防止击穿的功率半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于防止信道区域的击穿的功率半导体，为了这个目的，本发明专利技术提出了一种防止击穿的功率半导体装置，其拥有一传导型态１的高浓度基板；一传导型态１的主要外延区域，在该基板区域的顶部上加以形成为低浓度；一传导型态１的次要外延区域，在该主要外延区域的顶部上加以形成为中浓度、并具有实际上跨越厚度的均匀掺杂变化曲线；多个传导型态２的次要体区域，形成在该次要外延区域的范围之中；以及两个传导型态１的源极区域，沿着该所述区域的两个边缘而加以形成为高浓度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率半导体及其制造方法，特别涉及一种以高击穿电压为特征的防止击穿(punch-through)的功率半导体装置以及用于制造这种半导体的方法。
技术介绍
对功率半导体而言，很重要的是，将低导通电阻(low on-resistance)设定在源极以及漏极之间，以使得电子或是空穴可以在通道中移动，甚至是在低电压的状况之下，并且，已有相当的文件显示，对导通电阻最具影响力的因子乃是位在被形成于基板中的外延层顶部的电阻，其中，该外延层的上部部分称之为JFET、或结型场效晶体管(Junction Field Effect Transistor)，而一种借由调整位在JFET处的电阻程度而降低整体导通电阻的常见方法则是借由在该JFET上利用离子加速注入机注入n型不纯物，然后接着扩散该不纯物而加以达成，利用此方法，在该JFET范围内的不纯物的浓度变化曲线乃会呈现一高斯分布(Gaussian distribution)，亦即，越深入该JFET，该不纯物的浓度越低，而则是由于不纯物扩散乃是从该JFET的表面开始进行，然后才渐渐将内部前进。具有一高斯分布浓度变化曲线作为离子注入的结果的功率半导体于是会表现出具有一低击穿电压，而特别地是，此乃是在以高剂量的不纯物离子进行注入之后，于该外延层范围内形成不适当体(body)区域所造成的，换言之，因为该体(body)区域为P型与该被注入的n型不纯物相反，因此，该n型不纯物就会中和该体区域的p型不纯物，然后，不是降低该体区域沿着外部边缘的浓度，就是根本降低p型不纯物的浓度，不过，该体区域的外部边缘却是信道形成的位置，所以，在此区域中被降低的浓度乃会使得该功率半导体更容易受到击穿(punch-through)效应的影响。增加该体区域浓度是防止此击穿(punch-through)效应的其中一个可行的选择，但是，由于其也会同时地增加该半导体的开启电压，因此应该避免使用，至于反向偏压的影响则是因为其会在该信道区域处包含该击穿(punch-through)效应，并降低该击穿电压，因此长期以来被视为是一相当严重的问题。据此，正如前述，公知技术仍然具有一些可以改进的缺点，因此，本专利技术的目标即在于解决公知技术的缺点。
技术实现思路
作为之前所呈现的问题的解决方案，本专利技术的目的在于提供一种于JFET区域具有用于较低电阻率的一均匀浓度曲线，不同于一般JFET浓度为高斯分布曲线的功率半导体装置，及其制造方法。此外，本专利技术的目的亦在于提供一种设计者可以自由地选择在外延层范围内的JFET厚度的功率半导体，以及其制造方法。本专利技术所述的一种，包括一反击穿功率半导体，包括一传导型态1的高浓度基板；一传导型态1的主要外延区域，其在该基板区域的顶部上形成为低浓度；一传导型态1的次要外延区域，其在该主要外延区域的顶部上形成为中浓度、并具有实际上跨越整个厚度的均匀浓度变化曲线；多个传导型态2的次要体区域，其形成在该次要外延区域的范围之中；以及两个传导型态1的源极区域，其沿着所述体区域的两个边缘而形成为高浓度。本专利技术所述的功率半导体，其中所述体区域包括一高浓度的主要体区域，以及一低浓度的次要体区域，其沿着该主要体区域的外部边缘而加以形成。本专利技术所述的功率半导体，其中该传导型态1为n型，以及该传导型态2为p型。本专利技术所述的功率半导体，其中所述体区域亦加以形成为部分覆盖该主要外延区域。本专利技术所述的功率半导体，其中该功率半导体为一MOS场效晶体管。本专利技术所述的功率半导体，其更进一步地包括，位在该次要外延区域的顶部上、且位在所述体区域之间的栅极介电质，在所述信道区域之上的栅极电极，与所述源极区域电连接的源极电极，以及与所述漏极区域电连接的漏极电极。本专利技术所述的一种，包括一种反击穿功率半导体制造方法，包括形成传导型态1的高浓度源极区域的阶段；利用外延方式在该漏极区域的顶部上成长低浓度的传导型态1的主要外延区域的阶段；利用外延方式在该主要外延区域的顶部上成长中浓度的传导型态1的次要外延区域的阶段；在该次要外延区域的范围内形成传导型态2的多个体区域的阶段；以及沿着所述体区域的两个边缘形成传导型态1的两个源极区域的阶段。本专利技术所述的功率半导体制造方法，其中该形成所述体区域的阶段更包括，形成该高浓度主要体区域的阶段，以及沿着该主要体区域的外部边缘形成该低浓度次要体区域的阶段。本专利技术所述的功率半导体制造方法，其中该传导型态1为n型，以及该传导型态2为p型。本专利技术所述的功率半导体制造方法，其中该形成所述体区域的阶段亦为所述体区域加以形成为部分覆盖该主要外延区域的阶段。本专利技术所述的功率半导体制造方法，其中该功率半导体为一MOS场效晶体管。本专利技术所述的功率半导体制造方法，更包括，在该次要外延区域的顶部上、以及在所述体区域之间形成一栅极介电质的阶段，形成与所述源极区域电连接的源极电极的阶段，以及形成与所述漏极区域电连接的漏极电极的阶段。本专利技术的其它目的则是详细叙述于接下来的叙述以及权利要求书中中。本专利技术其它众多的特征、优点、以及详细内容于接下来的详细叙述中进行叙述。附图说明本专利技术前述的观点以及许多附加的优点将可以借由以接下来结合附图的详细叙述做为参考而有更好的了解，其中图1是显示根据本专利技术的功率MOSFET(Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor，金属氧化物半导体场效晶体管)的一实际应用实例；图2A至图2E是显示在根据本专利技术的该功率MOSFET中，外延区域的制造顺序的图例；图3是显示一具有较图2E中所示的实例更厚的一次要外延区域的MOSFET；图4A以及图4B是在一薄次要外延区域设计，举例说明距表面的深度与掺杂浓度分布，以及深度与电场强度的曲线图；图5A以及图5B是在一厚次要外延区域设计中，举例说明距表面的深度与掺杂浓度分布，以及深度与电场强度的曲线图；以及图6是显示利用公知离子注入以及扩散方法所产生的一功率MOSFET。其中，附图标记说明如下10漏极区域 20主要外延区域30次要外延区域 32次要外延区域的表面40体(body)区域 42主要体(body)区域44次要体(body)区域 50源极区域60栅极电极 62栅极介电质80漏极电极 90源极电极具体实施方式为了上述的目的，本专利技术呈现一种反击穿(anti punch-through)功率半导体，其具有传导型态1的一高浓度漏极区域；传导型态1的一主要基板区域，其在该漏极区域的顶部上形成为低浓度；传导型态1的一次要外延区域，其在该主要外延区域的顶部上形成为中浓度、并具有均匀的浓度曲线；传导型态2的多个次要体(body)区域，其形成在该次要外延区域的范围之中；以及传导型态1的两个高浓度的源极区域，其沿着所述体(body)区域的两个边缘而形成。为了上述的目的，本专利技术亦提供一种反击穿(anti punch-through)功率半导体制造方法，包括形成传导型态1的高浓度源极区域的阶段；利用外延方式在该高浓度基板区域的顶部上成长低浓度的传导型态1的主要外延区域的阶段；利用外延方式在该主要外延区域的顶部上成长中浓度的传导型态1的次要外延区域的阶段；在该次要外延区域的范围内形成传导型态2的多个体区域的阶段；以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止击穿的功率半导体装置及其制造方法，包括：一反击穿功率半导体，包括：一传导型态１的高浓度基板；一传导型态１的主要外延区域，其在该基板区域的顶部上形成为低浓度；一传导型态１的次要外延区域，其在该主要外延区 域的顶部上形成为中浓度、并具有实际上跨越整个厚度的均匀浓度变化曲线；多个传导型态２的次要体区域，其形成在该次要外延区域的范围之中；以及两个传导型态１的源极区域，其沿着所述体区域的两个边缘而形成为高浓度。

【技术特征摘要】
KR 2004-9-9 10-2004-00720731.一种防止击穿的功率半导体装置及其制造方法，包括一反击穿功率半导体，包括一传导型态1的高浓度基板；一传导型态1的主要外延区域，其在该基板区域的顶部上形成为低浓度；一传导型态1的次要外延区域，其在该主要外延区域的顶部上形成为中浓度、并具有实际上跨越整个厚度的均匀浓度变化曲线；多个传导型态2的次要体区域，其形成在该次要外延区域的范围之中；以及两个传导型态1的源极区域，其沿着所述体区域的两个边缘而形成为高浓度。2.如权利要求1所述的功率半导体，其特征在于，所述体区域包括一高浓度的主要体区域，以及一低浓度的次要体区域，其沿着该主要体区域的外部边缘而加以形成。3.如权利要求1所述的功率半导体，其特征在于，该传导型态1为n型，以及该传导型态2为p型。4.如权利要求1所述的功率半导体，其特征在于，所述体区域亦加以形成为部分覆盖该主要外延区域。5.如权利要求1所述的功率半导体，其特征在于，该功率半导体为一MOS场效晶体管。6.如权利要求1所述的功率半导体，其特征在于，其更进一步地包括，位在该次要外延区域的顶部上、且位在所述体区域之间的栅极介电质，在所述信道区域之上的栅极电极，与所述源极区域电连接的源极电极，以及与所述漏极区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：金钟旼，
申请(专利权)人：敦南科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]