靜電感應(yīng)晶體管的制造方法以及靜電感應(yīng)晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種靜電感應(yīng)晶體管的制造方法以及靜電感應(yīng)晶體管。所述方法包括如下步驟：提供導(dǎo)電類型為N型的硅襯底；在所述硅襯底的一背面形成磷摻雜層；在所述硅襯底的一正面形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條；采用一鍵合襯底與所述硅襯底的正面鍵合，所述鍵合襯底的導(dǎo)電類型為N型；在所述鍵合襯底中形成通孔，以暴露出所述柵墻。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用鍵合的方式形成覆蓋柵墻和柵條的N型覆蓋層，這可以使覆蓋層的摻雜濃度得到精確控制，對于提高靜電感應(yīng)晶體管的電學(xué)性能有重要意義；并且硅襯底在與所述覆蓋層相對的另一表面形成磷摻雜層，該層用以吸收制造過程中在硅襯底中引入的雜質(zhì)，亦可以提高靜電感應(yīng)晶體管的電學(xué)性能。
【專利說明】靜電感應(yīng)晶體管的制造方法以及靜電感應(yīng)晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種靜電感應(yīng)晶體管的制造方法以及靜電感應(yīng)晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電感應(yīng)晶體管(Static Induction Transistor, SIT)誕生于1970年，實(shí)際上是一種結(jié)型場效應(yīng)晶體管。將用于信息處理的小功率SIT器件的橫向?qū)щ娊Y(jié)構(gòu)改為垂直導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，即可制成大功率的SIT器件。SIT是一種多子導(dǎo)電的器件，其工作頻率與電力MOSFET相當(dāng)，甚至超過電力M0SFET，而功率容量也比電力MOSFET大，因而適用于高頻大功率場合，目前已在雷達(dá)通信設(shè)備、超聲波功率放大、脈沖功率放大和高頻感應(yīng)加熱等某些專業(yè)領(lǐng)域獲得了較多的應(yīng)用。
[0003]埋柵結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有的技術(shù)中一種常見的靜電感應(yīng)器件結(jié)構(gòu)。附圖1所示是現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的埋柵型靜電感應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)示意圖，包括襯底10，襯底10表面的一次外延層11以及一次外延層11表面的二次外延層12。所述襯底10、一次外延層11以及二次外延層12的導(dǎo)電類型均相同。二次外延層12和一次外延層11的界面處相對設(shè)置有兩個(gè)柵墻13，柵墻13之間設(shè)置有柵條14。柵墻13和柵條14的導(dǎo)電類型相同，并且和二次外延層12的導(dǎo)電類型相反。所述在二次外延層12的表面與柵條14對應(yīng)的位置設(shè)置有源電極15，在襯底10的另一表面設(shè)置有漏電極16。二次外延層12在與柵墻13對應(yīng)的位置被刻蝕除去以暴露出柵墻13，并在所述柵墻13的表面設(shè)置了柵電極17。柵電極17通過柵墻13以及柵墻13間的柵條14來控制源極和漏極之間的電流。
[0004]上述結(jié)構(gòu)在制備過程中需要兩次外延，且外延層雜質(zhì)濃度很高，這面臨著反型雜質(zhì)的嚴(yán)格補(bǔ)償技術(shù)和微量雜質(zhì)的精確控制技術(shù)兩個(gè)技術(shù)難題。而且在外延后需要刻蝕臺(tái)面，使工藝更為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種靜電感應(yīng)晶體管的制備方法以及靜電感應(yīng)晶體管，能夠有效控制反型摻雜和微量雜質(zhì)的濃度，且工藝簡單。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種靜電感應(yīng)晶體管的制造方法，包括如下步驟:提供導(dǎo)電類型為N型的硅襯底；在所述硅襯底的一背面形成磷摻雜層；在所述硅襯底的一正面形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條；采用一鍵合襯底與所述硅襯底的正面鍵合，所述鍵合襯底的導(dǎo)電類型為N型；在所述鍵合襯底中形成通孔，以暴露出所述柵墻用于制作引出電極。
[0007]可選的，所述形成磷摻雜層的步驟進(jìn)一步包括:同時(shí)在所述硅襯底的正面形成第一覆蓋層，背面形成第二覆蓋層；去除背面的所述第二覆蓋層；在背面形成磷摻雜層，用于形成漏端的歐姆接觸，正面保留的第一覆蓋層繼續(xù)用作后續(xù)形成柵墻和柵條的摻雜阻擋層。進(jìn)而所述形成柵墻和柵條的步驟進(jìn)一步包括:圖形化所述第一覆蓋層；以所述第一覆蓋層為阻擋層，在硅襯底中形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條；去除所述第一覆蓋層。進(jìn)而以所述第一覆蓋層為阻擋層，在硅襯底中形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條的步驟中，進(jìn)一步是采用注入或者擴(kuò)散的方法形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條。
[0008]可選的,在米用一鍵合襯底與所述娃襯底的第一表面鍵合的步驟實(shí)施完畢之后，進(jìn)一步包括一減薄所述鍵合襯底的步驟。
[0009]本發(fā)明還提供了一種靜電感應(yīng)晶體管，包括N型的娃襯底和娃襯底表面的N型覆蓋層，P型導(dǎo)電類型的柵墻以及P型導(dǎo)電類型的柵條設(shè)置在硅襯底內(nèi)，其特征在于，所述硅襯底和覆蓋層之間的界面為鍵合界面，所述硅襯底在與所述覆蓋層相對的另一表面具有磷摻雜層。
[0010]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，采用鍵合的方式形成覆蓋柵墻和柵條的N型覆蓋層，這可以使覆蓋層的摻雜濃度得到精確控制，對于提高靜電感應(yīng)晶體管的電學(xué)性能有重要意義；并且硅襯底在與所述覆蓋層相對的另一表面形成磷摻雜層，該層用以吸收制造過程中在硅襯底中引入的雜質(zhì)，亦可以提高靜電感應(yīng)晶體管的電學(xué)性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1所示是現(xiàn)有技術(shù)中一種典型的埋柵型靜電感應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖2所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所述方法的實(shí)施示意圖。
[0013]附圖3A至附圖3J所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所述方法的工藝示意圖。
[0014]附圖4所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所述靜電感應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的靜電感應(yīng)晶體管的制造方法以及靜電感應(yīng)晶體管的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0016]附圖2所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所述方法的實(shí)施示意圖，包括:步驟S200，提供導(dǎo)電類型為N型的硅襯底；步驟S211，同時(shí)在所述硅襯底的正面形成第一覆蓋層，背面形成第二覆蓋層；步驟S212，去除背面的所述第二覆蓋層；步驟S213，在背面形成磷摻雜層，用于形成漏端的歐姆接觸；步驟S221，圖形化所述第一覆蓋層；步驟S222，以所述第一覆蓋層為阻擋層，在硅襯底中形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條；步驟S223，去除所述第一覆蓋層；步驟S231，采用一鍵合襯底與所述硅襯底的正面鍵合；步驟S232，減薄所述鍵合襯底；步驟S240，在所述鍵合襯底中形成通孔，以暴露出所述柵墻用于制作引出電極。
[0017]附圖3A至附圖3J所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】所述方法的工藝示意圖。
[0018]附圖3A所示，參考步驟S200，提供導(dǎo)電類型為N型的硅襯底300。所述硅襯底300具有一正面和一背面。所述正面為拋光表面，所述背面可以為拋光表面或者非拋光面。
[0019]附圖3B所示，參考步驟S211，同時(shí)在所述硅襯底300的正面形成第一覆蓋層311，背面形成第二覆蓋層312。所述第一覆蓋層311和第二覆蓋層312可以是氧化硅或者氮化硅層。若為氧化硅層，可以采用熱氧化法同時(shí)在正面和背面形成熱氧化的氧化硅，且兩者厚度相同，不會(huì)引起硅襯底300額外的翹曲。
[0020]附圖3C所示，參考步驟S212，去除背面的所述第二覆蓋層312。去除第二覆蓋層312可以采用干法刻蝕的方法，也可以采用腐蝕液并輔以旋轉(zhuǎn)腐蝕工藝，同樣可以做到去除第二覆蓋層312而保留第一覆蓋層311。
[0021]附圖3D所示，參考步驟S213，在背面形成磷摻雜層320，用于形成漏端的歐姆接觸?？梢圆捎脭U(kuò)散的方法形成磷摻雜層320。磷摻雜層320的作用在于能夠吸收后續(xù)工藝中硅襯底300中的雜質(zhì)，保證正面的反型摻雜和微量雜質(zhì)的濃度可以精確控制。并且本步驟中正面保留的第一覆蓋層311還可以繼續(xù)用作后續(xù)形成柵墻和柵條的摻雜阻擋層。
[0022]上述步驟S211至步驟S213的目的在于在所述硅襯底300的一背面形成磷摻雜層320，作為后續(xù)工藝的吸雜區(qū)域，保證正面的反型摻雜和微量雜質(zhì)的濃度可以精確控制。本【具體實(shí)施方式】進(jìn)一步采用在雙面形成覆蓋層并保留正面覆蓋層311的方式，進(jìn)一步可以用于后續(xù)形成柵墻和柵條的摻雜阻擋層，因此是一種優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0023]附圖3E所示，參考步驟S221，圖形化所述第一覆蓋層311。圖形化所述第一覆蓋層311的目的在于暴露出硅襯底300用于形成柵墻和柵條的區(qū)域，以便于后續(xù)形成柵墻和柵條。
[0024]附圖3F所示，參考步驟S222，以所述第一覆蓋層311為阻擋層，在硅襯底300中形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻331和柵條332。形成柵墻331和柵條332可以采用高溫?cái)U(kuò)散方法來嚴(yán)格控制厚度和長度，使之適合靜電感應(yīng)晶體管的工作機(jī)制，或者通過低能量注入的方式也可以實(shí)現(xiàn)。采用高溫?cái)U(kuò)散的方式，柵墻331和柵條332將直接形成在硅襯底300上表面的位置，而采用注入的方式，柵墻331和柵條332將與硅襯底300的上表面具有一距離。本步驟無論是注入還是擴(kuò)散，都會(huì)在硅襯底300中引入雜質(zhì)，而背面形成的磷摻雜層320則可以有效地吸收這些雜質(zhì)，使摻雜或者注入工藝更精確。
[0025]附圖3G所示，參考步驟S223，去除所述第一覆蓋層311。去除第一覆蓋層311的方法和前述去除第二覆蓋層312的方法基本相同。
[0026]上述步驟S221至步驟S223的目的在于在所述硅襯底的一正面形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻331和柵條332。本【具體實(shí)施方式】由于利用了前一工序中保留的第一覆蓋層311，因此免去了生長覆蓋層的步驟。
[0027]附圖3H所示，參考步驟S231，采用一鍵合襯底390與所述硅襯底300的正面鍵合。所述鍵合襯底390的導(dǎo)電類型為N型。鍵合前可以對硅襯底300的表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)膾伖馓幚?。鍵合可以采用包括靜電鍵合在內(nèi)的任意一種本領(lǐng)域內(nèi)常見的鍵合方式。采用鍵合而非外延形成覆蓋在柵墻331和柵條332表面的半導(dǎo)體層，其優(yōu)點(diǎn)在于鍵合之前的鍵合襯底390的摻雜濃度都可以精確控制，而采用外延工藝則無法做到。鍵合襯底390是晶體管源極和漏極之間的電學(xué)通路的重要組成部分，能夠精確控制其摻雜濃度，對于提高靜電感應(yīng)晶體管的性能是有重要意義的。
[0028]附圖31所示，參考步驟S232，減薄所述鍵合襯底390。由于后續(xù)需要在鍵合襯底390的表面形成源極，并在鍵合襯底390內(nèi)形成用于形成柵極的通孔。因此優(yōu)選對鍵合襯底390進(jìn)行減薄。
[0029]附圖3J所示，參考步驟S240，在所述鍵合襯底390中形成通孔，以暴露出所述柵墻331用于制作引出電極。該步驟可以采用干法刻蝕等工藝形成。
[0030]上述步驟實(shí)施完畢后，還需要進(jìn)一步在鍵合襯底390的表面形成源電極481，在硅襯底300的背面形成漏電極482，并在柵墻331的表面形成柵電極483。上述源電極481和漏電極482也可以在步驟S240之前實(shí)施。進(jìn)而形成的靜電感應(yīng)晶體管如圖4所示。鍵合襯底390作為硅襯底300表面的覆蓋層490，且硅襯底300和覆蓋層490之間的界面為鍵合界面，這可以使覆蓋層490的摻雜濃度得到精確控制。覆蓋層490是晶體管源電極481和漏電極482之間的電學(xué)通路的重要組成部分，能夠精確控制其摻雜濃度，對于提高靜電感應(yīng)晶體管的電學(xué)性能是有重要意義的。硅襯底300在與所述覆蓋層490相對的另一表面具有磷摻雜層320，該層用以吸收制造過程中在硅襯底300中引入的雜質(zhì)，亦可以提高靜電感應(yīng)晶體管的電學(xué)性能。
[0031]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種靜電感應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供導(dǎo)電類型為N型的硅襯底； 在所述硅襯底的一背面形成磷摻雜層，用于形成歐姆接觸層； 在所述硅襯底的一正面形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條； 采用一鍵合襯底與所述硅襯底的正面鍵合，所述鍵合襯底的導(dǎo)電類型為N型； 在所述鍵合襯底中形成通孔，以暴露出所述柵墻用于制作引出電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電感應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述形成磷摻雜層的步驟進(jìn)一步包括: 同時(shí)在所述硅襯底的正面形成第一覆蓋層，背面形成第二覆蓋層； 去除背面的所述第二覆蓋層； 在背面形成磷摻雜層，正面保留的第一覆蓋層繼續(xù)用作后續(xù)形成柵墻和柵條的摻雜阻擋層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的靜電感應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述形成柵墻和柵條的步驟進(jìn)一步包括: 圖形化所述第一覆蓋層； 以所述第一覆蓋層為阻擋層，在硅襯底中形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條； 去除所述第一覆蓋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的靜電感應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，以所述第一覆蓋層為阻擋層，在硅襯底中形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條的步驟中，進(jìn)一步是采用注入或者擴(kuò)散的方法形成導(dǎo)電類型為P型的柵墻和柵條。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電感應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在采用一鍵合襯底與所述硅襯底的第一表面鍵合的步驟實(shí)施完畢之后，進(jìn)一步包括一減薄所述鍵合襯底的步驟。
6.一種靜電感應(yīng)晶體管，包括N型的硅襯底和硅襯底表面的N型覆蓋層，P型導(dǎo)電類型的柵墻以及P型導(dǎo)電類型的柵條設(shè)置在硅襯底內(nèi)，其特征在于，所述硅襯底和覆蓋層之間的界面為鍵合界面，所述硅襯底在與所述覆蓋層相對的另一表面具有磷摻雜層。
【文檔編號(hào)】H01L21/335GK103745927SQ201310724101
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】魏星, 陳達(dá), 薛忠營, 狄增峰, 方子韋 申請人:上海新傲科技股份有限公司