用于横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的直通硅通孔处理技术的制作方法
【专利说明】用于横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的直通硅通孔处理技术
[0001]本案是分案申请
原案发明名称:用于横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的直通硅通孔处理技术
原案申请号:201210129637.1
原案申请日:2012年4月20日。
技术领域
[0002]本发明主要涉及高压半导体器件及其制备工艺，尤其是横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管，更确切地说是源极在器件背面的垂直分立LDM0S。之所以将该器件称为“垂直”，是由于其源极在底部，漏极在顶部(或反之亦然)。“横向”是指器件的平面栅极。
【背景技术】
[0003]由于横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管具有高击穿电压以及可以与低压器件的补充金属-氧化物-半导体(CMOS)技术兼容的特点，因此常用于高压器件(例如20至500伏，甚至更高)。一般来说，LDMOS晶体管包括一个平面多晶硅栅极、一个形成在P-型本体区中的N+源极区以及一个N+漏极区。通道由N漏极漂流区形成在多晶硅栅极下方的本体区中，N+漏极区与该通道分离。众所周知，通过增大N漂流区的长度，可以相应地提高LDMOS晶体管的击穿电压。
[0004]典型的LDMOS晶体管用于高频器件，例如无线电射频和/或微波功率放大器。它们通常用在功率放大器中，用于需要高输出功率的基站，相应的漏源击穿电压通常在60伏以上。因此，需要使LDMOS晶体管能够在高频下工作，同时保持相同的高压作业。
[0005]在有些情况下，需要将LDMOS晶体管制成垂直器件。使源极路由到晶片底部，用于更好的封装可选件非常有利，例如降低源极上的电感。但是，将LDMOS晶体管的源极路由到衬底，并且不使电阻增大很多，是很困难的。
[0006]因此，有必要提出改良型的LDMOS晶体管。
【发明内容】
[0007]本发明提出了一种形成在半导体衬底上的场效应晶体管，半导体衬底上具有栅极、源极和漏极区，栅极区具有一个横向栅极通道。配置多个空间分离的沟槽或直通半导体通孔(TSV)，以降低底部源极的电阻，它们都具有一个导电插头，导电插头与栅极、源极和漏极区电连接。在源极区附近形成一个接触沟槽，接触沟槽短接源极区和本体区。源极接头与源极区电连接；漏极接头与漏极区电连接，源极和漏极接头设置在横向栅极通道的对立边上。
[0008]一种场效应晶体管，该场效应晶体管包括:
一个半导体衬底，在该衬底上形成带有栅极、源极和漏极区，所述的栅极区具有一个横向栅极通道；
一个或多个带有导电插头的沟槽，导电插头与所述的栅极、源极和漏极区电连接，其中所述的一个或多个沟槽从所述的衬底背面延伸到可控的深度；
一个与所述的源极区电连接的源极接头；
一个与所述的漏极区电连接的漏极接头，所述的源极和漏极接头设置在所述的栅极通道的对边上；以及一个栅极接头。
[0009]其中一个或多个沟槽含有一个接触沟槽，将所述的源极区短接至所述的源极接头。
[0010]其中一个或多个沟槽含有多个空间分离的沟槽。
[0011]其中所述的沟槽接头设置在所述的源极和漏极接头之间。
[0012]其中所述的半导体衬底具有第一和第二对边，所述的栅极、源极和漏极区形成在所述的第一对边上，所述的一个或多个沟槽从所述的横向栅极通道开始延伸，穿过所述的衬底，在形成在所述的第二对边上的一个或多个开口中截止。
[0013]其中所述的栅极、源极和漏极区还包括一个形成在所述的衬底上的层，该层的第一部分具有第一导电类型，第二部分具有与所述的第一导电类型相反的第二导电类型，所述的栅极通道包括所述的层。
[0014]其中所述的栅极、源极和漏极区还包括第一半导体层，形成在所述的衬底上，设置在所述的第一半导体层第二半导体层上方，所述的第一半导体层、第二半导体层以及所述的衬底具有第一导电类型，其中所述的第一半导体层的掺杂浓度高于所述的第二半导体层的惨杂类型。
[0015]其中所述的多个空间分离的沟槽从所述的衬底的所述的底面开始延伸，在所述的第一半导体层中截止。
[0016]其中所述的第二半导体层含有第一导电类型的第一部分，以及与第一导电类型相反的第二导电类型的第二部分，其中所述的源极区形成在所述的第一部分顶部，所述的漏极区形成在所述的第二部分顶部。
[0017]其中所述的沟槽接头将所述的源极区短接至所述的第一部分。
[0018]其中所述的一个或多个沟槽从所述的衬底所述的表面开始，延伸到所述的源极区。
[0019]其中所述的第一半导体层含有高掺杂浓度的第一部分以及低掺杂浓度的第二部分，其中肖特基接头形成在所述的第二区域和所述的导电插头的交叉处。
[0020]其中所述的栅极、源极和漏极区还包括一个形成在所述的衬底上的第一半导体层，所述的第一半导体层和所述的衬底具有第一导电类型，设置在所述的第一半导体层第二半导体层上方，所述的第二半导体层具有多个不同导电类型的区域，限定超级结结构与所述的栅极、源极和漏极区电连接。
[0021]其中所述的栅极、源极和漏极区还包括一个形成在所述的衬底上的第一半导体层，所述的第一半导体层和所述的衬底具有第一导电类型，设置在所述的第一半导体层第二半导体层上方，所述的第二半导体层具有多个不同导电类型的区域，所述的多个区域中的第一区设置在第二和第三区之间，其导电类型与所述的第一半导体层相同，与所述的第二和第三区相反。
[0022]其中所述的栅极、源极和漏极区还包括一个形成在所述的衬底上的第一半导体层，所述的半导体层和所述的衬底具有第一导电类型，设置在所述的第一半导体层第二半导体层上方，所述的第二半导体层具有多个不同导电类型的区域，所述的多个区域中的第一区设置在第二和第三区之间，其导电类型与所述的第一半导体层相同，与所述的第二和第三区相反，所述的第二区设置在所述的第一区和所述的第一半导体层之间。
[0023]其中所述的栅极、源极和漏极区还包括一个形成在所述的衬底上的第一半导体层，所述的第一半导体层和所述的衬底具有第一导电类型，设置在所述的第一半导体层第二半导体层上方，所述的第二半导体层具有多个不同导电类型的区域，限定超级结结构与所述的栅极、源极和漏极区电连接，每个所述的区域都从所述的第一半导体层开始，朝着所述的源极接头延伸。
[0024]—种场效应晶体管，该场效应晶体管包括:
一个半导体衬底，具有第一和第二对边，并且栅极、源极和漏极区形成在所述的第一对边上，所述的栅极区具有一个横向栅极通道；
一个或多个沟槽，从所述的横向栅极通道开始延伸，穿过所述的衬底，在形成在所述的第二对边上的一个或多个开口中截止；
设置在所述的一个或多个沟槽中的导电材料，覆盖着所述的第二对边，限定第一接头，与所述的漏极和源极区的其中之一电连接；
一个额外的接头，与所述的漏极和源极区的其中之一电连接；以及一个栅极接头。
[0025]其中一个或多个沟槽含有一个接触沟槽，将所述的源极区短接至所述的衬底。
[0026]一种制备场效应晶体管的方法，所述的方法包括:
在半导体衬底的第一边上，制备多个限定栅极、源极和漏极区