专利名称：一种低电压垂直型场效应晶体管的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低电压垂直型场效应晶体管。
背聚技术
"MOSFET，，是英文"meta卜oxide-semiconductor field effect transistor"的縮写，意即"金属氧化物半导体场效应晶体管"，其原理是 所有现代集成电路芯片的基础。 一个MOSFET器件由三个基本部分构成源 极(S)、栅极(G)和漏极(D)。如果在栅极加载一个电压，当该电压大 于MOSFET的开启电压VTH时，源极到漏极之间就形成了一个电流的通路； 如果在栅极上没有电压或者所加电压小于MOSFET的开启电压VTH,那么晶 体管就把这个通路阻断，也就是处于关闭的状态。利用这种功能，多个晶体 管并联可以组成功率场效应管。功率场效应管的发展即在不断追求提高单位 面积内场效应管的个数以达到降低内阻的目的。
一般低电压功率场效应管，泛指电压在100V以内的场效应管，在此范 畴内，MOS场效应管的内阻主要由沟道内阻所组成，J-FET电阻、外延电阻 及衬底电阻的贡献比例相对较低，在此范畴内的N型外延层电阻率一般为 0.001 0.02 Q .m，外延层厚度为1.5 8微米，P型外延层的电阻率为 0.002 0.05 Q .m,外延层厚度为3 10微米。
目前新型的低电压(<100V)功率场效应管，多采用沟槽式工艺制造。 如
图1所示, 一种常见的N通道垂直沟槽型场效应管包括N型硅衬底1 ，位 于N型硅衬底1背面的漏极金属2，位于N型硅衬底1正面的N型外延层8,
形成于N型外延层8正面的氧化层9,位于氧化层9正面的源极金属3，栅 极金属4，植入到外延层8中的P型阱区51, N+源区52，由外延层8上表
面穿透P型阱区51至外延层8内部(但不能至硅衬底1内的)的沟漕80， 生长于外延层8正面周边的栅氧化层60及沟槽80内壁的栅极绝缘层61 ，位 于栅氧化层60上及沟槽80内壁栅极绝缘层61外的多晶硅栅极7，源极金属 3及栅极金属4填充若干个位于氧化层9内的通孔并分别与P型阱区51 ， N+ 源区52及多晶硅栅极7相连接。这种场效应管由于伴随着超大规模集成电路 核心技术的光刻及干刻工艺技术的发展而可以縮小沟槽开口尺寸，增加沟槽 密度及深度，以达到降低场效应管内阻的目的，但沟槽的开口及挖掘也增加 了工艺的复杂性，而沟槽内壁栅极绝缘层的品质及沟槽深度的控制更直接影 响了良品率及成本，故此种新型的低压沟槽式功率场效应管的工艺相对来说 比传统垂直型场效应管复杂且制造成本偏高。
另外， 一种常见的传统垂直型场效应晶体管的结构图2所示，常见的N 通道垂直型场效应晶体管包括N型硅衬底1，位于N型硅衬底1背面的漏极 金属2、位于N型硅衬底1正面的N型外延层8，形成于N型外延层8正面的 氧化层9，位于氧化层9正面的源极金属3、栅极金属4，植入到外延层8中 的P型阱区51、 N+源区52，生长于外延层8正面周边的栅氧化层60及外延 层8正面中部的栅极绝缘层61，位于栅氧化层60、栅极绝缘层61上的多晶 硅栅极7，源极金属3、栅极金属4填充若干个位于氧化层9内的通孔并分别 与P型阱区51、 N+源区52及多晶硅栅极7相连接。这种场效应晶体管虽然 工艺简单，成本较低，但是为降低产品内阻，必需降低栅极绝缘层61的厚度， 因而造成栅极和漏极之间的电容较大，交流反应慢，影响器件的开启性能。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本 较低、工艺简单、栅漏极间电容小、交流反应快的场效应晶体管，以便与新 型垂直沟槽型场效应管相竞争。
本实用新型所采用的技术方案是本实用新型包括硅衬底，位于所述硅 衬底背面的漏极金属、位于所述硅衬底正面的外延层，形成于所述外延层正 面的氧化层，位于所述氧化层正面的源极金属、栅极金属，植入到所述外延 层中的阱区、源区，生长于所述外延层正面周边的厚栅氧化层I及所述外延 层正面中部的薄栅极绝缘层，位于所述栅氧化层I 、所述栅极绝缘层上的多 晶硅栅极，所述氧化层内有若干个接触孔，所述源极金属、所述栅极金属填 充若干个所述接触孔并分别与所述阱区、所述源区及所述多晶硅栅极相连接， 所述场效应晶体管还包括厚栅氧化层II ，各相邻所述阱区之间上方对应的所 述栅极绝缘层中间被所述栅氧化层II隔开。
所述外延层为N型外延层，其电阻率为0. 001 0. 02 Q "m，厚度为1. 5 8微米；或者，所述外延层为P型外延层，其电阻率为0.002 0.05 Q m， 厚度为3 10微米。
本实用新型的有益效果是由于本实用新型包括厚栅氧化层II，各相邻
所述阱区之间上方对应的所述栅极绝缘层中间被所述栅氣化层n隔开，从而
可以减小多晶硅栅极和漏极之间的电容，使得MOSFET交流反应快，高速开 关特性好，提高高速切换的性能，同时由于本实用新型在制造过程中没有沟 槽的开口及挖掘工艺，因而工艺简单，成本低，故本实用新型成本较低、工 艺简单、栅漏极间电容小、交流反应快。
附困说明
图1是一种现有的低电压垂直型沟槽式MOS三极管的断面结构示意图;
图2是传统的垂直型MOS三极管的断面结构示意图； 图3是本实用新型的断面结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本实施例为N沟道MOSFET，它包括N型硅衬底1，位于 所述硅衬底1背面的漏极金属2、位于所述硅衬底1正面的N型外延层8，形 成于所述外延层8正面的氧化层9，位于所述氧化层9正面的源极金属3、栅 极金属4，植入到所述外延层8中的P型阱区51、 N+源区52，生长于所述外 延层8正面周边的厚栅氧化层I 60及所述外延层8正面中部的薄栅极绝缘层 61，位于所述栅氧化层I60、所述栅极绝缘层61上的多晶硅栅极7，所述氧 化层9内有五个接触孔，所述源极金属3、所述栅极金属4填充五个所述接 触孔并分别与所述阱区51、所述源区52及所述多晶硅栅极7相连接，所述 场效应晶体管还包括厚栅氧化层I162，各相邻所述阱区51之间上方对应的所 述栅极绝缘层61中间被所述栅氧化层I162隔开，从而可以减小多晶硅栅极 和漏极之间的电容，使得MOSFET交流反应快，高速开关特性好，提高高速 切换的性能。本实施例所述外延层8的电阻率一般为0.001 0.02 Q !!!， 所述外延层8的厚度为1. 5 8微米。
当然，本实用新型也可以为P沟道MOSFET，其作用原理及结构同N沟 道MOSFET，此时所述外延层8的电阻率一般为0.002 0.05 Q m，所述 外延层8的厚度为3 10微米。
本实用新型可广泛应用于集成电路领域。
权利要求1、一种低电压垂直型场效应晶体管，包括硅衬底(1)，位于所述硅衬底(1)背面的漏极金属(2)、位于所述硅衬底(1)正面的外延层(8)，形成于所述外延层(8)正面的氧化层(9)，位于所述氧化层(9)正面的源极金属(3)、栅极金属(4)，植入到所述外延层(8)中的阱区(51)、源区(52)，生长于所述外延层(8)正面周边的厚栅氧化层I(60)及所述外延层(8)正面中部的薄栅极绝缘层(61)，位于所述栅氧化层I(60)、所述栅极绝缘层(61)上的多晶硅栅极(7)，所述氧化层(9)内有若干个接触孔，所述源极金属(3)、所述栅极金属(4)填充若干个所述接触孔并分别与所述阱区(51)、所述源区(52)及所述多晶硅栅极(7)相连接，其特征在于所述场效应晶体管还包括厚栅氧化层II(62)，各相邻所述阱区(51)之间上方对应的所述栅极绝缘层(61)中间被所述栅氧化层II(62)隔开。
2、 根据权利要求l所述的低电压垂直型场效应晶体管，其特征在于所述外 延层(8)为N型外延层，其电阻率为0.001 0.02 Q .m，厚度为1. 5 8微米。
3、 根据权利要求l所述的低电压垂直型场效应晶体管，其特征在于所述外 延层(8)为P型外延层，其电阻率为0.002 0.05 Q *m,厚度为3 10 微米。
专利摘要本实用新型公开了一种低电压垂直型场效应晶体管，旨在提供一种栅漏极间电容小、交流反应快的低电压垂直型场效应晶体管。本实用新型包括硅衬底(1)、漏极金属(2)、外延层(8)、氧化层(9)、源极金属(3)、栅极金属(4)、阱区(51)、源区(52)、厚栅氧化层I(60)、薄栅极绝缘层(61)、厚栅氧化层II(62)、多晶硅栅极(7)，所述氧化层(9)内有若干个接触孔，所述源极金属(3)、所述栅极金属(4)填充若干个所述接触孔并分别与所述阱区(51)、所述源区(52)及所述多晶硅栅极(7)相连接，各相邻所述阱区(51)之间上方对应的所述栅极绝缘层(61)中间被所述栅氧化层II(62)隔开。本实用新型可广泛应用于集成电路领域。
文档编号H01L29/78GK201069775SQ20072005179
公开日2008年6月4日 申请日期2007年5月23日 优先权日2007年5月23日
发明者吴纬国 申请人:广州南科集成电子有限公司