低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管及其制造方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種采用了該發(fā)明專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管及其制造方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。在該方法中，由于其首先在襯底的頂部形成凸出于襯底頂部的厚柵氧區(qū)，并在該厚柵氧區(qū)之上形成作為柵極的多晶硅，從而利用該厚柵氧增加了柵漏電容介質(zhì)層的厚度，同樣的還可以進一步減少柵極與漏極覆蓋區(qū)域的面積，減小柵漏電容，降低開關(guān)損耗，提升場效應(yīng)晶體管的性能，進而使本發(fā)明專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管更適用于高頻應(yīng)用，且該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)簡單，制造方法簡便，生產(chǎn)及應(yīng)用成本也較為低廉。

Low field drain capacitor longitudinal field effect transistor and method of manufacturing the same

The invention relates to a vertical field effect transistor with a low gate drain capacitor and a manufacturing method thereof, belonging to the field of semiconductor technology. In this method, because of the thick gate oxide area the first at the top of the substrate to form protruding from the top of the substrate, and above the thick gate oxide region is formed as the gate polysilicon, thus using the thick gate oxide increases the gate drain capacitance dielectric layer thickness, can also further reduce the gate and drain cover the area of the region, reducing the gate drain capacitance, reduce switching loss and improve the performance of vertical field effect transistor, field effect transistor and the low gate drain capacitance of the invention is more suitable for high frequency applications, vertical field effect transistor structure and the low gate drain capacitance of the simple, convenient manufacturing method, production and application of cost the relatively low.

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管及其制造方法
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體
，特別涉及場效應(yīng)晶體管
，具體是指一種低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管及其制造方法。
技術(shù)介紹
隨著電子信息技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是像時尚消費電子和便攜式產(chǎn)品的快速發(fā)展，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)等功率器件的需求量越來越大。MOSFET主要分為橫向和縱向兩種，橫向MOSFET優(yōu)勢在于其具有較好的集成性，可以更容易地集成到現(xiàn)有技術(shù)的工藝平臺上。但由于其耐壓的漂移區(qū)在表面展開，則暴露了其最大的不足，占用的面積較大，耐壓越高的器件，劣勢越明顯。而縱向MOSFET很好的避免了這一問題，因此，超高壓的分立器件仍然以縱向MOSFET為主。如圖1所示為典型的縱向MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖，這種將承受耐壓的漏源兩極分別設(shè)置在器件的上下兩端，使電流在器件內(nèi)部垂直流通，增加了電流密度改善了導(dǎo)通電阻特性。一個完整的分立器件MOSFET，如圖2所示，通常包含元胞區(qū)和終端區(qū)。圖2僅表示了部分終端結(jié)構(gòu)和一個最小元胞單元，虛線部分代表元胞的重復(fù)。元胞區(qū)是器件的核心，元胞區(qū)是由多個最小單元重復(fù)而成，每個最小元胞單元的源極與源極相連，柵極與柵極相連；而好的終端區(qū)設(shè)計可以起到對元胞區(qū)的保護作用，同時可以改善元胞區(qū)的導(dǎo)通和耐壓均勻性。工作損耗是功率器件最重要的性能參數(shù)之一，工作損耗包括導(dǎo)通損耗、截止損耗和開關(guān)損耗三部分。其中，導(dǎo)通損耗由導(dǎo)通電阻決定，截止損耗取決于反向漏電流大小，開關(guān)損耗是指功率器件在導(dǎo)通和關(guān)斷的過程中寄生電容充放電帶來的損耗。為了滿足功率器件適應(yīng)高頻應(yīng)用的需求，降低功率器件的開關(guān)損耗具有深遠意義。影響開關(guān)損耗的寄生電容包含柵源電容Cgs、柵漏電容Cgd以及漏源電容Cds三大部分。其中柵漏電容Cgd對開關(guān)損耗的影響最大。如圖3所示，為現(xiàn)有技術(shù)中各種寄生電容的組成要素，柵漏電容Cgd由柵極與漏極之間的氧化層電容Cgd(OX)和漏極區(qū)的耗盡電容Cgd(dep)兩部分組成，氧化層電容Cgd(OX)主要取決于氧化層的厚度，耗盡電容Cgd(dep)大小與工藝和器件結(jié)構(gòu)相關(guān)。如何通過改進場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)，減小柵漏電容，從而降低開關(guān)損耗，提升場效應(yīng)晶體管的性能，使之更適用于高頻應(yīng)用，成為本領(lǐng)域亟需解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，提供一種通過增加?xùn)怕╇娙萁橘|(zhì)層的厚度，及進一步減少柵極與漏極覆蓋區(qū)域的面積，從而減小柵漏電容，降低開關(guān)損耗，提升場效應(yīng)晶體管的性能，進而使之更適用于高頻應(yīng)用的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管及其制造方法。為了實現(xiàn)上述的目的，本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管具有如下構(gòu)成：該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管包括：作為漏極的襯底，作為源極的N+注入?yún)^(qū)，以及作為柵極的多晶硅。還包括形成于所述的襯底頂部一部分的P-體區(qū)；所述的N+注入?yún)^(qū)形成于所述的P-體區(qū)頂部的一部分；所述的多晶硅則形成于所述的襯底頂部的另一部分與所述的P-體區(qū)頂部的另一部分之上；同時，還包括形成于所述的多晶硅與所述的襯底之間的厚柵氧區(qū)。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管中，所述的厚柵氧區(qū)為熱氧化層或淺槽隔離層。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管還包括：作為體區(qū)引出端的P+注入?yún)^(qū)，該P+注入?yún)^(qū)形成于所述的P-體區(qū)頂部。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管中，所述的多晶硅覆蓋于所述的P-體區(qū)頂部未設(shè)置N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)的部分以及所述的有源區(qū)的頂部。本專利技術(shù)還提供一種低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法，其包括以下步驟：(A)在作為漏極的襯底的頂部的一部分形成厚柵氧區(qū)；(B)在所述厚柵氧區(qū)頂部及所述襯底頂部的一部分之上形成多晶硅作為柵極；(C)在襯底頂部未被厚柵氧區(qū)或多晶硅覆蓋的部分形成P-體區(qū)；(D)在所述的P-體區(qū)頂部的一部分形成N+注入?yún)^(qū)，作為源極。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述的步驟(A)具體為：在所述襯底的頂部表面利用氮化硅作為掩膜層形成作為厚柵氧區(qū)的熱氧化層或淺槽隔離層。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述的步驟(B)具體為：在所述有源區(qū)頂部以及所述襯底頂部兩者彼此相鄰的位置的之上形成的多晶硅，作為柵極。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述的步驟(C)具體包括以下步驟：(C1)利用自對準工藝，以所述的多晶硅作為參考形成溝道；(C2)在襯底頂部未被厚柵氧區(qū)或多晶硅覆蓋的部分進行注入，形成P-體區(qū)；(C3)根據(jù)需要進行熱過程退火，使所述的P-體區(qū)形成特定的結(jié)深。該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述的步驟(D)具體為：在所述的P-體區(qū)頂部的一部分形成N+注入?yún)^(qū)，作為源極；在該P-體區(qū)頂部的另一部分形成P+注入?yún)^(qū)。采用了該專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管及其制造方法，由于其首先在襯底的頂部形成厚柵氧區(qū)，并在該厚柵氧區(qū)之上形成作為柵極的多晶硅，從而利用該厚柵氧區(qū)增加了柵漏電容介質(zhì)層的厚度，同樣的還可以進一步減少柵極與漏極覆蓋區(qū)域的面積，減小柵漏電容，降低開關(guān)損耗，提升場效應(yīng)晶體管的性能，進而使本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管更適用于高頻應(yīng)用，且該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)簡單，制造方法簡便，生產(chǎn)及應(yīng)用成本也較為低廉。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中典型的縱向MOSFET的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為現(xiàn)有技術(shù)中完整的分立器件MOSFET的元胞區(qū)和終端區(qū)示意圖。圖3為現(xiàn)有技術(shù)中縱向MOSFET的寄生電容示意圖。圖4為本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法的流程框圖。圖6為本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的寄生電容示意圖。圖7為本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法的工藝流程示意圖。圖8為本專利技術(shù)的通過增加厚度降低柵漏電容的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本專利技術(shù)的通過增加厚度同時減小面積降低柵漏電容的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本專利技術(shù)的通過減小面積降低柵漏電容的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式為了能夠更清楚地理解本專利技術(shù)的
技術(shù)實現(xiàn)思路
，特舉以下實施例詳細說明。請參閱圖4所示，為本專利技術(shù)的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。在一種實施方式中，該低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管包括：作為漏極的襯底，作為源極的N+注入?yún)^(qū)，以及作為柵極的多晶硅。還包括形成于所述的襯底頂部一部分的P-體區(qū)；所述的N+注入?yún)^(qū)形成于所述的P-體區(qū)頂部的一部分；所述的多晶硅則形成于所述的襯底頂部的另一部分與所述的P-體區(qū)頂部的另一部分之上；同時，還包括形成于所述的多晶硅與所述的襯底之間的厚柵氧區(qū)。本專利技術(shù)還提供一種低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法，上述實施方式的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法，如圖5所示，包括以下步驟：(A)在作為漏極的襯底的頂部的一部分形成有源區(qū)和厚柵氧區(qū)(B)在所述厚柵氧區(qū)頂部及所述襯底頂部的一部分之上形成多晶硅作為柵極；(C)在襯底頂部未被厚柵氧區(qū)或多晶硅覆蓋的部分形成P-體區(qū)；(D)在所述的P-體區(qū)頂部的一部分形成N+注入?yún)^(qū)，作為源極。在較優(yōu)選的實施方式中，所述的厚柵氧區(qū)為熱氧化層或淺槽隔離層。上述較優(yōu)選的實施方式的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法中，所述的步驟(A)具體為：在所述襯底的頂部表面利用氮化硅作為掩膜層形本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管，包括：襯底，作為漏極；P?體區(qū)，形成于所述的襯底頂部的一部分；N+注入?yún)^(qū)，作為源極，形成于所述的P?體區(qū)頂部的一部分；多晶硅，作為柵極，形成于所述的襯底頂部的另一部分與所述的P?體區(qū)頂部的另一部分之上；其特征在于，還包括：厚柵氧區(qū)，形成于所述的多晶硅與所述的襯底之間。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管，包括：襯底，作為漏極；P-體區(qū)，形成于所述的襯底頂部的一部分；N+注入?yún)^(qū)，作為源極，形成于所述的P-體區(qū)頂部的一部分；多晶硅，作為柵極，形成于所述的襯底頂部的另一部分與所述的P-體區(qū)頂部的另一部分之上；其特征在于，還包括：厚柵氧區(qū)，形成于所述的多晶硅與所述的襯底之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的厚柵氧區(qū)為熱氧化層或淺槽隔離層。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管，其特征在于，還包括：P+注入?yún)^(qū)，作為體區(qū)引出端，形成于所述的P-體區(qū)頂部。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述的多晶硅覆蓋于所述的P-體區(qū)頂部未設(shè)置N+注入?yún)^(qū)和P+注入?yún)^(qū)的部分以及所述的厚柵氧區(qū)的頂部。5.一種低柵漏電容的縱向場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟：(A)在作為漏極的襯底的頂部的一部分形成有源區(qū)和厚柵氧區(qū)；(B)在所述厚柵氧區(qū)頂部及所述襯底頂部的一部分之上形成多晶硅作為柵極；(C)在襯底頂部未被多晶硅覆蓋...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：胡欣，
申請(專利權(quán))人：上海矽望電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31