用于橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的直通硅通孔處理技術(shù)的制作方法
【專利說明】用于橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的直通硅通孔處理技術(shù)
[0001]本案是分案申請(qǐng)
原案發(fā)明名稱:用于橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的直通硅通孔處理技術(shù)
原案申請(qǐng)?zhí)?201210129637.1
原案申請(qǐng)日:2012年4月20日。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明主要涉及高壓半導(dǎo)體器件及其制備工藝，尤其是橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管，更確切地說是源極在器件背面的垂直分立LDM0S。之所以將該器件稱為“垂直”，是由于其源極在底部，漏極在頂部(或反之亦然)?！皺M向”是指器件的平面柵極。
【背景技術(shù)】
[0003]由于橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管具有高擊穿電壓以及可以與低壓器件的補(bǔ)充金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)技術(shù)兼容的特點(diǎn)，因此常用于高壓器件(例如20至500伏，甚至更高)。一般來說，LDMOS晶體管包括一個(gè)平面多晶硅柵極、一個(gè)形成在P-型本體區(qū)中的N+源極區(qū)以及一個(gè)N+漏極區(qū)。通道由N漏極漂流區(qū)形成在多晶硅柵極下方的本體區(qū)中，N+漏極區(qū)與該通道分離。眾所周知，通過增大N漂流區(qū)的長度，可以相應(yīng)地提高LDMOS晶體管的擊穿電壓。
[0004]典型的LDMOS晶體管用于高頻器件，例如無線電射頻和/或微波功率放大器。它們通常用在功率放大器中，用于需要高輸出功率的基站，相應(yīng)的漏源擊穿電壓通常在60伏以上。因此，需要使LDMOS晶體管能夠在高頻下工作，同時(shí)保持相同的高壓作業(yè)。
[0005]在有些情況下，需要將LDMOS晶體管制成垂直器件。使源極路由到晶片底部，用于更好的封裝可選件非常有利，例如降低源極上的電感。但是，將LDMOS晶體管的源極路由到襯底，并且不使電阻增大很多，是很困難的。
[0006]因此，有必要提出改良型的LDMOS晶體管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提出了一種形成在半導(dǎo)體襯底上的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，半導(dǎo)體襯底上具有柵極、源極和漏極區(qū)，柵極區(qū)具有一個(gè)橫向柵極通道。配置多個(gè)空間分離的溝槽或直通半導(dǎo)體通孔(TSV)，以降低底部源極的電阻，它們都具有一個(gè)導(dǎo)電插頭，導(dǎo)電插頭與柵極、源極和漏極區(qū)電連接。在源極區(qū)附近形成一個(gè)接觸溝槽，接觸溝槽短接源極區(qū)和本體區(qū)。源極接頭與源極區(qū)電連接；漏極接頭與漏極區(qū)電連接，源極和漏極接頭設(shè)置在橫向柵極通道的對(duì)立邊上。
[0008]一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括:
一個(gè)半導(dǎo)體襯底，在該襯底上形成帶有柵極、源極和漏極區(qū)，所述的柵極區(qū)具有一個(gè)橫向柵極通道；
一個(gè)或多個(gè)帶有導(dǎo)電插頭的溝槽，導(dǎo)電插頭與所述的柵極、源極和漏極區(qū)電連接，其中所述的一個(gè)或多個(gè)溝槽從所述的襯底背面延伸到可控的深度；
一個(gè)與所述的源極區(qū)電連接的源極接頭；
一個(gè)與所述的漏極區(qū)電連接的漏極接頭，所述的源極和漏極接頭設(shè)置在所述的柵極通道的對(duì)邊上；以及一個(gè)柵極接頭。
[0009]其中一個(gè)或多個(gè)溝槽含有一個(gè)接觸溝槽，將所述的源極區(qū)短接至所述的源極接頭。
[0010]其中一個(gè)或多個(gè)溝槽含有多個(gè)空間分離的溝槽。
[0011]其中所述的溝槽接頭設(shè)置在所述的源極和漏極接頭之間。
[0012]其中所述的半導(dǎo)體襯底具有第一和第二對(duì)邊，所述的柵極、源極和漏極區(qū)形成在所述的第一對(duì)邊上，所述的一個(gè)或多個(gè)溝槽從所述的橫向柵極通道開始延伸，穿過所述的襯底，在形成在所述的第二對(duì)邊上的一個(gè)或多個(gè)開口中截止。
[0013]其中所述的柵極、源極和漏極區(qū)還包括一個(gè)形成在所述的襯底上的層，該層的第一部分具有第一導(dǎo)電類型，第二部分具有與所述的第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，所述的柵極通道包括所述的層。
[0014]其中所述的柵極、源極和漏極區(qū)還包括第一半導(dǎo)體層，形成在所述的襯底上，設(shè)置在所述的第一半導(dǎo)體層第二半導(dǎo)體層上方，所述的第一半導(dǎo)體層、第二半導(dǎo)體層以及所述的襯底具有第一導(dǎo)電類型，其中所述的第一半導(dǎo)體層的摻雜濃度高于所述的第二半導(dǎo)體層的慘雜類型。
[0015]其中所述的多個(gè)空間分離的溝槽從所述的襯底的所述的底面開始延伸，在所述的第一半導(dǎo)體層中截止。
[0016]其中所述的第二半導(dǎo)體層含有第一導(dǎo)電類型的第一部分，以及與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的第二部分，其中所述的源極區(qū)形成在所述的第一部分頂部，所述的漏極區(qū)形成在所述的第二部分頂部。
[0017]其中所述的溝槽接頭將所述的源極區(qū)短接至所述的第一部分。
[0018]其中所述的一個(gè)或多個(gè)溝槽從所述的襯底所述的表面開始，延伸到所述的源極區(qū)。
[0019]其中所述的第一半導(dǎo)體層含有高摻雜濃度的第一部分以及低摻雜濃度的第二部分，其中肖特基接頭形成在所述的第二區(qū)域和所述的導(dǎo)電插頭的交叉處。
[0020]其中所述的柵極、源極和漏極區(qū)還包括一個(gè)形成在所述的襯底上的第一半導(dǎo)體層，所述的第一半導(dǎo)體層和所述的襯底具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)置在所述的第一半導(dǎo)體層第二半導(dǎo)體層上方，所述的第二半導(dǎo)體層具有多個(gè)不同導(dǎo)電類型的區(qū)域，限定超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)與所述的柵極、源極和漏極區(qū)電連接。
[0021]其中所述的柵極、源極和漏極區(qū)還包括一個(gè)形成在所述的襯底上的第一半導(dǎo)體層，所述的第一半導(dǎo)體層和所述的襯底具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)置在所述的第一半導(dǎo)體層第二半導(dǎo)體層上方，所述的第二半導(dǎo)體層具有多個(gè)不同導(dǎo)電類型的區(qū)域，所述的多個(gè)區(qū)域中的第一區(qū)設(shè)置在第二和第三區(qū)之間，其導(dǎo)電類型與所述的第一半導(dǎo)體層相同，與所述的第二和第三區(qū)相反。
[0022]其中所述的柵極、源極和漏極區(qū)還包括一個(gè)形成在所述的襯底上的第一半導(dǎo)體層，所述的半導(dǎo)體層和所述的襯底具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)置在所述的第一半導(dǎo)體層第二半導(dǎo)體層上方，所述的第二半導(dǎo)體層具有多個(gè)不同導(dǎo)電類型的區(qū)域，所述的多個(gè)區(qū)域中的第一區(qū)設(shè)置在第二和第三區(qū)之間，其導(dǎo)電類型與所述的第一半導(dǎo)體層相同，與所述的第二和第三區(qū)相反，所述的第二區(qū)設(shè)置在所述的第一區(qū)和所述的第一半導(dǎo)體層之間。
[0023]其中所述的柵極、源極和漏極區(qū)還包括一個(gè)形成在所述的襯底上的第一半導(dǎo)體層，所述的第一半導(dǎo)體層和所述的襯底具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)置在所述的第一半導(dǎo)體層第二半導(dǎo)體層上方，所述的第二半導(dǎo)體層具有多個(gè)不同導(dǎo)電類型的區(qū)域，限定超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)與所述的柵極、源極和漏極區(qū)電連接，每個(gè)所述的區(qū)域都從所述的第一半導(dǎo)體層開始，朝著所述的源極接頭延伸。
[0024]—種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，該場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括:
一個(gè)半導(dǎo)體襯底，具有第一和第二對(duì)邊，并且柵極、源極和漏極區(qū)形成在所述的第一對(duì)邊上，所述的柵極區(qū)具有一個(gè)橫向柵極通道；
一個(gè)或多個(gè)溝槽，從所述的橫向柵極通道開始延伸，穿過所述的襯底，在形成在所述的第二對(duì)邊上的一個(gè)或多個(gè)開口中截止；
設(shè)置在所述的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的導(dǎo)電材料，覆蓋著所述的第二對(duì)邊，限定第一接頭，與所述的漏極和源極區(qū)的其中之一電連接；
一個(gè)額外的接頭，與所述的漏極和源極區(qū)的其中之一電連接；以及一個(gè)柵極接頭。
[0025]其中一個(gè)或多個(gè)溝槽含有一個(gè)接觸溝槽，將所述的源極區(qū)短接至所述的襯底。
[0026]一種制備場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，所述的方法包括:
在半導(dǎo)體襯底的第一邊上，制備多個(gè)限定柵極、源極和漏極區(qū)