具有积累效应的场效应晶体管及其生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体技术领域，具体涉及具有积累效应的场效应晶体管及其生产方法。
【背景技术】
[0002]功率MOS管在承担反压时主要由外延层空乏后形成的本征半导体来承压。由于外延层的电阻率较大，使得Ron较大，导致外延层电阻占整体导通电阻的比例偏大。因此，通过有效改善外延层电阻，能进一步降低Ron。目前，比较流行的方法是采用类似超级结SuperJunct1n的3D结构，如图1所示。类似超级结Super Junct1n的3D结构从两个方面减小外延层电阻。一方面，将承担反压的空间电荷区从单一的垂直方向改变为垂直与水平两个方向，缩小外延层的厚度；另一方面，在保证MOS管截止时空间电荷区多数载流子能耗尽的情况下，尽量提高外延层载流子浓度，则MOS管导通时外延层的电阻率就尽量小了。这样在耐压不变的情况下外延层电阻或整体导通电阻就变小了，功率MOS管工作时发热就少了。然而，目前Super Junct1n和3D结构都存在一定的技术难度,其核心技术都掌握在国外品牌厂家和国内少数代工企业手里。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供具有积累效应的场效应晶体管及其生产方法，其能够在达到Super Junct1n和3D结构相同作用的同时，降低了工艺难度。
[0004]为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的:
[0005]具有积累效应的场效应晶体管的生产方法，包括如下步骤:
[0006]( I)对晶体预扩散，使得下部浓度相对高的衬底层向上部浓度相对低的外延层扩散，并在衬底层和外延层之间形成η+层；
[0007](2)在晶体上制作沟槽，并在晶体的沟槽内生长二氧化硅氧化层；
[0008](3)在晶体的沟槽中沉积金属或多晶硅作为良导体；
[0009](4)刻蚀晶体表面的氧化层；
[0010](5)对晶体注入硼离子并进行扩散推结，在外延层上部的沟槽外侧部分形成P-Body 区域；
[0011](6)对晶体注入高剂量的磷离子并进行扩散推结，在P-Body区域的上方形成高浓度的N+源区域；
[0012](7)在晶体的上表面沉积BPSG硼磷硅玻璃以保护栅极Gate ；
[0013](8)在晶体的上部光刻出接触孔；
[0014](9)在接触孔的底部注入高剂量的硼离子，形成高浓度的P+区域；
[0015](10)在接触孔中填充金属塞；
[0016](11)对晶体上表面进行金属化操作，在晶体的上表面镀上铝或铝硅铜等金属薄膜；
[0017](12)对晶体背面进行减薄和背面金属化操作，在晶体的背面制作出漏极Drain。
[0018]上述步骤(2 )具体为:
[0019](2.1)在所得晶体的上光刻沟槽图形；
[0020](2.1.1)根据沟槽图形在晶体上蚀刻出沟槽；
[0021](2.1.2)在沟槽底部注入硼离子，形成硼离子区；
[0022](2.2)在沟槽底部、沟槽侧壁和晶体上表面生长二氧化硅氧化层。
[0023]上述步骤(2.1)中，可以采用负光刻方式或正光刻方式两种方案蚀刻出沟槽。
[0024]上述步骤(2.2)中，沟槽底部生长的氧化层的厚度厚于沟槽侧壁和晶体上表面生长的氧化层的厚度。
[0025]采用上述生产方法所获得的具有积累效应的场效应晶体管，其场效应晶体管本体主要由衬底层、η+层、外延层、硼离子区、氧化层、良导体、P-body区域、源区N+、P+区、金属塞、硼磷娃玻璃、金属薄膜和背金金属层组成。其中η+层位于衬底层的上方,外延层位于η+层的上方；外延层内开设有从外延层上部垂直延伸到外延层下部的沟槽，硼离子区设置在沟槽的底部外侧，氧化层附着在沟槽内侧的侧壁和底部上，良导体填充在附有氧化层的沟槽内；P-body区域置于外延层上方、沟槽的外侧；源区N+置于P-body区域的上方、沟槽的外侧；源区N+内开设有从源区N+上部垂直延伸到源区N+下部的接触孔，P+区设置在接触孔的底部外侧，在接触孔内填充金属塞；硼磷硅玻璃覆盖在源区N+和良导体的正上方；金属薄膜覆盖在金属塞和硼磷硅玻璃的正上方；背面金属层覆于衬底层的底部。良导体形成场效应晶体管本体的栅极，金属薄膜形成场效应晶体管本体的源极，背面金属层形成场效应晶体管本体的漏极。
[0026]上述沟槽底部生长的氧化层的厚度厚于沟槽侧壁生长的氧化层的厚度。
[0027]与现有技术相比,本发明在达到Super Junct1n和3D结构相同作用的同时，降低了工艺难度。关键点是形成3D结构，将承担反压的空间电荷区从单一的垂直方向改变为垂直与水平两个方向，在承受反压时，利用沟槽间有效距离形成全部空乏区，实现可承受较高反压的结构。缩小外延层的厚度，同时可增加外延浓度，降低外延电阻率，保证在较薄的外延层情况下能够承担较高反压，并实现导通时较低的内阻；也可在沟槽底部通过注入硼离子，在沟槽底部形成一 P型区域，加上沟槽底部的厚氧化层，一方面保证承担反压，另一方面可以大幅消除Gate和Drain之间的电容，可以大幅减少Gate开关时的充电时间(栅极电荷密度(Qg)可以大幅降低)，从而提高了 MOS管的开关速度。加之利用了壁垒累积效应，在Gate加电压时沟槽外壁聚集自由电荷，形成一层高浓度的导电通道，电流经此通道导通，不须经过电阻较高的外延层，从而进一步降低了导通时的内阻(Ron)。
【附图说明】
[0028]图1为现有三维结构场效应晶体管的剖视图。
[0029]图2为本发明所的具有积累效应的场效应晶体管的首I]视图。
[0030]图3-16为图2所示的具有积累效应的场效应晶体管的制造过程图。
【具体实施方式】
[0031]一种具有积累效应的场效应晶体管的生产方法，包括如下步骤:
[0032](I)对晶体预扩散，使得下部浓度相对高的衬底层向上部浓度相对低的外延层扩散，并在衬底层和外延层之间形成η+层。如图3。
[0033](2)在晶体上制作沟槽，并在晶体的沟槽内生长二氧化硅氧化层。
[0034](2.1)在所得晶体的上光刻沟槽图形。如图4。其中光刻可以采用负光刻方式或正光刻方式。
[0035](2.1.1)根据沟槽图形在晶体上蚀刻出沟槽。如图5。
[0036](2.1.2)在沟槽底部注入硼离子，形成硼离子区，如图6。其