垂直型JFET器件及其制备方法转让专利
申请号 : CN202111071595.6
文献号 : CN113517197B
文献日 : 2021-12-10
发明人 : 许剑 , 崔凤敏
申请人 : 上海南麟电子股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种垂直型JFET器件的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:提供第一导电类型衬底;
于所述第一导电类型衬底上形成第一导电类型外延层;
于所述第一导电类型外延层中形成第二导电类型体区;
于所述第二导电类型体区中形成第一导电类型体区;
形成沟槽,所述沟槽贯穿所述第一导电类型体区、第二导电类型体区,且所述沟槽显露所述第一导电类型外延层;
于所述沟槽中形成第一导电类型沟道区;
于所述第二导电类型体区中形成第二导电类型体接触区,以及于所述第一导电类型沟道区中形成第一导电类型体接触区;
于所述第一导电类型外延层上形成介质层;
图形化所述介质层,形成接触孔,所述接触孔包括显露所述第一导电类型体接触区的第一接触孔,以及显露所述第二导电类型体接触区的第二接触孔;
形成金属结构,所述金属结构包括填充所述第一接触孔的源极金属结构,以及填充所述第二接触孔的栅极金属结构。
2.根据权利要求1所述的垂直型JFET器件的制备方法,其特征在于:所述第一导电类型体接触区的掺杂浓度大于所述第一导电类型沟道区的掺杂浓度,且所述第一导电类型沟道区的掺杂浓度大于所述第一导电类型体区的掺杂浓度。
3.根据权利要求1所述的垂直型JFET器件的制备方法,其特征在于:在形成所述第一导电类型外延层与形成所述第二导电类型体区的步骤之间,还包括形成牺牲层的步骤;在形成所述第一导电类型体区、第一导电类型沟道区、第一导电类型体接触区及第二导电类型体接触区的各步骤之前均分别还包括形成阻挡层的步骤。
4.根据权利要求1所述的垂直型JFET器件的制备方法,其特征在于:所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型;或所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。
5.根据权利要求1所述的垂直型JFET器件的制备方法,其特征在于:所述第一导电类型衬底的下方还设置有漏极金属层。
6.根据权利要求1所述的垂直型JFET器件的制备方法,其特征在于:所述金属结构包括填充接触孔的欧姆接触金属柱以及位于所述介质层上与所述欧姆接触金属柱相接触的金属层。
7.一种垂直型JFET器件,其特征在于,所述垂直型JFET器件包括:第一导电类型衬底;
第一导电类型外延层,所述第一导电类型外延层位于所述第一导电类型衬底上;
第二导电类型体区,所述第二导电类型体区位于所述第一导电类型外延层中;
第一导电类型体区,所述第一导电类型体区位于所述第二导电类型体区中;
沟槽,所述沟槽贯穿所述第一导电类型体区、第二导电类型体区,且所述沟槽显露所述第一导电类型外延层;
第一导电类型沟道区,所述第一导电类型沟道区填充所述沟槽;
第二导电类型体接触区,所述第二导电类型体接触区位于所述第二导电类型体区中,以及第一导电类型体接触区,所述第一导电类型体接触区位于所述第一导电类型沟道区中;
介质层,所述介质层位于所述第一导电类型外延层上;
接触孔,所述接触孔包括显露所述第一导电类型体接触区的第一接触孔,以及显露所述第二导电类型体接触区的第二接触孔;
金属结构,所述金属结构包括填充所述第一接触孔的源极金属结构,以及填充所述第二接触孔的栅极金属结构。
8.根据权利要求7所述的垂直型JFET器件,其特征在于:所述第一导电类型体接触区的掺杂浓度大于所述第一导电类型沟道区的掺杂浓度,且所述第一导电类型沟道区的掺杂浓度大于所述第一导电类型体区的掺杂浓度。
9.根据权利要求7所述的垂直型JFET器件,其特征在于:所述第一导电类型为N型,所述第二导电类型为P型;或所述第一导电类型为P型,所述第二导电类型为N型。
10.根据权利要求7所述的垂直型JFET器件,其特征在于:所述第一导电类型衬底的下方还设置有漏极金属层。
说明书 :
垂直型JFET器件及其制备方法
技术领域
背景技术
制。与表面型MOSFET不同的是,JFET的沟道处于半导体内部,沟道中的载流子不受半导体表
面效应的影响,因此迁移率较高,噪声较低。
漏端经常被设置在衬底背面。由于LJFET的夹断较为困难,夹断电压通常较高,不易调节,且
器件面积较大,从而VJFET在器件集成度上具有较大的优势。
常开型器件,当VJFET器件需要夹断时,需要在P型体区3与N型外延层2之间施加反偏电压,
以使得相邻的P型体区3之间的沟道区5产生耗尽层,且当耗尽层随着反偏电压的升高而逐
渐展宽时,沟道区5的有效导通沟道将变得越来越窄,当沟道区5全部被耗尽时,VJFET器件
的导通沟道则被关断,该VJFET器件则呈现关断的高阻状态,对应的反偏电压被称为JFET器
件的夹断电压。然而,该VJFET器件的沟道区5的掺杂浓度不能调整,且沟道区5的宽度是一
个定值,没有优化空间,所以垂直型JFET器件的面积仍不能达到理想需求。
发明内容
题。
度。
导电类型体接触区及第二导电类型体接触区之前还包括形成阻挡层的步骤。
区中;
度。
第一导电类型沟道区,可精确的优化垂直型JFET器件的沟道区宽度,以在缩小垂直型JFET
器件面积的同时,可以调整垂直型JFET器件的夹断电压,以进一步提高器件的集成度和设
计的灵活性。
附图说明
沟槽;500‑N型沟道区;600‑P型体接触区;700‑N型体接触区;800‑介质层;801‑接触孔;901‑
欧姆接触金属柱;902‑源极金属层;110‑牺牲层;210‑第一阻挡层;220‑第二阻挡层;230‑第
三阻挡层。
具体实施方式
施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离
本发明的精神下进行各种修饰或改变。
制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
到,这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的
其他方向。此外,当一层被称为在两层“之间”时,它可以是所述两层之间仅有的层,或者也
可以存在一个或多个介于其间的层。本文使用的“介于……之间”表示包括两端点值。
间的实施例,这样第一和第二特征可能不是直接接触。
制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,其组件布局型态也可能
更为复杂。
~
介绍。
类型选为N型衬底100,所述N型衬底100可以为掺杂的硅衬底,也可以为掺杂的蓝宝石衬底,
甚至可以为掺杂的硅褚衬底,此处不作过分限制。
200之后,可在所述N型外延层200的表面形成有一层牺牲层110,其中,所述牺牲层110可选
择采用干法热氧工艺在950℃下形成的厚度为500Å的氧化硅,且在形成所述牺牲层110之
后,可通过湿法刻蚀去除所述牺牲层110,从而可获得具有较好质量的硅表面,如图3。
深推阱P型体区300,但所述注入元素、能量及剂量并非局限于此,如也可采用铟元素或镓元
素等进行P型掺杂。
成制备所述N型体区400的工艺窗口,且通过所述光刻胶及第一阻挡层210的遮挡,从而可通
过所述工艺窗口注入五价元素以进行N型掺杂,如进行磷、砷元素的掺杂等,以形成所述N型
体区400,同时通过所述第一阻挡层210的遮挡可避免对器件其他区域的损伤。本实施例中,
通过注入磷P 元素形成所述N型体区400,其中,注入能量为80KEV,剂量为E13,以形成浅推
阱N型体区400,但所述N型掺杂的元素、能量及计量等可根据需要进行选择,此处不作过分
限制,以及所述第一阻挡层210可选用氧化硅材质,但并非局限于此。
所述沟槽501的工艺窗口,且通过所述第二阻挡层220的遮挡,从而可避免对器件的其他区
域的损伤。其中,所述第二阻挡层220可选氧化硅材质,但并非局限于此。本实施例中,在所
述P型体区300的表面沉积有厚度为3000Å的氧化硅层以作为遮挡层,但所述第二阻挡层220
的材质及厚度并非局限于此。进行刻蚀后,形成的所述沟槽501的底部显露所述N型外延层
200,且所述沟槽501的侧壁显露所述P型体区300及N型体区400。
的所述N型沟道区500,以通过所述N型沟道区500,可精确的优化所述垂直型JFET器件的沟
道区宽度,以在缩小所述垂直型JFET器件面积的同时,可以调整所述垂直型JFET器件的夹
断电压,以进一步的提高器件的集成度和设计的灵活性。
(未图示),以形成制备所述P型体接触区600及N型体接触区700的工艺窗口,且通过所述第
三阻挡层230的遮挡,从而可避免对器件的其他区域的损伤。所述第三阻挡层230可选氧化
硅材质,但并非局限于此。本实施例中,在所述P型体区300的表面沉积厚度为500Å的氧化硅
层以作为遮挡层,但所述第三阻挡层230的材质及厚度并非局限于此。而后在所述P型体区
300的顶部通过离子注入形成所述P型体接触区600,以及在所述N型沟道区500的顶部通过
离子注入形成所述N型体接触区700。
度。
700、N型沟道区500及N型体区400的具体掺杂浓度可根据需要进行设定,此处不作过分限
制。
接触孔,以及显露所述第二导电类型体接触区的第二接触孔。
包括显露所述N型体接触区700的第一接触孔以及显露所述P型体接触区600的第二接触孔。
所述介质层800可采用氧化硅、氮化硅等,具体材质、厚度等此处不作过分限制。
的源极金属层902,且所述源极金属结构之间由所述介质层800绝缘隔离。
所述欧姆接触金属柱901。而后,参阅图11,在所述介质层800的表面沉积金属层,并进行选
择性刻蚀,形成图形化的与所述欧姆接触金属柱901相接触的源极金属层902, 有关所述欧
姆接触金属柱901及源极金属层902的材质、分布、结构及制备方法等此处不作过分限制。
此处不作过分限制。
一导电类型体接触区、介质层、接触孔及源极金属结构。其中,所述第一导电类型外延层位
于所述第一导电类型衬底上,所述第二导电类型体区位于所述第一导电类型外延层中,所
述第一导电类型体区位于所述第二导电类型体区中,所述沟槽贯穿所述第一导电类型体
区、第二导电类型体区,且所述沟槽显露所述第一导电类型外延层,所述第一导电类型沟道
区填充所述沟槽,所述第二导电类型体接触区位于所述第二导电类型体区中,所述第一导
电类型体接触区位于所述第一导电类型沟道区中,所述介质层位于所述第一导电类型外延
层上,所述接触孔包括显露所述第一导电类型体接触区的第一接触孔,以及显露所述第二
导电类型体接触区的第二接触孔,所述源极金属结构包括填充所述第一接触孔的第一源极
金属结构,以及填充所述第二接触孔的第二源极金属结构。
但并非的局限于此,在另一实施例中,所述第一导电类型也可为P型,所述第二导电类型则
为N型。
800、接触孔801及源极金属结构。
型体区300,且所述沟槽501显露所述N型外延层200,所述N型沟道区500填充所述沟槽501,
所述P型体接触区600位于所述P型体区300中,所述N型体接触区700位于所述N型沟道区500
中,所述介质层800位于所述N型外延层200上,所述接触孔801包括显露所述N型体接触区
700的第一接触孔,以及显露所述P型体接触区600的第二接触孔,所述源极金属结构包括填
充所述第一接触孔以及填充所述第二接触孔的欧姆接触金属柱901以及位于所述介质层
800表面上且与所述欧姆接触金属柱901相接触的源极金属层902。
度。即掺杂浓度的大小关系优选为所述N型体接触区700>所述N型沟道区500>所述N型体
区400,以提供所述N型沟道区500的导通能力。
第一导电类型沟道区,可精确的优化垂直型JFET器件的沟道区宽度,以在缩小垂直型JFET
器件面积的同时,可以调整垂直型JFET器件的夹断电压,以进一步提高器件的集成度和设
计的灵活性。
此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完
成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。