超接面元件及其制造方法技术

本发明专利技术揭露一种超接面元件及其制造方法。超接面元件包含半导体基底、第一磊晶层、沟槽、第二磊晶层、氧化层以及栅极层。第一磊晶层设置于半导体基底之上。沟槽由图案化第一磊晶层形成。第二磊晶层位于沟槽的第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域。氧化层位于第二磊晶层上。栅极层位于沟槽内并由氧化层包覆。本发明专利技术的制造方法控制磊晶层成长及其外观，由此降低导通电阻、提升崩溃电压，使得大功率元件具备更高的稳定性、更低的制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种超接面元件及其制造方法，且特别是有关于功率金属氧化物半导体场效晶体管〈MOSFET〉的超接面元件。
技术介绍
目前半导体元件广泛运用于电子产品，但半导体元件的磊晶层成长过程需透过繁复的程序且不易控制。因此，在磊晶层成长过程中，如何控制沟槽深度与宽度比且制造出具耐压能力的超接面元件，为本领域待解决的课题。
技术实现思路
本专利技术的超接面元件可利用简单的制程方法控制磊晶层成长及其外观，由此降低导通电阻、提升崩溃电压，使得大功率元件具备更高的稳定性、更低的制造成本。本专利技术提供一种超接面元件的制造方法。此方法包括首先形成第一磊晶层于半导体基底上，接着图案化第磊晶层以形成沟槽，其中沟槽包含第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域，且底部区域位于第一侧壁与第二侧壁之间的底部，接着形成第二磊晶层于沟槽的第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域，然后移除第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分，接着形成氧化层接触第二磊晶层，最后形成一栅极层接触所述氧化层。根据本专利技术部分实施例，移除所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分的步骤，包含重复多次进行形成所述第二磊晶层与移除位于所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分。根据本专利技术部分实施例，图案化所述第一磊晶层的步骤前，还包含于所述第一磊晶层上形成一硬式遮罩，于所述硬式遮罩上形成一光罩，并以所述光罩来图案化所述硬式遮罩。根据本专利技术部分实施例，形成氧化层接触所述第二磊晶层的步骤，包含于所述第二磊晶层上形成第一氧化层，移除于所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层上的所述第一氧化层，并于所述第二磊晶层上形成一栅极氧化层。根据本专利技术部分实施例，形成栅极层接触所述氧化层的步骤，包含沉积一栅极聚合物以填满所述沟槽并位于所述氧化层上，并回蚀所述栅极聚合物，以形成栅极层于沟槽内。根据本专利技术部分实施例，形成栅极层接触所述氧化层的步骤后，还包含于位于所述第一侧壁区域以及所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层内各形成一第一型基体，于位于各所述第一型基体上各形成一源极，于所述氧化层以及所述栅极层上形成隔离氧化层，移除所述第一磊晶层上的所述隔离氧化层，于所述第一磊晶层内形成接触层，并于所述隔离氧化层以及所述接触层上形成金属层。根据本专利技术部分实施例，所述沟槽的底部区域的所述第二磊晶层扩散至所述第一磊晶层与所述半导体基底之间。根据本专利技术部分实施例，位于所述第一侧壁区域以及所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层各具有宽度，且所述宽度小于所述第一磊晶层的宽度。根据本专利技术部分实施例，位于所述第一侧壁区域以及所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层非垂直于所述沟槽的底部区域。本专利技术提供一种超接面元件，其包括有半导体基底、第一磊晶层、沟槽、第二磊晶层、氧化层以及栅极层。第一磊晶层设置于半导体基底上；沟槽由图案化第一磊晶层形成，沟槽包含第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域，分别对应到第一磊晶层的第一侧壁、第二侧壁以及半导体基底的表面；第二磊晶层位于沟槽的第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域；氧化层，位第二磊晶层上；以及栅极层，位于沟槽内并由氧化层包覆。根据本专利技术部分实施例，所述第一磊晶层具有第一导电型，且所述第二磊晶层具有第二导电型。根据本专利技术部分实施例，位于所述第一侧壁区域以及所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层各具有宽度，且所述宽度小于所述第一磊晶层的宽度。根据本专利技术部分实施例，位于所述底部区域的所述第二磊晶层包含扩散至所述第一磊晶层与所述半导体基底之间的所述第二磊晶层。根据本专利技术部分实施例，位于所述第一侧壁区域以及所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层非垂直于所述沟槽的底部区域。根据本专利技术部分实施例，位于所述栅极层包括两个栅极电极构成，所述两个栅极电极由氧化层包覆并隔离。附图说明本专利技术的上述和其他方面、特征及其他优点参照说明书内容并配合附加附图得到更清楚的了解，其中：图1A～图1I为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件沟槽的制造流程剖面示意图；图2A～图2C为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件氧化层的制造流程剖面示意图；图3A～图3E为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件栅极层与金属层的制造流程剖面示意图；图4为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件的剖面示意图；图5为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件的剖面示意图；图6为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件的剖面示意图。具体实施方式为了使本专利技术的叙述更加详尽与完备，下文针对了本专利技术的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本专利技术具体实施例的唯一形式。以下所揭露的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无这些特定细节的情况下实践本专利技术的实施例。图1A～图1I为依照本专利技术实施例所绘示的一种超接面元件的制造流程剖面示意图。请参照图1A，超接面元件是建构在一半导体基底100上。半导体基底100的材质例如是单晶硅或是具有相似性质者。半导体基底100具有一导电型掺质，可以是n型掺质或p型掺质。n型掺质例如是磷或是砷。p型掺质例如是硼。半导体基底的掺质浓度以及厚度可依实际需求、元件结构等特性来调整。请参考图1B，于该半导体基底100上形成一第一磊晶层110。第一磊晶〈epi〉层110可透过化学气相沉积法〈CVD〉、等离子辅助化学气相沉积法〈PECVD〉、原子层沉积法〈ALD〉或其他合适的沉积方法加以实现。该第一磊晶层110具有一第一导电型。在一些实施例中，第一磊晶层110可使用一p型轻度掺杂。接着，图案化第一磊晶层110以形成一沟槽130，其过程包括如图1C、图1D及图1E的流程。首先，在图1C的第一磊晶层110上形成一硬式遮罩，硬式遮罩可为一氧化层120，透过涂敷、旋转涂布、溅镀、加热成长等方式形成于第一磊晶层110之上。接着，如图1D所示，形成一光罩122在氧化层120之上，光罩122可事先制作成具有开口或此时透过光微影技术以及蚀刻的方式形成光罩122上具有开口，接着再透过蚀刻，例如以气体蚀刻的方式透过光罩122上开口，移除暴露于光罩开口对应位置上的氧化层120部分，以达图案化硬式遮罩。接着请参考图1E，图案化该第一磊晶层110，即对暴露第一磊晶层110由光罩122以及氧化层120定义的开口部分进一步蚀刻，蚀刻的深度到可暴露出底下的半导体基底100。蚀刻后的第一磊晶层110具有一凹陷外型的沟槽130。其中，第一磊晶层110的一第一侧壁132以及一第二侧壁134对应到沟槽130的第一侧壁区域138与一第二侧壁区域142，因第一磊晶层110蚀刻而暴露的半导体基底100的一表面部分136，对应到沟槽130的一底部区域144。沟槽130形成后，再移除光罩122。在一实施例中，沟槽130的第一侧壁区域138与一第二侧壁区域142垂直于底部区域144。请参考第1E、1F图，形成一第二磊晶层140于沟槽130的第一侧壁区域138、一第二侧壁区域142及底部区域144，第二磊晶层140包括有1401,1402,1403对应沉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超接面元件的制造方法，其特征在于，包含：形成第一磊晶层于半导体基底之上；图案化所述第一磊晶层以形成一沟槽，所述沟槽包含第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域，所述底部区域位于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的底部；形成第二磊晶层于所述沟槽的所述第一侧壁区域、所述第二侧壁区域以及所述底部区域；移除所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分；形成氧化层接触所述第二磊晶层；以及形成栅极层接触所述氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种超接面元件的制造方法，其特征在于，包含：形成第一磊晶层于半导体基底之上；图案化所述第一磊晶层以形成一沟槽，所述沟槽包含第一侧壁区域、第二侧壁区域以及底部区域，所述底部区域位于所述第一侧壁与所述第二侧壁之间的底部；形成第二磊晶层于所述沟槽的所述第一侧壁区域、所述第二侧壁区域以及所述底部区域；移除所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分；形成氧化层接触所述第二磊晶层；以及形成栅极层接触所述氧化层。2.如权利要求1所述的超接面元件的制造方法，其特征在于，移除所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分的步骤，包含重复多次进行形成所述第二磊晶层与移除位于所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层的一部分。3.如权利要求1所述的超接面元件的制造方法，其特征在于，图案化所述第一磊晶层的步骤前，还包含：于所述第一磊晶层上形成硬式遮罩；于所述硬式遮罩上形成光罩；以及以所述光罩来图案化所述硬式遮罩。4.如权利要求1所述的超接面元件的制造方法，其特征在于，形成氧化层接触所述第二磊晶层的步骤包含：于所述第二磊晶层上形成第一氧化层；移除于所述第一侧壁区域与所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层上的所述第一氧化层；以及于所述第二磊晶层上形成栅极氧化层。5.如权利要求1所述的超接面元件的制造方法，其特征在于，形成栅极层接触所述氧化层的步骤包含：沉积栅极多晶硅以填满所述沟槽并位于所述氧化层上；以及回蚀所述栅极多晶硅，以形成栅极层于沟槽内。6.如权利要求5所述的超接面元件的制造方法，其特征在于，形成栅极层接触所述氧化层的步骤后，还包含：于位于所述第一侧壁区域以及所述第二侧壁区域的所述第二磊晶层内各形成第一型基体；于位于各所述第一型基体上各形成源极；于所述氧化层以及所述栅极层上形成隔离氧化层；移除所述第一磊晶层上的所述隔离氧化层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：许修文，叶俊莹，李元铭，
申请(专利权)人：帅群微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71