(51)之間上方對應(yīng)的所述柵極絕緣層(61)中間被所述柵氧化層II(62)隔開。本實用新型可廣泛應(yīng)用于集成電路領(lǐng)域。
文檔編號H01L29/78GK201069775SQ20072005179
公開日2008年6月4日 申請日期2007年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月23日
發(fā)明者吳緯國 申請人:廣州南科集成電子有限公司