功率金氧半导体场效晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种功率金氧半导体场效晶体管及其制造方法。沟渠配置在主体层及磊晶层中。隔离结构配置于沟渠的一侧的基底上。氧化物层配置于沟渠的表面。第一导体层填入沟渠并延伸至隔离结构上。介电层配置于第一导体层及隔离结构上，且具有曝露第一导体层的开口。至少一源极区配置于沟渠的另一侧的主体层中。第二导体层配置于介电层上，且与源极区电性连接，但与第一导体层通过介电层而电性隔绝。第三导体层配置于介电层上，且经介电层的开口与第一导体层电性连接，其中第二导体层与第三导体层分开。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体元件及其制造方法，且特别涉及一种功率金氧半导体场效 晶体管(power metal-oxide-semiconductor field effect transistor ；powerMOSFET)及 其制造方法。
技术介绍
功率金氧半导体场效晶体管被广泛地应用在切换(power switch)元件上，例如是 电源供应器、整流器或低压马达控制器等等。一般而言，功率金氧半导体场效晶体管多采取 垂直结构的设计，以提升元件密度。其利用芯片的背面作为漏极，而在芯片的正面制作多个 晶体管的源极以及栅极。由于多个晶体管的漏极是并联在一起的，因此其所耐受的电流大 小可以相当大。一般而言，功率金氧半导体场效晶体管包括晶胞区(cell area)、栅极金属区 (gate metal area)及金属场板区(metal field plate area)。栅极金属区是用来传输 栅极的信号，金属场板区是用来提高整个元件的电场，且此两个区域通常可合称为终端区 (terminator) 0随着功率金氧半导体场效晶体管的集成度的日益提升，功率金氧半导体场 效晶体管的尺寸也随之缩小。因此，如何将功率金氧半导体场效晶体管的晶胞区、栅极金属 区及金属场板区有效地整合在一起以缩小其尺寸，已成为业者亟为重视的议题之一。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出一种功率金氧半导体场效晶体管，可以将功率金氧半导体 场效晶体管的晶胞区、栅极金属区及金属场板区有效地整合在一起。本专利技术还提出一种功率金氧半导体场效晶体管的制造方法，其利用削减制程及自 对准制程，可以避免功率金氧半导体场效晶体管的接触洞对沟渠的对准偏差，进而缩小晶 胞间的间距(cell pitch)，提高元件的集成度。本专利技术提出一种功率金氧半导体场效晶体管，包括具有第一导电型的基底、具有 第一导电型的磊晶层、具有一第二导电型的主体层、隔离结构、第一导体层、介电层、具有第 一导电型的至少一源极区、第二导体层及第三导体层。磊晶层配置在基底上。主体层配置 在磊晶层中，其中沟渠配置在主体层及部分磊晶层中。隔离结构配置于沟渠的一侧的基底 上。第一氧化物层配置于沟渠的表面。第一导体层填入沟渠并延伸至部分隔离结构上。介 电层配置于第一导体层及隔离结构上，且具有曝露部分第一导体层的开口。源极区配置于 沟渠的另一侧的主体层中。第二导体层配置于介电层上，且与源极区电性连接，但与第一导 体层通过介电层而电性隔绝。第三导体层配置于介电层上，且经介电层的开口与第一导体 层电性连接，其中第二导体层与第三导体层分开。在本专利技术的一实施例中，上述第一导体层包括填入沟渠的第一部分以及从第一部 分延伸至部分隔离结构上的第二部分，且介电层覆盖部分第一部分。第一导体层的第一部 分的表面不高于主体层的表面。在本专利技术的一实施例中，上述第一导体层包括填入沟渠的第一部分以及从第一部 分延伸至部分隔离结构上的第二部分，且介电层未覆盖第一部分。第一导体层的第一部分 的表面不高于主体层的表面。在本专利技术的一实施例中，上述主体层与隔离结构为部分重叠或彼此分开。在本专利技术的一实施例中，上述功率金氧半导体场效晶体管还包括至少配置在沟渠 的底部的第二氧化物层。第二氧化物层的材料包括介电常数低于4的氧化物。此外，第二 氧化物层还配置在隔离结构的上表面与第一导体层之间。在本专利技术的一实施例中，上述功率金氧半导体场效晶体管还包括配置于第二氧化 物层与第一氧化物层之间以及于第二氧化物层与隔离结构的上表面之间的罩幕层。罩幕层 的材料包括氮化硅。在本专利技术的一实施例中，上述功率金氧半导体场效晶体管还包括覆盖在隔离结构 上的罩幕图案，且罩幕图案位于罩幕层及隔离结构之间。罩幕图案的材料包括氮化硅。在本专利技术的一实施例中，上述功率金氧半导体场效晶体管还包括覆盖在隔离结构 上的罩幕图案。罩幕图案的材料包括氮化硅。在本专利技术的一实施例中，上述功率金氧半导体场效晶体管还包括配置于第二导体 层与主体层之间的具有第二导电型的至少一掺杂区。在本专利技术的一实施例中，上述功率金氧半导体场效晶体管还包括配置于主体层与 第一导体层之间的垫氧化物层。在本专利技术的一实施例中，上述隔离结构包括场氧化物结构或浅沟渠隔离结构。在本专利技术的一实施例中，上述第一导体层的材料包括掺杂多晶硅。在本专利技术的一实施例中，上述第二导体层及第三导体层的材料包括铝。在本专利技术的一实施例中，上述第一导电型为N型，第二导电型为P型；或第一导电 型为P型，第二导电型为N型。本专利技术还提供一种功率金氧半导体场效晶体管的制造方法。首先，在具有第一导 电型的基底上形成具有第一导电型的磊晶层。然后，在基底上形成隔离结构。接着，在隔离 结构的一侧的磊晶层中形成具有第二导电型的主体层。之后，在基底上形成罩幕层，罩幕层 具有位于主体层上的至少一第一罩幕图案、覆盖隔离结构的第二罩幕图案、以及第一罩幕 图案与第二罩幕图案之间的第一开口。然后，以罩幕层为罩幕，在主体层及磊晶层中形成对 应第一开口的沟渠。接下来，在沟渠的表面形成第一氧化物层。然后，在沟渠中填入第一导 体层，且第一导体层延伸至部分隔离结构上。接着，对第一罩幕图案进行削减制程，以缩小 第一罩幕图案的线宽。之后，以经削减的第一罩幕图案为罩幕，在沟渠的一侧的主体层中形 成具有第一导电型的至少一源极区。然后，在基底上形成介电材料层，以覆盖经削减的第一 罩幕图案及第一导体层。接下来，移除部分介电材料层，以形成介电层，其中介电层曝露出 第一罩幕图案的表面以及具有曝露出部分第一导体层的第二开口。然后，移除经削减的第 一罩幕图案。接着，在基底上形成互相分开的第二导体层及第三导体层，其中第二导体层与 源极区电性连接，且第三导体层经介电层的第二开口与第一导体层电性连接。在本专利技术的一实施例中，上述第一导体层包括填入沟渠的第一部分以及从第一部 分延伸至部分隔离结构上的第二部分，且介电层覆盖部分第一部分。第一导体层的第一部 分的表面不高于主体层的表面。在本专利技术的一实施例中，上述第一导体层包括填入沟渠的第一部分以及从第一部 分延伸至部分隔离结构上的第二部分，且介电层未覆盖该第一部分。第一导体层的第一部 分的表面不高于主体层的表面。在本专利技术的一实施例中，上述主体层与隔离结构为部分重叠或彼此分开。在本专利技术的一实施例中，在形成第一氧化物层的步骤之后以及形成第一导体层的 步骤之前，上述方法还包括在沟渠的底部及第二罩幕图案与第一导体层之间形成第二氧化 物层。第二氧化物层的材料包括介电常数低于4的氧化物。在本专利技术的一实施例中，形成上述第二氧化物层的步骤描述如下。首先，在基底上 依序形成罩幕层及氧化物材料层。然后，以罩幕层为阻挡层，移除位于沟渠、第一罩幕图案 及第二罩幕图案的侧壁上的氧化物材料层。接着，移除未被第二氧化物层覆盖的罩幕层。罩 幕层的材料包括氮化硅。在本专利技术的一实施例中，在形成沟渠的步骤之后以及形成第一氧化物层的步骤之 前，上述方法还包括移除覆盖隔离结构的第二罩幕图案。在本专利技术的一实施例中，形成上述第一导体层的步骤描述如下。首先，在基底上形 成导体材料层以填入沟渠中及覆盖罩幕层。然后，在导体材料层上形成图案化光阻层。接 着，以图案化光阻层为罩幕，进行蚀刻制程，以移除部分导体材料层。在本专利技术的一实施例中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种功率金氧半导体场效晶体管，其特征在于，包括：具有一第一导电型的一基底；具有该第一导电型的一磊晶层，配置在该基底上；具有一第二导电型的一主体层，配置在该磊晶层中，其中一沟渠配置在该主体层及部分该磊晶层中；一隔离结构，配置于该沟渠的一侧的该基底上；一第一氧化物层，配置于该沟渠的表面；一第一导体层，填入该沟渠并延伸至部分该隔离结构上；一介电层，配置于该第一导体层及该隔离结构上，且具有曝露部分该第一导体层的一开口；具有该第一导电型的至少一源极区，配置于该沟渠的另一侧的该主体层中；一第二导体层，配置于该介电层上，且与该源极区电性连接，但与该第一导体层通过该介电层而电性隔绝；以及一第三导体层，配置于该介电层上，且经该介电层的该开口与该第一导体层电性连接，其中该第二导体层与该第三导体层分开。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张翊麒，吴嘉连，
申请(专利权)人：杰力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]