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      能實現(xiàn)電流雙向流通的功率mosfet器件及其制造方法_4

      文檔序號:8283897閱讀:來源:國知局
      離子,并通過高溫推結(jié)形成P型阱區(qū)的過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,具體工藝條件及過程不再贅述。在形成P型阱區(qū)后,在源極金屬區(qū)3內(nèi)形成溝槽P型第一阱區(qū)12,在體極金屬區(qū)5內(nèi)形成溝槽P型第二阱區(qū)19,溝槽P型第一阱區(qū)12與溝槽P型第二阱區(qū)19相互連接成一體。本發(fā)明實施例中,元胞6呈條形,主要是使得溝槽P型第一阱區(qū)12與溝槽P型第二阱區(qū)19間能相互連接成一體;當(dāng)然,元胞6也可以采用其他的形狀,只要能保證溝槽P型第一阱區(qū)12與溝槽P型第二阱區(qū)19間相互連接成一體,保證溝槽P型第一阱區(qū)12與溝槽P型第二阱區(qū)19間的等電位狀態(tài)即可。
      [0086]il、在所述第一主面20上,進(jìn)行源區(qū)光刻,并注入高濃度的N型雜質(zhì)離子,并通過高溫推結(jié)形成N+注入?yún)^(qū);
      如圖13、圖14和圖15所示,進(jìn)行源區(qū)光刻,注入高濃度的N型雜質(zhì)離子,再通過高溫推結(jié)形成N+注入?yún)^(qū)的過程為本技術(shù)領(lǐng)域人員所熟知,此處不再贅述。所述N+注入?yún)^(qū)包括溝槽N+注入?yún)^(qū)16,所述溝槽N+注入?yún)^(qū)16位于源極金屬區(qū)3。
      [0087]jl、在上述第一主面20上,淀積得到溝槽絕緣介質(zhì)層17,所述溝槽絕緣介質(zhì)層17為硅玻璃(USG)、硼磷硅玻璃(BPSG)或磷硅玻璃(PSG)。
      [0088]kl、在所述溝槽絕緣介質(zhì)層17上進(jìn)行接觸孔光刻和刻蝕,形成源極接觸孔7和體極接觸孔8,所述源極接觸7孔位于相鄰兩個溝槽導(dǎo)電多晶硅15之間,
      如圖16、圖17和圖18所示,對溝槽絕緣介質(zhì)層17進(jìn)行接觸孔光刻和刻蝕為本技術(shù)領(lǐng)域常規(guī)的制備工藝,此處不再贅述。源極接觸孔7與體極接觸孔8均通過溝槽絕緣介質(zhì)層17。
      [0089]11、在上述覆蓋有溝槽絕緣介質(zhì)層17的第一主面上20淀積金屬,進(jìn)行金屬光刻與刻蝕,形成溝槽源極金屬18和溝槽體極金屬22,所述溝槽源極金屬18同時填充源極接觸孔7并與溝槽N+注入?yún)^(qū)16電性連接,所述溝槽體極金屬22同時填充體極接觸孔8并與溝槽P型第二阱區(qū)19電性連接,所述溝槽源極金屬18與溝槽體極金屬22互不相連,如附圖19、圖20以及圖21所示;所述溝槽源極金屬18和溝槽體極金屬22包括鋁或鋁加鎢。
      [0090]ml、在所述半導(dǎo)體基板的第二主面23上淀積漏極金屬9,如附圖22所示,漏極金屬9包括鈦、鎳、銀或金或金的合金。
      [0091]實施例二:
      如圖23所示,為功率MOSFET器件采用平面型結(jié)構(gòu)的俯視圖,在所述MOSFET器件的俯視平面上,包括半導(dǎo)體基板上的元件區(qū)I和終端保護(hù)區(qū)2,所述終端保護(hù)區(qū)2環(huán)繞包圍元件區(qū)1,所述元件區(qū)I包括柵極金屬區(qū)4、源極金屬區(qū)3和體極金屬區(qū)5,所述源極金屬區(qū)3內(nèi)設(shè)置有多個相互平行的條形元胞6,相鄰元胞6之間設(shè)置有條形源極接觸孔7,所述體極金屬區(qū)5內(nèi)設(shè)置有體極接觸孔8。
      [0092]如圖24所示,在沿附圖23中D-D方向的橫截面上,所述半導(dǎo)體基板包括N型漂移區(qū)11和N型襯底層10,所述N型漂移區(qū)11與N型襯底層10相連接,所述N型漂移區(qū)11的上表面為半導(dǎo)體基板的第一主面20,所述N型襯底層10的下表面為半導(dǎo)體基板的第二主面23。在所述N型漂移區(qū)11上方設(shè)置有多個規(guī)則排布的P型阱區(qū),所述P型阱區(qū)包括平面P型第一阱區(qū)29以及平面P型第二阱區(qū)34,在所述平面P型第一阱區(qū)29的上方設(shè)置有平面N+注入?yún)^(qū)30,相鄰兩個平面P型第一阱區(qū)29之間間隔有平面柵結(jié)構(gòu),所述平面柵結(jié)構(gòu)包括第一主面20上方的平面導(dǎo)電多晶娃32,所述平面導(dǎo)電多晶娃32與第一主面20之間設(shè)置有平面絕緣柵氧化層33,所述第一主面20上設(shè)置有平面絕緣介質(zhì)層31,所述平面絕緣介質(zhì)層31包裹覆蓋平面導(dǎo)電多晶硅32,所述平面絕緣介質(zhì)層31上設(shè)置有源極接觸孔7,所述平面絕緣介質(zhì)層31上面覆蓋有平面源極金屬28,所述平面源極金屬28填充源極接觸孔7并且與平面N+注入?yún)^(qū)30電性連接,所述平面P型第一阱區(qū)29不與平面源極金屬28相連;
      如附圖25所示,在沿附圖23中E-E方向的橫截面上,所述N型漂移區(qū)11上方設(shè)置有平面P型第二阱區(qū)34,所述第一主面20上覆蓋有平面絕緣介質(zhì)層31,所述平面絕緣介質(zhì)層31上設(shè)置有體極接觸孔8,所述平面絕緣介質(zhì)層31上面覆蓋有平面體極金屬35,所述平面體極金屬35填充體極接觸孔8并且與平面P型第二阱區(qū)34電性相連;
      如圖26所示,在沿附圖23中F-F方向的橫截面上,所述N型漂移區(qū)11上方設(shè)置有P型阱區(qū),所述P型阱區(qū)包括平面P型第一阱區(qū)29以及平面P型第二阱區(qū)34,在所述平面P型第一阱區(qū)29上方設(shè)置有平面N+注入?yún)^(qū)30,所述第一主面20上覆蓋有平面絕緣介質(zhì)層31,所述平面絕緣介質(zhì)層31上設(shè)置有源極接觸孔7和體極接觸孔8,所述平面絕緣介質(zhì)層31上面覆蓋有平面源極金屬28和平面體極金屬35,所述平面源極金屬28填充源極接觸孔7并且與平面N+注入?yún)^(qū)30電性相連,所述平面體極金屬28填充體極接觸孔8并且與平面P型第二阱區(qū)34電性相連,所述平面源極金屬28和平面體極金屬35之間互不相連。
      [0093]如圖27~圖42所示,上述結(jié)構(gòu)的功率MOSFET器件,通過下述工藝步驟實現(xiàn):
      a2、提供具有兩個相對主面的半導(dǎo)體基板,所述半導(dǎo)體基板包括N型襯底層10及位于所述N型襯底層10上方的N型漂移區(qū)11 ;所述兩個相對主面包括第一主面20與第二主面23,如圖27所示;
      b2、在所述半導(dǎo)體基板的第一主面20上生長絕緣柵氧化層,即在第一主面20上生長平面絕緣柵氧化體36。
      [0094]c2、在上述生長有平面絕緣柵氧化體36的第一主面20上淀積導(dǎo)電多晶硅,如圖28所示,淀積導(dǎo)電多晶硅后得到平面導(dǎo)電多晶硅體21。
      [0095]d2、選擇性的刻蝕上述導(dǎo)電多晶硅,得到平面絕緣柵氧化層33以及平面導(dǎo)電多晶硅32,如圖29所示;
      e2、在所述第一主面20上,自對準(zhǔn)注入P型雜質(zhì)離子,并通過高溫推結(jié)形成P型阱區(qū),如圖30、圖31和圖32所示,得到的P型阱區(qū)包括位于源極金屬區(qū)3內(nèi)的平面P型第一阱區(qū)29以及位于體極金屬區(qū)5內(nèi)的平面P型第二阱區(qū)34 ;
      f2、在所述第一主面20上,進(jìn)行源區(qū)光刻,并注入高濃度的N型雜質(zhì)離子,并通過高溫推結(jié)形成N型注入?yún)^(qū),如圖33、圖34和圖35 ;所述平面N+注入?yún)^(qū)30位于源極金屬區(qū)3。
      [0096]g2、在上述第一主面20上,淀積平面絕緣介質(zhì)層31 ;
      h2、在所述平面絕緣介質(zhì)層31上進(jìn)行接觸孔光刻和刻蝕,形成源極接觸孔7和體極接觸孔8,所述源極接觸孔7位于相鄰兩個平面導(dǎo)電多晶硅32之間,如圖36、圖37和圖38所示;
      i2、在上述覆蓋有平面絕緣介質(zhì)層31的第一主面20上淀積金屬,進(jìn)行金屬光刻與刻蝕,形成平面源極金屬28和平面體極金屬35,所述平面源極金屬28同時填充源極接觸孔7并與平面N+注入?yún)^(qū)30電性連接,所述平面體極金屬35同時填充體極接觸孔8并與平面P型第二阱區(qū)34電性連接,所述平面源極金屬28與平面體極金屬35互不相連,如圖39、圖40以及圖41所示;
      j2、在所述半導(dǎo)體基板的第二主面20上淀積漏極金屬9,如圖42所示,通過漏極金屬9能形成功率MOSFET器件的漏極端。
      [0097]本發(fā)明MOSFET器件的工作機理為:通過體極金屬能形成體電極,通過源極金屬能形成源電極,通過漏極金屬9能形成漏電極。由于體極金屬區(qū)5的體極金屬、源極金屬區(qū)3的源極金屬、漏極金屬9間兩兩互不相連,因此,MOSFET器件的體電極、源電極和漏電極可以施加各自獨立的電位。
      [0098]對于N型MOSFET器件,器件在導(dǎo)通工作時,體電極上的電位與源電極、漏電極兩者中具有更低電位的一個電極的電位相等,柵電極上施加一個正電壓,使得柵電極對體電極具有一個高電位,并且所述高電位能夠確保位于體電極內(nèi)的溝道完全導(dǎo)通,此時,電子會通過溝道從源電極與漏電極兩者中具有低電位的一端流向另一端,具體來講,當(dāng)體電極與源電極具有低電位,漏電極具有高電位時,電子由源電極通過溝道流向漏電極,當(dāng)體電極與漏電極具有低電位,源電極具有高電位時,電子由漏電極通過溝道流向源電極。
      [0099]器件在截止耐壓工作時,具體來講,當(dāng)體電極與源電極具有低電位,漏電極具有高電位時,漏電極與體極形成的PN結(jié)反向偏置,從而產(chǎn)生耗盡層來支持器件耐壓,當(dāng)體電極與漏電極具有低電位,源電極具有高電位時,源電極與體電極形成的PN結(jié)反向偏置,從而產(chǎn)生耗盡層來支持器件耐壓。
      [0100]對于P型
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