[发明专利]一种场效应晶体管结构及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，本发明尤其涉及一种场效应晶体管结构及其制作方法。

背景技术

众所周知，功率场效应晶体管的漂移层击穿电压是受制于漂移层的掺杂浓度和漂移层的厚度的。而在通常情况下，人们希望功率场效应晶体管具有较高的击穿电压和较低的漂移层导通电阻。较高的击穿电压要求漂移层的厚度较大，但较大的厚度却使得漂移层的电阻较大。

为了解决这一矛盾，使得功率场效应晶体管即具有较高的击穿电压，又使得漂移层电阻尽可能较低，人们开展了大量的研究、开发工作，力图研制出一种即具有较高的击穿电压，又使得漂移层的导通电阻较低的功率场效应晶体管。

本发明揭示了一种满足这种需求的沟槽填充型超结功率场效应晶体管的外延结构。

采用本发明的沟槽填充型超结功率场效应晶体管的外延结构，可以使得制成的场效应晶体管具有较高的击穿电压，同时其导通电阻也较低。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种击穿电压较高而导通电阻同时较小的沟槽填充超结场效应晶体管结构。

本发明的另一个目的是提供一种击穿电压较高而导通电阻同时较小的沟槽填充超结场效应晶体管的制作方法。

按照本发明的一个方面，本发明提供了一种场效应晶体管的外延结构，其它包括：N⁺衬底，作为场效应晶体管的漏极；形成在衬底上的N^-外延层；形成在N^-外延层中沟槽，并且沟槽中填充有P^－外延层；形成在P^-外延层中的P⁺阱；形成在P⁺阱中的N⁺源区；以及形成在P^-沟槽以外区域的N^-外延层上的多晶硅栅极，其中，N^-外延层的掺杂浓度从N+衬底向着远离衬底的方向是缓变的。

在按照本发明的第一个方面中的场效应晶体管的外延结构中，N^-外延层的厚度可以是30μm－60μm，并且N^-外延层的掺杂浓度在30μm－60μm的厚度范围内，从N⁺衬底向着远离衬底的方向，从4.9e¹⁵-9.5e¹⁵的起始浓度线性缓变到起始浓度的1.15倍。

在按照本发明第一个方面中的场效应晶体管的外延结构中，填充有P^-外延层的沟槽的边缘相对于垂直于衬底顶面有一个倾斜角，并且倾斜角使得沟槽呈现位于N⁺衬底的一侧较窄而远离N⁺衬底的一侧较宽的形状。

在按照本发明第一个方面中的场效应晶体管的外延结构中，沟槽的倾斜角是85－89度。

在按照本发明第一个方面中的场效应晶体管的外延结构中，在N^－外延层和多晶硅栅极之间，还形成有一层栅氧化层，栅氧化层的厚度是800－1200?。

在按照本发明第一个方面中的场效应晶体管的外延结构中，沟槽的深度为30μm－50μm。

按照本发明的第二个方面，提供了一种制作场效应晶体管结构的外延工艺，它包含下述步骤：步骤a）：在N⁺衬底上生长一层N^-外延层；步骤b)：在N^-外延层中刻蚀沟槽；步骤c）：在沟槽中填充P^－外延层；步骤d）：在由步骤c）形成的填充有P^-外延层的沟槽以外区域的N^-外延层表面上，形成一层栅氧化层；步骤e）：在由步骤c）形成的栅氧化层上生长一层重掺杂的N⁺多晶硅层，或者在淀积一层非掺杂的多晶硅之后在非掺杂的多晶硅中注入杂质以形成N⁺多晶硅栅极；步骤f）：在形成的P^-外延层中进行P^＋阱的注入和退火；步骤g）：在形成的P^＋阱中进行N⁺源区的注入和退火；以及步骤h）：在所形成的P^＋阱上方形成金属源极，并在N⁺衬底上进行金属铝的淀积以形成漏极，其中，N^-外延层中的掺杂浓度从N⁺衬底向着远离衬底的方向是缓变的。