具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件及其制造方法。所述金属氧化半导体场效功率组件包含一第一金属层、一基底层、一磊晶层、多个第一沟槽井、多个第二沟槽井、多个基体结构层、多个多晶硅层及一第二金属层。每一第一沟槽井和所述磊晶层之间以及对应所述每一第一沟槽井的一基体结构层和所述磊晶层之间形成一耗尽区的部份，以及对应所述每一第一沟槽井的一第二沟槽井和所述磊晶层之间形成所述耗尽区的其余部份。因此，本发明专利技术可利用所述多个第二沟槽井增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件及制造方法
本专利技术涉及一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件及其制造方法，尤其涉及一种可增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻的金属氧化半导体场效功率组件及其制造方法。
技术介绍
在现有技术中，当具有超结的金属氧化半导体场效功率组件(powermetal-oxide-semiconductorfield-effecttransistordevice)关闭时，所述金属氧化半导体场效功率组件是利用所述金属氧化半导体场效功率组件内的P型井和N型磊晶层之间的PN接面所形成耗尽区来承受所述金属氧化半导体场效功率组件漏极和源极之间的电压。当所述耗尽区的宽度增加时，所述耗尽区可承受所述金属氧化半导体场效功率组件漏极和源极之间的电压也会随所述耗尽区的宽度增加而增加。因为所述耗尽区是通过所述P型井和所述N型磊晶层之间的横向扩散作用而形成，所以所述耗尽区的宽度将受限于所述横向扩散作用，导致所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压受限于所述耗尽区的宽度。因此，如何设计使所述金属氧化半导体场效功率组件具有高击穿电压成为一项重要的课题。
技术实现思路
本专利技术的一实施例公开一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件包含一第一金属层、一基底层、一磊晶层、多个第一沟槽井、多个第二沟槽井、多个基体结构层、多个多晶硅层及一第二金属层。所述基底层形成于所述第一金属层之上。所述磊晶层形成于所述基底层之上。所述多个第一沟槽井形成于所述磊晶层之中。对应每一第一沟槽井的一基体结构层形成于所述每一第一沟槽井之上和所述磊晶层之中，且所述每一第一沟槽井和所述磊晶层之间以及所述基体结构层和所述磊晶层之间形成一耗尽区的部份。对应所述每一第一沟槽井的一第二沟槽井形成于所述每一第一沟槽井之下，且所述第二沟槽井和所述磊晶层之间形成所述耗尽区的其余部份。每一多晶硅层形成于两相邻基体结构层和所述磊晶层之上，且所述每一多晶硅层被一氧化层包覆。所述第二金属层，形成于所述多个基体结构层和多个氧化层之上。所述基底层和所述磊晶层具有一第一导电类型，所述多个第一沟槽井和所述多个第二沟槽井具有一第二导电类型，以及所述多个第二沟槽井是用于增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压(breakdownvoltage)和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻。本专利技术的另一实施例公开一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件的制造方法。所述制造方法包含形成一基底层于一第一金属层之上；形成一磊晶层于所述基底层之上，其中所述磊晶层具有一第一导电类型；形成多个第二沟槽于所述磊晶层之中；填充具有一第二导电类型的第二磊晶至所述多个第二沟槽形成多个第二沟槽井；再次沉积所述磊晶层；形成多个第一沟槽于所述磊晶层之中；填充具有所述第二导电类型的第一磊晶至所述多个第一沟槽形成多个第一沟槽井，其中所述多个第一沟槽井中的每一第一沟槽井的离子掺杂浓度小于所述多个第二沟槽井中的一对应的第二沟槽井的离子掺杂浓度；形成多个基体结构层于所述多个第一沟槽井之上和所述磊晶层之中；形成多个多晶硅层和一第二金属层于所述磊晶层和所述多个基体结构层之上；所述每一第一沟槽井和所述磊晶层之间以及对应所述每一第一沟槽的一基体结构层和所述磊晶层之间形成一耗尽区的部份，且所述对应的第二沟槽井和所述磊晶层之间形成所述耗尽区的其余部份，其中所述多个第二沟槽井是用于增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻。本专利技术的另一实施例公开一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件的制造方法。所述制造方法包含形成一基底层于一第一金属层之上；形成一磊晶层于所述基底层之上，其中所述磊晶层具有一第一导电类型；利用一离子植入方式形成多个第二沟槽井于所述磊晶层之中；利用一多层磊晶和离子植入方式形成所述磊晶层的其余部分及多个第一沟槽井，其中所述多个第二沟槽井与所述多个第一沟槽井具有一第二导电类型，且每一第一沟槽井的离子掺杂浓度小于对应所述每一第一沟槽的一第二沟槽井的离子掺杂浓度；形成多个基体结构层于所述多个第一沟槽井之上和所述磊晶层之中；形成多个多晶硅层和一第二金属层于所述磊晶层和所述多个基体结构层之上；所述每一第一沟槽井和所述磊晶层之间以及对应所述每一第一沟槽井的一基体结构层和所述磊晶层之间形成一耗尽区的部份，且所述第二沟槽井和所述磊晶层之间形成所述耗尽区的其余部份，其中所述多个第二沟槽井是用于增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻。本专利技术所公开的一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件及其制造方法。所述金属氧化半导体场效功率组件及所述制造方法是使对应每一第一沟槽井的耗尽区不仅可横向形成于所述每一第一沟槽井和一磊晶层之间，对应所述每一第一沟槽井的基体结构层和所述磊晶层之间，以及对应所述每一第一沟槽井的第二沟槽井和所述磊晶层之间，更可纵向形成于所述第二沟槽井和所述磊晶层之间。因此，相较于现有技术，本专利技术所公开的耗尽区更大，导致所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压随所述耗尽区增加而增加。另外，因为所述金属氧化半导体场效功率组件的多个第二沟槽井的离子掺杂浓度大于所述金属氧化半导体场效功率组件的多个第一沟槽井的离子掺杂浓度，且所述多个第二沟槽井的每一第二沟槽井的宽度小于所述多个第一沟槽井对应的第一沟槽井的宽度，所以当所述金属氧化半导体场效功率组件开启时，因为位于所述多个第二沟槽井间的所述磊晶层的宽度增加，所以所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻可被降低。附图说明图1是本专利技术的第一实施例所公开的一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件的示意图。图2是说明当金属氧化半导体场效功率组件关闭时，每一第一沟槽井和磊晶层之间，对应所述每一第一沟槽井的基体结构层和磊晶层之间，以对应所述每一第一沟槽井的第二沟槽井和磊晶层之间形成耗尽区的示意图。图3是说明当金属氧化半导体场效功率组件开启时，第一掺杂区相对于第二掺杂区的一边形成第一通道和第二掺杂区相对于第一掺杂区的一边形成第二通道的示意图。图4是本专利技术的第二实施例所公开的一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件的示意图。图5-8是本专利技术的不同实施例说明一金属氧化半导体场效功率组件的上视示意图。图9是本专利技术的第三实施例所公开的一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件的制造方法的流程图。图10是说明根据图9的制造方法所制造的金属氧化半导体场效功率组件的横切面的示意图。图11是本专利技术的第四实施例所公开的一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件的制造方法的流程图。图12是说明根据图11的制造方法所制造的金属氧化半导体场效功率组件的横切面的示意图。其中，附图标记说明如下：100、400金属氧化半导体场效功率组件102第一金属层104基底层106、406磊晶层108第二金属层110、112、410、412第一沟槽井114、116、118多晶硅层120、122第二沟槽井124、126基体结构层128、130、132氧化层134耗尽区136第一通道138第二通道1242基体1244掺杂井1246第一掺杂区1248第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件，包含：一第一金属层；一基底层，形成于所述第一金属层之上；一磊晶层，形成于所述基底层之上；多个第一沟槽井，形成于所述磊晶层之中；多个基体结构层，其中对应每一第一沟槽井的一基体结构层形成于所述每一第一沟槽井之上和所述磊晶层之中，且所述每一第一沟槽井和所述磊晶层之间以及所述基体结构层和所述磊晶层之间形成一耗尽区的部份；多个多晶硅层，其中每一多晶硅层形成于两相邻基体结构层和所述磊晶层之上，且所述每一多晶硅层被一氧化层包覆；一第二金属层，形成于所述多个基体结构层和多个氧化层之上；及其特征在于还包含：多个第二沟槽井，其中对应所述每一第一沟槽井的一第二沟槽井形成于所述每一第一沟槽井之下，且所述第二沟槽井和所述磊晶层之间形成所述耗尽区的其余部份；其中所述基底层和所述磊晶层具有一第一导电类型，所述多个第一沟槽井和所述多个第二沟槽井具有一第二导电类型，以及所述多个第二沟槽井是用于增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻。

【技术特征摘要】
1.一种具有立体超结的金属氧化半导体场效功率组件，包含：一第一金属层；一基底层，形成于所述第一金属层之上；一磊晶层，形成于所述基底层之上；多个第一沟槽井，形成于所述磊晶层之中；多个基体结构层，其中对应每一第一沟槽井的一基体结构层形成于所述每一第一沟槽井之上和所述磊晶层之中，且所述每一第一沟槽井和所述磊晶层之间以及所述基体结构层和所述磊晶层之间形成一耗尽区的部份；多个多晶硅层，其中每一多晶硅层形成于两相邻基体结构层和所述磊晶层之上，且所述每一多晶硅层被一氧化层包覆；一第二金属层，形成于所述多个基体结构层和多个氧化层之上；及其特征在于还包含：多个第二沟槽井，其中对应所述每一第一沟槽井的一第二沟槽井形成于所述每一第一沟槽井之下，且所述第二沟槽井和所述磊晶层之间形成所述耗尽区的其余部份；其中所述基底层和所述磊晶层具有一第一导电类型，所述多个第一沟槽井和所述多个第二沟槽井具有一第二导电类型，以及所述多个第二沟槽井是用于增加所述金属氧化半导体场效功率组件的击穿电压和降低所述金属氧化半导体场效功率组件的导通电阻。2.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述第二沟槽井和所述基体结构层另形成于所述磊晶层之中。3.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述第二沟槽井的宽度小于所述每一第一沟槽井的宽度。4.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述第二沟槽井的离子掺杂浓度大于所述每一第一沟槽井的离子掺杂浓度。5.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述每一第一沟槽井是通过一深沟槽回填方式所产生。6.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述基底层的离子掺杂浓度大于所述磊晶层的离子掺杂浓度。7.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述基体结构层包含：一基体，具有所述第二导电类型且形成于所述每一第一沟槽井之上；一掺杂井，具有所述第二导电类型且形成于所述基体之中；一第一掺杂区，具有所述第一导电类型且形成于所述掺杂井和所述基体之中；及一第二掺杂区，具有所述第一导电类型且形成于所述掺杂井和所述基体之中；其中所述基体的离子掺杂浓度大于所述每一第一沟槽井的离子掺杂浓度，所述掺杂井的离子掺杂浓度大于所述基体的离子掺杂浓度，以及当所述金属氧化半导体场效功率组件开启时，所述第一掺杂区相对于所述第二掺杂区的一边形成一第一通道和所述第二掺杂区相对于所述第一掺杂区的一边形成一第二通道。8.如权利要求1所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述每一第一沟槽井和所述磊晶层是通过多层磊晶和离子植入方式所产生。9.如权利要求8所述的金属氧化半导体场效功率组件，其特征在于：所述每一第一沟槽井的离子掺杂浓度是由上往下逐渐增加。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊志文，叶人豪，凃宜融，曾婉雯，
申请(专利权)人：通嘉科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71