沟槽金氧半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种沟槽金氧半导体元件及其制造方法，其中上述沟槽金氧半导体元件包括基底、第一电极、第二电极、第一导电型的多个第一掺杂区与第二导电型的多个第二掺杂区。基底定义有有源区及终端区，且具有自有源区延伸至终端区的沟槽。第一电极位于沟槽中。第二电极位于沟槽中，且位于第一电极上。第二电极包括延伸至基底的顶面上的延伸部。基底、第一电极与第二电极彼此电性隔离。第一导电型的第一掺杂区与第二导电型的第二掺杂区交互配置于延伸部中，而形成多个PN接面。上述沟槽金氧半导体元件可有效地减少处理数并降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】
沟槽金氧半导体元件及其制造方法
本专利技术涉及一种半导体元件及其制造方法，尤其涉及一种沟槽金氧半导体元件及其制造方法。
技术介绍
在电源开关领域中，金氧半导体场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)已广泛应用，其经由栅极接收控制信号，导通源极与漏极以达到电源开关的功能。当电源开关在使用时，常会因为外部静电产生静电放电(ElectrostaticDischarge，ESD)导致元件击穿或烧毁，故通常会在元件内设置静电放电保护元件，以防止静电放电造成的损害。传统静电放电保护元件为独立的齐纳二极管(zenerdiode)结构，串联配置于栅极的接触窗与源极的接触窗之间。然而，此结构需使用额外的处理来制作，导致制造成本增加。
技术实现思路
本专利技术提供一种沟槽金氧半导体元件及其制造方法，可有效地减少处理数并降低制造成本。本专利技术提出一种沟槽金氧半导体元件，包括基底、第一电极、第二电极、第一导电型的多个第一掺杂区与第二导电型的多个第二掺杂区。基底定义有有源区及终端区，且具有自有源区延伸至终端区的沟槽。第一电极位于沟槽中。第二电极位于沟槽中，且位于第一电极上。第二电极包括延伸至基底的顶面上的延伸部。基底、第一电极与第二电极彼此电性隔离。第一导电型的第一掺杂区与第二导电型的第二掺杂区交互配置于延伸部中，而形成多个PN接面。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件还包括第一绝缘层。第一绝缘层位于第一电极与基底之间。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件中的第一绝缘层还延伸至终端区中的基底的顶面与延伸部之间。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件还包括第一导体层与第二导体层。第一导体层电性连接于位于延伸部的一侧的第二掺杂区。第二导体层电性连接于位于延伸部的另一侧的第二掺杂区。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件还包括第三绝缘层。第三绝缘层位于第一导体层与延伸部之间，且位于第二导体层与延伸部之间。本专利技术提出一种沟槽金氧半导体元件的制造方法，包括以下步骤。提供基底。基底定义有有源区及终端区。于基底中形成自有源区延伸至终端区的沟槽。于沟槽中形成第一电极。于沟槽中的第一电极上形成第二电极。第二电极包括延伸至基底的顶面上的延伸部。基底、第一电极与第二电极彼此电性隔离。于延伸部中交互地形成第一导电型的多个第一掺杂区与第二导电型的多个第二掺杂区，而形成多个PN接面。在本专利技术的一实施例中，上述制造方法还包括于沟槽的表面上形成第一绝缘层。在本专利技术的一实施例中，上述制造方法中的第一绝缘层还延伸至终端区结构中的基底的顶面上。在本专利技术的一实施例中，上述制造方法中的第一电极的形成方法可包括以下步骤。形成填入沟槽的第一电极层。对第一电极层进行图案化处理。在本专利技术的一实施例中，上述制造方法中的第二电极、第一掺杂区与第二掺杂区的形成方法包括以下步骤。形成填入沟槽的未掺杂的半导体材料层，且未掺杂的半导体材料层延伸至终端区中的基底的顶面上方。使用第一导电型掺质对终端区中的未掺杂的半导体材料层进行第一离子植入处理，而于终端区中形成第一掺杂区。使用第二导电型掺质分别对有源区的未掺杂的半导体材料层与终端区中的未掺杂的半导体材料层进行第二离子植入处理，而于有源区中形成第二电极，且于终端区中形成第二掺杂区。基于上述，本专利技术所提出的沟槽金氧半导体元件及其制造方法可同时形成有源区中的第二电极与终端区中的延伸部(静电放电保护结构的主体层)，因此可有效地减少处理数并降低制造成本。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1A至图1H为本专利技术一实施例的沟槽金氧半导体元件的制造流程剖面图；图2为图1H中的PN接面的上视图。附图标号说明：10：沟槽金氧半导体元件；100：基底；102：沟槽；104、108a、116：绝缘层；106：电极层；106a、110a：电极；108：绝缘材料层；110：半导体材料层；112、114：掺杂区；118、120：接触窗；122、124：导体层；EP：延伸部；R1：有源区；R2：终端区。具体实施方式图1A至图1H为本专利技术一实施例的沟槽金氧半导体元件的制造流程剖面图。图2为图1H中的PN接面的上视图。请参照图1A，提供基底100。基底100包括硅基底，且更可包括设置在硅基底上的磊晶硅层。基底100定义有有源区R1及终端区R2。接着，于基底100中形成自有源区R1延伸至终端区R2的沟槽102。沟槽102的形成方法可通过微影处理与蚀刻处理对基底100进行图案化。然后，于沟槽102的表面上形成绝缘层104。绝缘层104更延伸至终端区R2结构中的基底100的顶面上。绝缘层104的材料可为氧化硅。绝缘层104的形成方法可为热氧化法或化学气相沉积法。请参照图1B，形成填入沟槽102的电极层106。电极层106的形成方法可包括以下步骤。首先，形成填满沟槽102的电极材料层(未示出)。接着，对电极材料层进行回蚀刻处理。电极材料层的材料可为掺杂多晶硅。掺杂多晶硅的形成方法可为先形成未掺杂多晶硅，再对未掺杂多晶硅进行掺杂，或者使用临场(in-situ)掺杂的化学气相沉积法。请参照图1C，对电极层106进行图案化处理，藉此可于沟槽102中形成电极106a，作为有源区R1中的晶体管晶胞的遮蔽栅极。对电极层106进行图案化的方法可组合使用微影处理与蚀刻处理。此外，电极106a可具有第一导电型或第二导电型。第一导电型与第二导电型为不同导电型。在此实施例中，电极106a是以具有第一导电型为例来进行说明。此外，第一导电型与第二导电型分别可为P型导电型与N型导电型中的一者与另一者。在此实施例中，第一导电型是以P型导电型，且第二导电型是以N型导电型为例来进行说明。请参照图1D，形成覆盖电极106a与绝缘层104的绝缘材料层108。绝缘材料层108的材料可为氧化硅。绝缘材料层108的形成方法可为化学气相沉积法。请参照图1E，对绝缘材料层108进行回蚀刻处理，以移除位于终端区R2中的绝缘层104的顶面上的绝缘材料层108。随后，通过微影处理与蚀刻处理对绝缘材料层108进行图案化，藉此可于沟槽102中的电极106a上形成绝缘层108a。请参照图1F，形成填入沟槽102的半导体材料层110，且半导体材料层110延伸至终端区R2中的基底100的顶面上方。半导体材料层110形成于绝缘层108a与绝缘层104上，藉此半导体材料层110可与电极106a以及基底100电性隔离。半导体材料层110可为未掺杂半导体材料层、第一导电型半导体材料层或第二导电型半导体材料层。未掺杂半导体材料层的形成方法可为化学气相沉积法。第一导电型半导体材料层与第二导电型半导体材料层的形成方法可为先形成未掺杂半导体材料层，再对未掺杂半导体材料层进行掺杂，或者使用临场(in-situ)掺杂的化学气相沉积法。在此实施例中，半导体材料层110是以第二导电型半导体材料层为例来进行说明。接着，可使用第一导电型掺质对终端区R2的第二导电型的半导体材料层110进行离子植入处理，而于有源区R1中形成具有第二导电型的电极110a，且于终端区R2中形成第一导电型的掺杂区112与第二导电型的掺杂区114。详细来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽金氧半导体元件，其特征在于，包括：基底，定义有有源区及终端区，且具有自所述有源区延伸至所述终端区的沟槽；第一电极，位于所述沟槽中；第二电极，位于所述沟槽中，且位于所述第一电极上，且包括延伸至所述基底的顶面上的延伸部，其中所述基底、所述第一电极与所述第二电极彼此电性隔离；以及第一导电型的多个第一掺杂区与第二导电型的多个第二掺杂区，交互配置于所述延伸部中，而形成多个PN接面。

【技术特征摘要】
2017.11.27 TW 1061411291.一种沟槽金氧半导体元件，其特征在于，包括：基底，定义有有源区及终端区，且具有自所述有源区延伸至所述终端区的沟槽；第一电极，位于所述沟槽中；第二电极，位于所述沟槽中，且位于所述第一电极上，且包括延伸至所述基底的顶面上的延伸部，其中所述基底、所述第一电极与所述第二电极彼此电性隔离；以及第一导电型的多个第一掺杂区与第二导电型的多个第二掺杂区，交互配置于所述延伸部中，而形成多个PN接面。2.根据权利要求1所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，还包括第一绝缘层，其中所述第一绝缘层位于所述第一电极与所述基底之间。3.根据权利要求2所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，所述第一绝缘层还延伸至所述终端区中的所述基底的顶面与所述延伸部之间。4.根据权利要求1所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，还包括：第一导体层，电性连接于位于所述延伸部的一侧的所述第二掺杂区；以及第二导体层，电性连接于位于所述延伸部的另一侧的所述第二掺杂区。5.根据权利要求4所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，还包括第三绝缘层，其中所述第三绝缘层位于所述第一导体层与所述延伸部之间，且位于所述第二导体层与所述延伸部之间。6.一种沟槽金氧半导体元件的制造方法，其特征在于，包括：提供基底，其中所述基底定义有有源区及终端区；于所述基底中形成自所述有源区延伸至所述终端区的沟...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈劲甫，
申请(专利权)人：力祥半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71