[发明专利]双栅MOS结构的功率晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双栅MOS结构的功率晶体管及其制作方法，属于半导体器件技术领域。

背景技术

常规的MOSFET、IGBT、MCT等功率半导体器件的制作过程中，其源区原胞结构如见图1所示，是在第一掺杂层3进行栅氧处理后形成栅氧化层4，再在栅氧化层4上淀积多晶硅层5，然后对多晶硅层5光刻、刻蚀出第一窗口，在第一窗口内注入离子、扩散形成第二掺杂层2，然后再注入离子、扩散形成第三掺杂层1，再进行绝缘介质层6的淀积，光刻引线孔8，最后淀积金属层7。

但上述结构的器件为了提高功率半导体器的抗短路能力，通常会增加有源区的多晶硅栅宽度H或多晶硅栅之间的间距L。但在芯片制作完成之后，有源区的多晶硅栅的宽度H和多晶硅栅之间的间距L不会再变化，当恒定增加有源区多晶硅栅的宽度H和其之间的间距L，势必会造成有源区内电流沟道密度的下降，即而造成器件的电流密度下降，这样设计的器件压降会增加，从而在应用时会增加器件的静态损耗。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，通过将多晶硅层分割成两个能分别控制的多晶硅栅，能灵活控制电流沟道密度，使器件达到最佳性能状态的具有双栅MOS结构的功率晶体管及其制作方法。

本发明为达到上述目的的技术方案是：一种双栅MOS结构的功率晶体管，包括金属层、绝缘介质层、多晶硅层、栅氧化层、第三掺杂层以及第二掺杂层和第一掺杂层，栅氧化层位于第一掺杂层上，第二掺杂层位于第一掺杂层内并与栅氧化层相连，第三掺杂层位于第二掺杂层内并与栅氧化层相连，绝缘介质层覆在有源区原胞的多晶硅层上，金属层覆在绝缘介质层上，金属层延伸至有源区原胞的引线孔内与第三掺杂层和第二掺杂层相接导通，其特征在于：所述有源区原胞的多晶硅层包括由绝缘介质层隔离、且相互不连接的至少一个第一多晶硅栅和至少一个第二多晶硅栅，且第一多晶硅栅和第二多晶硅栅分别通过各自金属引线连接到各自对应的栅极焊接区域，以分别控制第一多晶硅栅和第二多晶硅栅。

其中：所述的第一多晶硅栅与第二多晶硅栅间隔设置，且第一多晶硅栅与第二多晶硅栅之间的绝缘介质层上设有有源区原胞的中间引线孔，金属层延伸至中间引线孔内与第三掺杂层和第二掺杂层相接导通。

所述第一多晶硅栅和第二多晶硅栅构成栅单元，各栅单元中的第一多晶硅栅与第二多晶硅栅之间的绝缘介质层与栅氧化层相接，相邻栅单元之间的第一多晶硅栅与第二多晶硅栅之间的绝缘介质层上设有有源区原胞的中间引线孔，金属层延伸至中间引线孔内与第三掺杂层和第二掺杂层相接导通。

所述第一多晶硅栅和第二多晶硅栅构成栅单元，各栅单元中的第一多晶硅栅与第二多晶硅栅之间的绝缘介质层与栅氧化层相接，相邻栅单元之间的第一多晶硅栅与第一多晶硅栅之间的绝缘介质层上设有有源区原胞的中间引线孔，金属层延伸至中间引线孔内与第三掺杂层和第二掺杂层相接导通，或相邻栅单元之间的第二多晶硅栅与第二多晶硅栅之间的绝缘介质层上设有有源区原胞的中间引线孔，金属层延伸至中间引线孔内与第三掺杂层和第二掺杂层相接导通。

所述的第一多晶硅栅的宽度h1在0.5μm～100μm，第二多晶硅栅的宽度h2在0.5μm～100μm。

本发明双栅MOS结构的功率晶体管的制作方法，其特征在于：按以下步骤，

⑴、栅氧化：将清洁处理后的具有第一掺杂层的硅片放入氧化炉内进行栅氧化处理，以形成栅氧化层；

⑵、多晶硅淀积：将硅片放入淀积炉内，在硅片的栅氧化层上淀积多晶硅层；

⑶、多晶硅掺杂：将硅片放入扩散炉内，对多晶硅层进行掺杂形成导电层；

⑷、光刻：在硅片表面涂覆光刻胶，进行光刻、显影、刻蚀多晶硅层和栅氧化层，刻蚀后将光刻胶去掉，形成第一多晶硅栅与第二多晶硅栅，且第一多晶硅栅与第二多晶硅栅之间构成第一窗口；

⑸、离子注入和扩散：将与第一掺杂层不同的杂质离子注入第一窗口内，然后在1000～1250℃进行扩散形成有源区原胞的第二掺杂层；

⑹、离子注入和扩散：将与第一掺杂层离子相同的杂质离子注入第一窗口内，然后再将硅片放入扩散炉内，扩散形成有源区原胞的第三掺杂层；

⑺、绝缘介质层淀积和回流：在硅片表面淀积绝缘介质层，绝缘介质层厚度在，然后对绝缘介质层进行回流处理；

⑻、引线孔光刻和腐蚀：在硅片表面涂覆光刻胶、光刻、显影、刻蚀有源区原胞的绝缘介质层和第三掺杂层，刻蚀的深度超出第三掺杂层深度0.1μm～0.5μm并形成源区原胞的引线孔和中间引线孔；