功率结场效应晶体管结构及其制法制造技术

本发明专利技术为一种功率结场效应晶体管结构及其制法，其制法包含步骤：（ａ）提供衬底，其具有外延层；（ｂ）形成氧化层于外延层上；（ｃ）进行第一次光刻蚀刻，以形成栅极总线及保护环开口；（ｄ）注入第一掺杂物，以形成栅极总线阱区及保护环区；（ｅ）进行第二次光刻蚀刻，以形成双栅极开口；（ｆ）注入一第二掺杂物，以于外延层上形成至少一双栅极及一栅极总线；（ｇ）形成介电质层于氧化层上；（ｈ）进行第三次光刻蚀刻，以形成源极层开口；（ｉ）注入一第三掺杂物，以于双栅极上形成源极层；（ｊ）进行第四次光刻蚀刻，以形成栅极总线金属结开口；以及（ｋ）沉积金属层，并进行第五次光刻蚀刻，以形成栅极总线金属层及源极金属层，分别连接栅极总线及源极层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率场效应晶体管结构及其制造方法，尤指一种功率结场效应晶体管结构及其制造方法。
技术介绍
近年来，场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)器件，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)或结场效应晶体管(Junction Field Effect Transistor，JFET)等，在其操作性能及制造流程上均已获得非常良好的的进展。场效应晶体管主要通过控制信号(栅极的电压)造成载流子沟道(channel)附近电场改变，使沟道特性发生变化，导致电流(源极与漏极之间)改变。故场效应晶体管可以用作电压控制的可变电阻或电压控制电流源(VCCS)等。其中结场效应晶体管(JFET)的的工作原理主要利用栅极和源极\漏极间PN结间的耗尽区宽度是逆向偏压的函数，以通过改变耗尽区宽度来改变沟道宽度。而金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)则利用栅极的偏压在金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的半导体和氧化层界面处吸引导电载流子形成沟道，栅极偏压改变则沟道载流子跟着改变。由于金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的结构特别适合被缩小化，而且功率需求也小，因此在同一芯片上制作上千万个晶体管开关变得可行。然而，结场效应晶体管(JFET)由于结构上的的差异，故与金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)使用的场合略有不同。结场效应晶体管(JFET)多用作模拟开关及信号放大器，特别是低噪声的放大器，但很少用在数字电路中的逻辑运算及功率放大器。鉴于公知结场效应晶体管(JFET)器件，受限于结构影响而致使其无法进行功率处理应用。因此，如何进行器件结构与制造过程的的改变和调整，以改善公知技术的的缺点及限制，使其电流垂直流通，由下方的的漏极向上方的的源极流动，而其电流量还可由栅极与源极的的压差来做调变，使该结场效应晶体管(JFET)器件亦可如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)做一功率处理应用专利技术的。
技术实现思路
本专利技术的主要目的为提供一种结场效应晶体管(JFET)结构及其制法。通过如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)制造过程的调变，产生一结场效应晶体管(JFET)结构，使其电流由下方的漏极向上方的源极垂直流动，而其电流量更可由栅极与源极的压差来做调变，进而使该结场效应晶体管(JFET)器件可处理大电流及高电压，进行一功率处理应用。为达上述目的，本专利技术的一较佳实施样态为提供一种制造结场效应晶体管结构的方法，其步骤包含(a)提供衬底，其上具有外延层；(b)形成氧化层于该外延层的表面；(c)进行第一次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该氧化层，以形成栅极总线开口及保护环开口；(d)通过该栅极总线开口及该保护环开口，注入第一掺杂物，以于该外延层分形成栅极总线阱区及保护环区；(e)进行第二次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该氧化层，以形成双栅极开口；(f)通过该栅极总线开口及该双栅极开口，注入第二掺杂物，以于该外延层上形成至少一双栅极与栅极总线；(g)形成介电质层于该氧化层上；(h)进行第三次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该介电质层及该氧化层，以形成源极层开口；(i)通过该源极层开口，注入第三掺杂物，以于该双栅极上形成源极层；(j)进行第四次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该介电质层及该氧化层，以形成栅极总线金属结开口；以及(k)沉积金属层，并进行第五次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该金属层，以形成栅极总线金属层及源极金属层，分别连接该栅极总线及该源极层。根据本专利技术的构想，其中该衬底可为N+型硅衬底，而该外延层可为N-型外延层。根据本专利技术的构想，其中该氧化层可为场氧化层。根据本专利技术的构想，其中该第一掺杂物可为P+型掺杂物。根据本专利技术的构想，其中该步骤(d)还包含一退火热处理工艺。根据本专利技术的构想，其中该第二掺杂物为P+型掺杂物。根据本专利技术的构想，其中该步骤(f)还包含一退火热处理工艺。根据本专利技术的构想，其中该第三掺杂物为N+型源极掺杂物。根据本专利技术的构想，其中该介电质层为沉积氧化层。根据本专利技术的构想，其中该双栅极下方的该衬底与该外延层构成一漏极区。根据本专利技术的构想，其中该方法还包含步骤1)全面沉积保护层；以及m)进行第六次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该保护层，以定义该栅极总线金属层及该源极金属层的接触垫区。根据本专利技术的构想，其中该保护层为沉积氧化层或沉积氮化硅层。为达上述目的，本专利技术另一较佳实施样态为提供一种结场效应晶体管结构，其包含衬底；外延层，形成于该衬底上；双栅极，具有两相等且相互平行的栅极单元，形成于部分该外延层内；栅极总线，形成于部分该外延层上，并连接至该双栅极；源极层，形成于该外延层表面，并覆盖于该双栅极之上；氧化层，形成于该外延层之上，且具有栅极总线开口及源极部开口；以与栅极总线金属层及源极金属层，形成于该氧化层上，并通过该栅极总线开口及该源极部开口，分别与该栅极总线及该源极层连接。根据本专利技术的构想，其中该衬底为N+型硅衬底，该外延层为N-型外延层。根据本专利技术的构想，其中该氧化层为场氧化层及沉积氧化层所构成。根据本专利技术的构想，其中该双栅极由P+型栅极注入层所构成。根据本专利技术的构想，该结构还包括P+型栅极总线阱区，形成于该栅极总线之上。根据本专利技术的构想，其中该源极层为N+型源极注入层所构成。根据本专利技术的构想，其中该双栅极下方的该衬底与该外延层构成漏极区。根据本专利技术的构想，该结构还包含保护环，形成于该外延层上，其中该保护环为P+型注入注入层。根据本专利技术的构想，该结构还包含保护层，形成于该栅极总线金属层及该源极金属层之上，并定义有该栅极总线金属层及该源极金属层的接触垫区(pad areas)开口。本专利技术提供的功率结场效应晶体管(JFET)器件结构与制法，通过一具双对等平行栅极的结场效应晶体管(JFET)结构，使其电流在该双对等平行栅极间，由下方的漏极区向上方的源极垂直流动，而其电流量则可由栅极与源极的压差来做调变，使该结场效应晶体管(JFET)器件得以处理大电流及高电压，进行一功率处理应用。附图说明图1(a)-1(h)其为本专利技术一较佳实施例的功率结场效应晶体管结构流程。其中，附图标记说明如下11衬底12外延层13氧化层 131栅极总线开口132保护环开口 133双栅极开口14栅极总线阱区15保护环区16双栅极 17栅极总线18介电质层181源极层开口182栅极总线金属结开口 19源极层201栅极总线金属层 202源极金属层21保护层 22接触垫区161栅极单元 162栅极单元具体实施方式体现本专利技术特征与优点的一些典型实施例将在下文的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的态样上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及图标在本质上当作说明之用，而非用以限制本专利技术。请参阅图1(a)至图1(h)，其显示本专利技术一较佳实施例的功率结场效应晶体管结构流程图。如图所示，本专利技术的结场效应晶体管的制法包含下列步骤首先，提供一衬底11，而该衬底11上还具有一外延层12。在本实施例中，该衬底11可为N+型硅衬底，而该外延层12则可为N-型外延层。然后，利用一热本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造结场效应晶体管结构的方法，其步骤包含：（ａ）提供一衬底，其上具有一外延层；（ｂ）形成一氧化层于该外延层的表面；（ｃ）进行一第一次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该氧化层，以形成一栅极总线开口及一保护环开口； （ｄ）通过该栅极总线开口及该保护环开口，注入一第一掺杂物，以于该外延层分别形成一栅极总线阱区及一保护环区；（ｅ）进行一第二次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该氧化层，以形成一双栅极开口；（ｆ）通过该栅极总线开口及该双栅极开口，注入 一第二掺杂物，以于该外延层上形成至少一双栅极及一栅极总线；（ｇ）形成一介电质层于该氧化层上；（ｈ）进行一第三次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该介电质层及该氧化层，以形成一源极层开口；（ｉ）通过该源极层开口，注入一第三掺杂 物，以于该双栅极上形成一源极层；（ｊ）进行一第四次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该介电质层及该氧化层，以形成一栅极总线金属结开口；以及（ｋ）沉积一金属层，并进行一第五次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该金属层，以形成一栅极总线金属层及 一源极金属层，分别连接该栅极总线及该源极层。...

【技术特征摘要】
1.一种制造结场效应晶体管结构的方法，其步骤包含(a)提供一衬底，其上具有一外延层；(b)形成一氧化层于该外延层的表面；(c)进行一第一次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该氧化层，以形成一栅极总线开口及一保护环开口；(d)通过该栅极总线开口及该保护环开口，注入一第一掺杂物，以于该外延层分别形成一栅极总线阱区及一保护环区；(e)进行一第二次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该氧化层，以形成一双栅极开口；(f)通过该栅极总线开口及该双栅极开口，注入一第二掺杂物，以于该外延层上形成至少一双栅极及一栅极总线；(g)形成一介电质层于该氧化层上；(h)进行一第三次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该介电质层及该氧化层，以形成一源极层开口；(i)通过该源极层开口，注入一第三掺杂物，以于该双栅极上形成一源极层；(j)进行一第四次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该介电质层及该氧化层，以形成一栅极总线金属结开口；以及(k)沉积一金属层，并进行一第五次光刻蚀刻制造过程，部分蚀刻该金属层，以形成一栅极总线金属层及一源极金属层，分别连接该栅极总线及该源极层。2.如权利要求1所述的制造结场效应晶体管结构的方法，其特征在于该衬底为N+型硅衬底，而该外延层为N-型外延层，其中该氧化层为场氧化层，而该介电质层为一沉积氧化层。3.如权利要求1所述的制造结场效应晶体管结构的方法，其特征在于该第一掺杂物为P+型掺杂物，该第二掺杂物为P+型掺杂物，而该第三掺杂物为N+型源极掺杂物。4.如权利要求1所述的制造结场效应晶体管结构的方法，其特征在于该步骤(d)以及/或该步骤(f)还包含一退火热处理工艺。5.如权利要求1所述的制造结场效应晶体管结构的方法，其特征在于该双栅极下方的该衬底与该外延层构成一漏极区。6.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾军，孙伯益，
申请(专利权)人：达晶控股有限公司，
类型：发明
国别省市：KY[开曼群岛]