功率金氧半导体组件制造技术

本发明专利技术提供一种功率金氧半导体组件，包含一漏极、一设置于该漏极上的基体，其具有一基体顶表面、内嵌于基体中之一源极，其从基体顶表面向下延伸至基体中、一栅极沟槽，其穿过源极及基体并延伸至漏极中，在栅极沟槽中设置有一栅极、连接沟槽的一源极基体，其具有一沟槽壁及沿着沟槽壁设置的一反穿透植入区域。一种制造半导体装置的方法，包括在基板上形成一具有顶层基本表面之硬屏蔽，在基板内形成一栅极沟槽，而在栅极沟槽中穿过硬屏蔽沉积有栅极材料，将硬屏蔽移除留下一栅极结构，形成一源极基体，其连接具有沟槽壁之沟槽，并形成一反穿透植入区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是有关一种半导体装置，特别是指一种双倍扩散型金氧半导体(DMOS)功率组件及其制作流程。
技术介绍
功率金氧半导体组件普遍应用于电子电路中，基于其应用，不同装置各 有其特征。 一普通应用为直流-直流转换器，其中包含了作为同步整流器的功 率金氧半导体组件(也参考单结型场效晶体管的低电压端)及另一作为控制 开关的功率金氧半导体组件(也参考单结型场效晶体管的高电压端)。单结型 场效晶体管的低电压端需要一小型的开启电阻来达到良好的功率切换效能， 而单结型场效晶体管的高电压端则需要一小型的栅极电容以得到快速的切换 及良好的执行。晶体管的开启电阻值(Rdson)是与通道长度(L)成正比，而与每单位区域的主动胞数量(w)成反比。为了降低开启电阻值，可利用较浅薄的源极与基体来减少通道长度，并利用降低主动胞的大小以增加每单位区域中主动胞的数量。然而，由于穿透现象使通道长度L有了极限，而由于制造技术及 为使主动胞中源极和基体范围两者间具有良好的接触，使得每单位区域的主 动胞数量受到局限。由于沟道长度及主动胞密度的增加，栅极电容数也随之 增加，低组件电容可减少切换损失。在一些应用中，如同步整流器，基体二 极管的储存电量与顺向压降也造成效能的流失，这些因素一同使双倍扩散型 金氧半导体的执行效能受到限制。双倍扩散型金氧半导体的功率组件中开启电阻与门极电容若可利用当前 可达成的技术而减少，以改进功率切换的可靠度和功率消耗。其更可应用于 发展实用流程提升双倍扩散型金氧半导体功率组件的产品可靠度。附图说明本专利技术的若干实施例将在随后的具体描述和相关附图中进一步说明图1为双倍扩散型金氧半导体(DMOS)组件之一实施例的剖视图2为降压型转换器电路范例的示意图3A至图3P为图1中一种制造组件100的流程剖视图4为双倍扩散型金氧半导体组件的另一实施例的剖视图，其中的反穿透植入区域是沿着沟槽壁及沟槽底部连续植入；图5为双倍扩散型金氧半导体组件的另一实施例的剖视图，在接触沟槽中包含一肖特基晶体管；图6为双倍扩散型金氧半导体组件的另一实施例的剖视图，其中包含一肖特基晶体管；图7为本专利技术中利用双倍接触蚀刻流程形成组件的剖视图； 图8为双倍扩散型金氧半导体的另一实施例的剖视图。具体实施例方式本专利技术是提供一种功率金氧半导体组件，其可利用众多方法来实现，包 括利用一流程、装置、系统、成分组成、以及计算机读取媒体，如计算机存 取媒体或计算机网络，其中程序指令是透过光学或电力通讯连结来传送。在 本说明书中所述的实施方式或本专利技术可达成的其它形式，皆为相关技术，一 般来说，本专利技术所公开的步骤顺序在本专利技术的范畴中可进行更改。本专利技术所提供的一个或多个实施例是由图式详细说明如下，本专利技术虽由 这些实施例来描述，但并不以此些实施例局限本专利技术的范围，本专利技术的范畴 仅以权利要求为限，并包含数种替代方案、修改及等价物。为了使本专利技术被 详细了辆，以下叙述是陈述数种具体描述，其是提供范例，并且依据权利要 求所述者实行，不包含部分或所有的具体描述。为使目的明确，在本专利技术技 术领域内所使用的技术材料不再详细叙述。一种经改良的双倍扩散型金氧半导体组件及其制造流程是被公开。此组 件中包含一漏极(drain)、 一基体(body)及一源极(source),本组件的栅 极(gate)是设置于一栅极沟槽(gatetrench)中，穿过源极与基体而延伸至 漏极内；邻近栅极沟槽且在源极附近设有一源极基体接触沟槽(source body contacttrench)，其中包含有一沿着沟槽壁设置的反穿透植入区域(anti-punchthrough implant);栅极的顶表面从基体的顶表面上方延伸而过，以确保栅极 与源极有交迭(overlap),并使源极区域较浅。制造本组件的流程包括在基板 上形成一硬屏蔽(hard mask),再穿过硬屏蔽于基板上形成一栅极沟槽，于 栅极沟槽中置入栅极材料，接着移除硬屏蔽而留下一栅极结构，形成一具有 沟槽壁的源极基体接触沟槽，最后形成一反穿透植入区域。此部分所举范例的目的在于详细探讨利用N型材料制作源极和漏极，并 用P型材料制作基体的N型沟道组件，此处所公开的技术与结构也可应用于 P型沟道组件。图1所示为一双倍扩散型金氧半导体(DMOS)组件之一具 体实施例的剖示图，在本例中，组件100包含一漏极，其形成于一N+型半导 体基板103上，延伸至基板103上之一磊晶(epi)层104内，其为N—型半 导体。复数栅极沟槽lll、 113、 115是在磊晶层104中蚀刻而成，栅极氧化 层121、 123、 125则形成于该栅极沟槽中。复数栅极131、 133、 135分别设 置于栅极沟槽lll、 113、 115中，并透过栅极氧化层而与磊晶层隔离。栅极 是利用具传导性的材料所制作，如多晶硅，而氧化层则利用绝缘材料来制作， 如热氧化层。源极区域151、 153、 155是分别内嵌于基体区域141、 143、 145中，源 极区域从基体的顶表面向下延伸至基体本身，如附图所示，栅极131具有一 栅极顶表面，其是延伸在内嵌有源极的基体顶表面的上方，如此的架构配置 可确保源极与栅极的交迭，使源极区域可比具有凹陷栅极的源极区域来的浅， 增加组件效率及效能。在不同实施例中，从源极与基体交叉点上方延伸过的 栅极顶表面总数可不同。当栅极并未从基体顶表面上方延伸时的架构也可应 用于组件中。在栅极之间形成一系列的源极基体接触沟槽112、 114、 116。举例如下， 接触沟槽112穿透源极区域151形成两个与栅极相邻的区域151a及151b， 而穿过基体区域141则形成与沟槽相邻的区域141a及141b。当操作时，漏 极和基体区域如一个二极管般一同动作，就如同基体二极管。 一介电材料层 设置于栅极上方，用以隔离栅极与源极和基体的接触，适当的绝缘材料包括 热氧化层、低温氧化层(LTO)及硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)等，此绝缘材料 在栅极、基体与源极区域顶端形成隔离区域132、 134、 136。实施例中显示，场效晶体管FET通道是在源极与基体之间沿着栅极沟槽的侧壁成形，在一短沟道组件中，当源极和漏极间的电压增加时，空乏区扩 大且最后可能影响到源极周遭，此现象归因于穿透，限制了通道长度，使其可能会变短。为防止穿透，沿着源极基体接触沟槽壁的区域161a、 161b、 163a、 163b、 165a、 165b以P型材料进行重掺杂，以形成P+型区域，此P+型区域 可防止空乏区侵蚀到源极区域。因此，这些植入有时与反穿透植入区域有关， 在一些实施例中，为了达到所宣称的反穿透功效，将P+型区域尽可能的设置 于沟道区域附近，且/或在制造校准可允许的范围及P+型区域侧壁的掺杂穿 透控制内与沟道区域愈近愈好。而在一些实施例中，沟槽接触与栅极沟槽间 的空间对准是利用对接触面自行对准来达到最小化，且沟槽接触是尽可能的 设置于栅极沟槽与栅极沟槽的中间。基于结构上的提高，可将沟道縮短以使 沟道中每单位区域的静电荷在理想无保护架构中防止穿透所需的最小电量的 下。反穿透植入区域可制造相当浅的沟槽短沟道装置，因此而改良开启电阻 Rd，及减小栅极体积，且反穿透植入区域也可增加基体接触电阻。具有轻掺杂漏极(如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金氧半导体组件，包括：　　　　一漏极；　　　　一基体，其是设置于该漏极上方，该基体具有一基体顶表面；　　　　一源极，其是内嵌于该基体中，从该基体顶表面向下延伸至该基体中；　　　　一栅极沟槽，其是穿过该源极及该基体而延伸至该漏极中；　　　　一栅极，其是设置于该栅极沟槽中；以及　　　　一源极基体接触沟槽，其具有一沟槽壁及一反穿透植入区域，该源极基体接触沟槽是沿着该沟槽壁设置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-2-11 11/056,3461.一种金氧半导体组件，包括一漏极；一基体，其是设置于该漏极上方，该基体具有一基体顶表面；一源极，其是内嵌于该基体中，从该基体顶表面向下延伸至该基体中；一栅极沟槽，其是穿过该源极及该基体而延伸至该漏极中；一栅极，其是设置于该栅极沟槽中；以及一源极基体接触沟槽，其具有一沟槽壁及一反穿透植入区域，该源极基体接触沟槽是沿着该沟槽壁设置。2. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，其中该源极基体接触 沟槽是与该栅极沟槽邻近，并与该源极相邻。3. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，其中该栅极是具有一 栅极顶表面，实质上从该基体顶表面上方延伸。4. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，其中该源极基体接触 沟槽是具有一沟槽底部，且该反穿透植入区域并不沿着该沟槽底部设置。5. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，其中该源极基体接触 沟槽是具有一沟槽底部，且该反穿透植入区域是沿着该沟槽壁与该沟槽底 部设置。6. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，其中该源极基体接触沟槽是由该基体延伸至该漏极。7. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，更包括一接触电极， 其是设置于该源极基体接触沟槽中。8. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，更包括一接触电极， 其是设置于该源极基体接触沟槽中，其中该接触电极包括一金属，其适合 提供该源极和基体范围的欧姆接触。9. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，更包括一接触电极， 其是设置于该源极基体接触沟槽中，其中该接触电极是包括一金属，其适 合提供该源极和基体范围的欧姆接触，且该接触电极包含一金属，其适用 于在该漏极范围内形成一肖特基晶体管。10. 如权利要求1所述的金氧半导体组件，其特征在于，更包括一接触电极， 其是设置于该源极基体接触沟槽中，其中该接触电极及该漏极可形成一肖 特基晶体管。11. 如权利要求l所述的金氧半导体组件，其特征在于，更包括一接触电极， 其是设置于该源极基体接触沟槽中，其中该接触电极及该漏极可在该组件 之一基体二极管下方形成一肖特基晶体管。12. 如权利要求1所述的金氧半...

【专利技术属性】
技术研发人员：安荷叭剌，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：BM[百慕大]