沟槽金氧半导体元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供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、晶体管晶胞与终端区结构。基底具有位于有源区中的第一沟槽及位于终端区中的第二沟槽。晶体管晶胞位于有源区中。终端区结构位于终端区中。终端区结构包括第三电极、第一绝缘层、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。第三电极位于第二沟槽中，且包括延伸至基底的顶面上的延伸部。第一绝缘层包括位于第二沟槽中的第三电极与基底之间的部分及位于延伸部与基底的顶面之间的另一部分。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、晶体管晶胞与终端区结构。基底定义有有源区(activeregion)及终端区。基底具有位于有源区中的第一沟槽及位于终端区中的第二沟槽。晶体管晶胞位于有源区中。晶体管晶胞包括第一电极与第二电极。第一电极位于第一沟槽中。第二电极位于第一沟槽中，且位于第一电极上。基底、第一电极与第二电极彼此电性隔离。终端区结构位于终端区中。终端区结构包括第三电极、第一绝缘层、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。第三电极位于第二沟槽中，且包括延伸至基底的顶面上的延伸部。第一绝缘层包括位于第二沟槽中的第三电极与基底之间的部分，及位于延伸部与基底的顶面之间的另一部分。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中的第一电极与第三电极可由同一道成膜处理所形成。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件中的晶体管晶胞还包括第二绝缘层。第二绝缘层位于第一电极与第一沟槽的表面之间。第一绝缘层与第二绝缘层可由同一道成膜处理所形成。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件中的第三电极可具有第一导电型。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件中的晶体管晶胞还可包括第三掺杂区与第四掺杂区。第三掺杂区与第四掺杂区可具有第二导电型。第三掺杂区与第四掺杂区分别位于第二电极的一侧与另一侧的基底中。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件中的晶体管晶胞还可包括第五掺杂区与第六掺杂区。第五掺杂区与第六掺杂区可具有第一导电型。第五掺杂区与第六掺杂区分别位于第二电极的一侧与另一侧的基底中。第三掺杂区与第四掺杂区分别位于第五掺杂区与第六掺杂区中。在本专利技术的一实施例中，沟槽金氧半导体元件中的终端区结构还可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端的第二掺杂区。第二导体层电性连接于位于延伸部的另一端的第二掺杂区。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。在基底中形成位于有源区中的第一沟槽及位于终端区中的第二沟槽。在有源区中形成晶体管晶胞。晶体管晶胞包括第一电极与第二电极。第一电极位于第一沟槽中。第二电极位于第一沟槽中，且位于第一电极上。基底、第一电极与第二电极彼此电性隔离。在终端区中形成终端区结构。终端区结构包括第三电极、第一绝缘层、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。第三电极位于第二沟槽中，且包括延伸至基底的顶面上的延伸部。第一绝缘层包括位于第二沟槽中的第三电极与基底之间的部分，及位于延伸部与基底的顶面之间的另一部分。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，上述制造方法中的第一电极与第三电极的形成方法可包括以下步骤。形成连续的导体材料层。导体材料层位于第一沟槽中、第二沟槽中与终端区中的基底的顶面上方。对导体材料层进行图案化处理，而于有源区中形成第一电极，且于终端区中形成第三电极。在本专利技术的一实施例中，上述制造方法中的晶体管晶胞还可包括第二绝缘层。第二绝缘层位于第一电极与第一沟槽的表面之间。第一绝缘层与第二绝缘层可由同一道成膜处理所形成。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，可同时形成位于第二沟槽中的第三电极与位于基底的顶面上的延伸部(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1G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。附图标号说明10：沟槽金氧半导体元件；100：基底；102、104：沟槽；106、110：绝缘材料层；106a、106b、110a、112、114、130：绝缘层；108：导体材料层；108a、108b、116：电极；118、120、122、124、126、128：掺杂区；132、134：接触窗；136、138：导体层；140：晶体管晶胞；142：终端区结构；EP：延伸部；R1：有源区；R2：终端区。具体实施方式图1A至图1G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。请参照图1A，提供基底100。基底100包括硅基底，且还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，在基底100中形成位于有源区R1中的沟槽102及位于终端区R2中的沟槽104。沟槽102与沟槽104的形成可通过微影处理与蚀刻处理对基底100进行图案化。请参照图1B，形成连续的绝缘材料层106。绝缘材料层106位于沟槽102的表面上、沟槽104的表面上与基底100的顶面上。绝缘材料层106的材料可为氧化硅。绝缘材料层106的形成方法可为热氧化法或化学气相沉积法。接下来，在绝缘材料层106上形成连续的导体材料层108。导体材料层108可位于沟槽102中、沟槽104中与终端区R2中的基底100的顶面上方。导体材料层108具有第一导电型。在此实施例中，第一导电型是以P型导电型为例来进行说明。导体材料层108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，对导体材料层108进行图案化处理，而于有源区R1中形成电极108a，且于终端区R2中形成电极108b。电极108a位于沟槽102中，且可作为遮蔽栅极。电极108a的顶面可低于基底100的顶面。电极108b位于沟槽104中，且包括延伸至基底100的顶面上的延伸部EP。延伸部EP可作为静电放电保护结构的主体层。在此实施例中，位于沟槽104中的电极108b与位于基底100的顶面上的延伸部EP(静电放电保护结构的主体层)由同一道成膜处理同时形成。电极108a与电极108b也由同一道成膜处理所形成，可减少处理数并降低制造成本。再者，形成覆盖绝缘材料层106与电极108b且填入沟槽102的绝缘材料层110。绝缘材料层110的材料可为氧化硅。绝缘材料层110的形成方法可为化学气相沉积法。请参照图1D，可移除位于沟槽102外部的绝缘材料层110，而于沟槽102中的电本文档来自技高网...

【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，且具有位于所述有源区中的第一沟槽及位于所述终端区中的第二沟槽；晶体管晶胞，位于所述有源区中，且包括：第一电极，位于所述第一沟槽中；以及第二电极，位于所述第一沟槽中，且位于所述第一电极上，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；以及终端区结构，位于所述终端区中，且包括：第三电极，位于所述第二沟槽中，且包括延伸至所述基底的顶面上的延伸部；第一绝缘层，包括位于所述第二沟槽中的所述第三电极与所述基底之间的部分，及位于所述延伸部与所述基底的顶面之间的另一部分；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 1061411301.一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，且具有位于所述有源区中的第一沟槽及位于所述终端区中的第二沟槽；晶体管晶胞，位于所述有源区中，且包括：第一电极，位于所述第一沟槽中；以及第二电极，位于所述第一沟槽中，且位于所述第一电极上，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；以及终端区结构，位于所述终端区中，且包括：第三电极，位于所述第二沟槽中，且包括延伸至所述基底的顶面上的延伸部；第一绝缘层，包括位于所述第二沟槽中的所述第三电极与所述基底之间的部分，及位于所述延伸部与所述基底的顶面之间的另一部分；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，所述第一电极与所述第三电极由同一道成膜处理所形成。3.根据权利要求1所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，所述晶体管晶胞还包括：第二绝缘层，位于所述第一电极与所述第一沟槽的表面之间，其中所述第一绝缘层与所述第二绝缘层由同一道成膜处理所形成。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，所述第三电极具有所述第一导电型。5.根据权利要求1所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，所述晶体管晶胞还包括：第三掺杂区与第四掺杂区，具有所述第二导电型，且分别位于所述第二电极的一侧与另一侧的所述基底中。6.根据权利要求5所述的沟槽金氧半导体元件，其特征在于，所述晶体管晶胞还包括：第五掺杂区与第六掺杂区，具有所述第一导电型，且分别位于所述第二电极的一侧与另一侧的所述基底中，其中所述第三掺杂区与所...

【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