用于橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的直通硅通孔處理技術的制作方法
【專利說明】用于橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的直通硅通孔處理技術
[0001]本案是分案申請
原案發明名稱:用于橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管的直通硅通孔處理技術
原案申請號:201210129637.1
原案申請日:2012年4月20日。
技術領域
[0002]本發明主要涉及高壓半導體器件及其制備工藝，尤其是橫向雙擴散金屬氧化物半導體(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)。“橫向”是指器件的平面柵極。
【背景技術】
[0003]由于橫向雙擴散金屬氧化物半導體(LDMOS)晶體管具有高擊穿電壓以及可以與低壓器件的補充金屬-氧化物-半導體(CMOS)技術兼容的特點，因此常用于高壓器件(例如20至500伏，甚至更高)。一般來說，LDMOS晶體管包括一個平面多晶硅柵極、一個形成在P-型本體區中的N+源極區以及一個N+漏極區。通道由N漏極漂流區形成在多晶硅柵極下方的本體區中，N+漏極區與該通道分離。眾所周知，通過增大N漂流區的長度，可以相應地提高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，同時保持相同的高壓作業。
[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。
【發明內容】
[0007]本發明提出了一種形成在半導體襯底上的場效應晶體管，半導體襯底上具有柵極、源極和漏極區，柵極區具有一個橫向柵極通道。配置多個空間分離的溝槽或直通半導體通孔(TSV)，以降低底部源極的電阻，它們都具有一個導電插頭，導電插頭與柵極、源極和漏極區電連接。在源極區附近形成一個接觸溝槽，接觸溝槽短接源極區和本體區。源極接頭與源極區電連接；漏極接頭與漏極區電連接，源極和漏極接頭設置在橫向柵極通道的對立邊上。
[0008]一種場效應晶體管，該場效應晶體管包括:
一個半導體襯底，在該襯底上形成帶有柵極、源極和漏極區，所述的柵極區具有一個橫向柵極通道；
一個或多個帶有導電插頭的溝槽，導電插頭與所述的柵極、源極和漏極區電連接，其中所述的一個或多個溝槽從所述的襯底背面延伸到可控的深度；
一個與所述的源極區電連接的源極接頭；
一個與所述的漏極區電連接的漏極接頭，所述的源極和漏極接頭設置在所述的柵極通道的對邊上；以及一個柵極接頭。
[0009]其中一個或多個溝槽含有一個接觸溝槽，將所述的源極區短接至所述的源極接頭。
[0010]其中一個或多個溝槽含有多個空間分離的溝槽。
[0011]其中所述的溝槽接頭設置在所述的源極和漏極接頭之間。
[0012]其中所述的半導體襯底具有第一和第二對邊，所述的柵極、源極和漏極區形成在所述的第一對邊上，所述的一個或多個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邊上的一個或多個開口中截止。
[0013]其中所述的柵極、源極和漏極區還包括一個形成在所述的襯底上的層，該層的第一部分具有第一導電類型，第二部分具有與所述的第一導電類型相反的第二導電類型，所述的柵極通道包括所述的層。
[0014]其中所述的柵極、源極和漏極區還包括第一半導體層，形成在所述的襯底上，設置在所述的第一半導體層第二半導體層上方，所述的第一半導體層、第二半導體層以及所述的襯底具有第一導電類型，其中所述的第一半導體層的摻雜濃度高于所述的第二半導體層的慘雜類型。
[0015]其中所述的多個空間分離的溝槽從所述的襯底的所述的底面開始延伸，在所述的第一半導體層中截止。
[0016]其中所述的第二半導體層含有第一導電類型的第一部分，以及與第一導電類型相反的第二導電類型的第二部分，其中所述的源極區形成在所述的第一部分頂部，所述的漏極區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短接至所述的第一部分。
[0018]其中所述的一個或多個溝槽從所述的襯底所述的表面開始，延伸到所述的源極區。
[0019]其中所述的第一半導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域和所述的導電插頭的交叉處。
[0020]其中所述的柵極、源極和漏極區還包括一個形成在所述的襯底上的第一半導體層，所述的第一半導體層和所述的襯底具有第一導電類型，設置在所述的第一半導體層第二半導體層上方，所述的第二半導體層具有多個不同導電類型的區域，限定超級結結構與所述的柵極、源極和漏極區電連接。
[0021]其中所述的柵極、源極和漏極區還包括一個形成在所述的襯底上的第一半導體層，所述的第一半導體層和所述的襯底具有第一導電類型，設置在所述的第一半導體層第二半導體層上方，所述的第二半導體層具有多個不同導電類型的區域，所述的多個區域中的第一區設置在第二和第三區之間，其導電類型與所述的第一半導體層相同，與所述的第二和第三區相反。
[0022]其中所述的柵極、源極和漏極區還包括一個形成在所述的襯底上的第一半導體層，所述的半導體層和所述的襯底具有第一導電類型，設置在所述的第一半導體層第二半導體層上方，所述的第二半導體層具有多個不同導電類型的區域，所述的多個區域中的第一區設置在第二和第三區之間，其導電類型與所述的第一半導體層相同，與所述的第二和第三區相反，所述的第二區設置在所述的第一區和所述的第一半導體層之間。
[0023]其中所述的柵極、源極和漏極區還包括一個形成在所述的襯底上的第一半導體層，所述的第一半導體層和所述的襯底具有第一導電類型，設置在所述的第一半導體層第二半導體層上方，所述的第二半導體層具有多個不同導電類型的區域，限定超級結結構與所述的柵極、源極和漏極區電連接，每個所述的區域都從所述的第一半導體層開始，朝著所述的源極接頭延伸。
[0024]—種場效應晶體管，該場效應晶體管包括:
一個半導體襯底，具有第一和第二對邊，并且柵極、源極和漏極區形成在所述的第一對邊上，所述的柵極區具有一個橫向柵極通道；
一個或多個溝槽，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邊上的一個或多個開口中截止；
設置在所述的一個或多個溝槽中的導電材料，覆蓋著所述的第二對邊，限定第一接頭，與所述的漏極和源極區的其中之一電連接；
一個額外的接頭，與所述的漏極和源極區的其中之一電連接；以及一個柵極接頭。
[0025]其中一個或多個溝槽含有一個接觸溝槽，將所述的源極區短接至所述的襯底。
[0026]一種制備場效應晶體管的方法，所述的方法包括:
在半導體襯底的第一邊上，制備多個限定柵極、源極和漏極區