金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法，其中的制造方法依序包含下列步骤：于半导体衬底上形成掺杂区；于掺杂区形成多个沟渠环；形成栅极氧化层于各沟渠环内；以多晶硅沉积于栅极氧化层上方；进行多晶硅回蚀刻而于各沟渠环的二个侧壁形成自对准的二个岛状多晶硅区，二个岛状多晶硅区互不接触；形成绝缘氧化层于各沟渠环内；以及覆盖金属层于掺杂区，并对金属层进行图形布建以形成不连续金属层。本发明专利技术的金氧半场效应晶体管的终端区结构具有中高压崩溃电压且不受沟渠环深度影响。

Terminal area structure and manufacturing method of golden oxygen half effect transistor

【技术实现步骤摘要】
金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法
本专利技术涉及一种金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法，尤其涉及一种具有中高压保护环的金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法。
技术介绍
金氧半场效应晶体管被广泛地应用于电力装置的开关组件，例如是电源供应器、整流器或低压马达控制器等等。现有的金氧半场效应晶体管多采取垂直结构的设计，例如沟渠式(trench)金氧半场效应晶体管，以提升组件密度。一般金氧半场效应晶体管会有主体区与终端区的设计，主体区设有晶体管组件，终端区位于主体区边缘而用以提高组件边缘的耐压能力。最常见的终端区设计方式，是利用井区形成多个保护环(guardring)，可降低终端区的电场迫使组件崩溃点发生在主体区。而为了不降低主体区的整体崩溃电压能力，较合适的方式是确保在终端区中的崩溃电压(其为侧向崩溃电压)大于主体区的崩溃电压(其为垂直崩溃电压)。现有的由井区形成的保护环的终端区结构，其保护环深度(即井区深度)与崩溃电压成正比，增加保护环深度即可增加崩溃电压，然而在半导体制程中，井区深度越深，意味着就需要更高的热预算(thermalbudge)来将杂质做趋入扩散，因此耐压与外延层厚度亦成正比。这样的制程，会使得实务上必须要选用更厚的外延层来制作产品，而这样的选择，会使产品的导通电阻增加，不利生产。
技术实现思路
有鉴于上述现有技术的问题，本专利技术的目的在于提供一种具有中高压崩溃电压且不受保护环深度影响的金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法。为达上述目的，本专利技术提供一种金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，依序包含下列步骤：于半导体衬底上形成掺杂区；于掺杂区形成多个沟渠环；形成栅极氧化层于各沟渠环内；以多晶硅沉积于栅极氧化层上方；进行多晶硅回蚀刻而于各沟渠环的二个侧壁形成自对准的二个岛状多晶硅区，二个岛状多晶硅区互不接触；形成绝缘氧化层于各沟渠环内；以及覆盖金属层于掺杂区，并对金属层进行图形布建以形成不连续金属层。在一实施例中，于掺杂区形成沟渠环依序包含下列步骤：于掺杂区上方沉积硬掩模(hardmask)；于硬掩模上形成图形化光阻(patternedphotoresist)；以图形化光阻于硬掩模进行沟渠环图形布建；以及进行干蚀刻，于掺杂区形成沟渠环。在一实施例中，于掺杂区形成沟渠环之后，以及形成栅极氧化层于各沟渠环内之前还包含下列步骤：形成牺牲氧化层于各沟渠环内，再移除牺牲氧化层。在一实施例中，在形成绝缘氧化层于各沟渠环内之后，以及在覆盖金属层于掺杂区之前还包含下列步骤：于绝缘氧化层上形成图形化光阻；以图形化光阻于金氧半场效应晶体管的主体区对暴露的绝缘氧化层进行蚀刻以形成接触窗，再移除图形化光阻；以及通过接触窗于主体区的掺杂区形成源极多晶硅区及重掺杂区。在一实施例中，形成绝缘氧化层于各沟渠环内依序包含下列步骤：形成内层介电(Inter-LayerDielectric,ILD)层于各沟渠环内；以及形成硼磷硅玻璃(Boro-Phospho-SilicateGlass,BPSG)层于内层介电层上。在一实施例中，对金属层进行图形布建以形成不连续金属层依序包含下列步骤：于掺杂区上方沉积金属层；于金属层上方形成图形化光阻；以图形化光阻对金属层进行蚀刻并移除图形化光阻；以及形成不连续金属层。本专利技术另提供一种金氧半场效应晶体管的终端区结构，包含半导体衬底、掺杂区、栅极氧化层、二个岛状多晶硅区、绝缘氧化层以及不连续金属层。掺杂区形成于半导体衬底上，掺杂区具有多个沟渠环。栅极氧化层形成于各沟渠环内。二个岛状多晶硅区形成于各沟渠环的二个侧壁的栅极氧化层上，二个岛状多晶硅区互不接触。绝缘氧化层覆盖于二个岛状多晶硅区上方。不连续金属层形成于掺杂区及沟渠环内的栅极氧化层及绝缘氧化层上方。在一实施例中，二个岛状多晶硅区所使用的材料包含：多晶硅、掺杂多晶硅、金属、非晶硅或上述的组合，且其中栅极氧化层所使用的材料为氧化硅。在一实施例中，半导体衬底包含衬底(substrate)以及外延层(epitaxiallayer)。外延层形成于衬底上方。在一实施例中，绝缘氧化层包含内层介电层以及硼磷硅玻璃层。硼磷硅玻璃层形成于内层介电层上方。附图说明图1A至图1D依序为根据本专利技术的一实施例说明形成沟渠环的制程中各阶段的简化截面图。图2A至图2B依序为根据本专利技术的一实施例说明形成与移除牺牲氧化层的制程中各阶段的简化截面图。图3A至图3C依序为根据本专利技术的一实施例说明形成岛状多晶硅区的制程中各阶段的简化截面图。图4A至图4C依序为根据本专利技术的一实施例说明形成绝缘氧化层、源极多晶硅区及重掺杂区的制程中各阶段的简化截面图。图5A至图5C依序为根据本专利技术的一实施例说明形成不连续金属层的制程中各阶段的简化截面图。标号说明100：衬底102：外延层104：掺杂区106：硬掩模108：图形化光阻110：沟渠环112：牺牲氧化层114：栅极氧化层116：多晶硅118：岛状多晶硅区120：内层介电层122：硼磷硅玻璃层123：图形化光阻124：源极多晶硅区126：重掺杂区128：金属层130：图形化光阻132：不连续金属层。具体实施方式在附图中，为了清楚起见，膜层、区域及/或结构组件的相对厚度及位置可能缩小或放大，且省略部分公知的组件。图1A至图1D依序为根据本专利技术的一实施例说明形成沟渠环110的制程中各阶段的简化截面图，其中最左边为金氧半场效应晶体管的主体区边缘。如图1A所示，在此实施例中提供半导体衬底。半导体衬底可包含衬底100以及外延层102。衬底100由离子布植第一导电型重掺杂物于硅衬底所形成。外延层102外延成长于衬底100上方，并由离子布植第一导电型轻掺杂物所形成。举例而言，在一实施例中，第一导电型为N型，第二导电型为P型。在另一实施例中，第一导电型为P型，第二导电型为N型。接着，如图1B所示，进行毯覆式本体植入及驱入制程(drive-in)以沿着外延层102上先形成第二导电型掺杂区104，例如形成P型井区于外延层102上方，之后再于掺杂区104上方沉积硬掩模106。接着，如图1C所示，将光阻涂布于硬掩模106上方并使用光掩模进行曝光与显影以形成图形化光阻108。接着，如图1D所示，先以图形化光阻108为屏蔽对暴露的硬掩模106进行蚀刻后移除图形化光阻108，实现于硬掩模106进行沟渠环图形布建而定义出沟渠环的位置与范围，再以蚀刻后剩下的硬掩模106为屏蔽对暴露的掺杂区104及其下方的外延层102进行蚀刻(例如干蚀刻)，进而于掺杂区104形成多个沟渠环110。沟渠环110位于终端区，彼此互相独立且均围绕主体区边缘。图2A至图2B依序为根据本专利技术的一实施例说明形成与移除牺牲氧化层112的制程中各阶段的简化截面图。如图2A所示，以氧化方式形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，其特征在于依序包含下列步骤：/n于半导体衬底上形成掺杂区；/n于所述掺杂区形成多个沟渠环；/n形成栅极氧化层于各所述沟渠环内；/n以多晶硅沉积于所述栅极氧化层上方；/n进行多晶硅回蚀刻而于各所述沟渠环的二个侧壁形成自对准的二个岛状多晶硅区，所述二个岛状多晶硅区互不接触；/n形成绝缘氧化层于各所述沟渠环内；以及/n覆盖金属层于所述掺杂区，并对所述金属层进行图形布建以形成不连续金属层。/n

【技术特征摘要】
1.一种金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，其特征在于依序包含下列步骤：
于半导体衬底上形成掺杂区；
于所述掺杂区形成多个沟渠环；
形成栅极氧化层于各所述沟渠环内；
以多晶硅沉积于所述栅极氧化层上方；
进行多晶硅回蚀刻而于各所述沟渠环的二个侧壁形成自对准的二个岛状多晶硅区，所述二个岛状多晶硅区互不接触；
形成绝缘氧化层于各所述沟渠环内；以及
覆盖金属层于所述掺杂区，并对所述金属层进行图形布建以形成不连续金属层。


2.如权利要求1所述的金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，其中于所述掺杂区形成所述多个沟渠环依序包含下列步骤：
于所述掺杂区上方沉积硬掩模；
于所述硬掩模上形成图形化光阻；
以所述图形化光阻于所述硬掩模进行沟渠环图形布建；以及
进行干蚀刻，于所述掺杂区形成所述多个沟渠环。


3.如权利要求1所述的金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，其中于所述掺杂区形成所述多个沟渠环之后，以及形成所述栅极氧化层于各所述沟渠环内之前还包含下列步骤：
形成牺牲氧化层于各所述沟渠环内，再移除所述牺牲氧化层。


4.如权利要求1所述的金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，其中在形成所述绝缘氧化层于各所述沟渠环内之后，以及在覆盖所述金属层于所述掺杂区之前还包含下列步骤：
于所述绝缘氧化层上形成图形化光阻；
以所述图形化光阻于所述金氧半场效应晶体管的主体区对暴露的所述绝缘氧化层进行蚀刻形成接触窗，再移除所述图形化光阻；以及
通过所述接触窗于所述主体区的所述掺杂区形成源极多晶硅区及重掺杂区。


5.如权利要求1所述的金氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：张渊舜，
申请(专利权)人：禾鼎科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71