一种具快速切换能力的沟渠式功率金氧半导体结构及制造方法，其中该方法包括以下步骤：先形成一第一导电型的一外延层于一基板上，接下来，形成多个栅极结构于该外延层内；形成具有该第一导电型的一浅层掺杂区于该外延层的表面，随后，形成一遮蔽结构于该浅层掺杂区上；接下来，利用该遮蔽结构形成具有一第二导电型的多个阱区于该外延层内，随后，形成具有该第一导电型的一源极掺杂区于阱区的表面；其中，该浅层掺杂区的掺杂浓度小于该源极掺杂区的掺杂浓度与该阱区的掺杂浓度，且该浅层掺杂区的掺杂浓度大于该外延层的掺杂浓度。本发明专利技术能够有效地降低源漏二极管正向压降(VSD)，得到具有快速切换能力与低切换功率损耗的沟渠式功率半导体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种沟槽式功率金氧半导体结构及其制造方法，尤其涉及一种具快速切换能力的功率金氧半导体结构及制造方法。
技术介绍
在沟槽式功率金氧半导体的应用领域中，切换速度的表现越来越被重视，此特性的改善，能明显改善高频电路操作中切换时的功率损耗。图I为传统的n沟道栅极沟槽式功率金氧半场效晶体管(MOSFET)结构的剖面图。此结构由n型漏区110、P型本体区120、n型源区130、连结至源极电极的金属层140、栅极氧化层150以与栅极复晶结构160所构成。当金氧半场效晶体管(MOSFET)由导通变为断路时，会产生一反向电流，移除金氧半场效晶体管的本体二极管(body diode)内超额的少数载流子。由于传统的沟槽式功率半导体结构，其源漏二极管正向压降(Vsd)会被限制在0. 75伏特左右，无法大幅降低，因而需要较长的时间来移除接面多出超额的少数载流子，也因此造成功率金氧半场效晶体管(MOSFET)逆向恢复(Reverse Recovery)的能力受限,进而影响功率金氧半场效晶体管(MOSFET)的切换速度，导致切换时的功率损耗增加。因此，寻找一个拥有具有低源漏二极管正向压降(Vsd)的沟槽式功率半导体结构，又不会影响到金氧半场效晶体管(MOSFET)元件的崩溃电压(BVDSS)与可靠度，以克服公知技术的种种缺陷，是本
一个重要的课题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足，提供一种沟渠式功率半导体结构的制造方法，能够有效地降低源漏二极管正向压降(Vsd)，又不会影响到栅极氧化层的耐压特性与崩溃电压(BVDSS)，进而得到具有快速切换能力与低切换功率损耗的沟渠式功率半导体。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种具快速切换能力的沟渠式功率金氧半导体结构的制造方法，包括先提供一基板，形成具有一第一导电型的一外延层于该基板上；随后，形成多个栅极结构于该外延层内；接下来，形成具有该第一导电型的一浅层掺杂区于该外延层的表面，并且形成一遮蔽结构于该浅层掺杂区上；然后，利用该遮蔽结构形成具有一第二导电型的多个阱区于该外延层内，并且形成具有该第一导电型的一源极掺杂区于阱区的表面。其中，该浅层掺杂区的掺杂浓度小于该源极掺杂区的掺杂浓度与该阱区的掺杂浓度，且该浅层掺杂区的掺杂浓度大于该外延层的掺杂浓度。本专利技术还提供一种具快速切换能力的沟渠式功率金氧半导体结构，包括一第一导电型的外延层，多个栅极结构位于该外延层内；多个第二导电型的讲区位于该外延层内，且相邻的该阱区间存在一距离；一第一导电型的浅层掺杂区，位于相邻的该阱区之间，一遮蔽结构于该第一导电型的浅层掺杂区上；以及，一第一导电型的源极掺杂区，位于该讲区的表面；其中，该第一导电型的浅层掺杂区与该源极掺杂区之间，存在一第二导电型的浅层掺杂区；该源极接触窗的深度大于该源极掺杂区的深度；该第一导电型的浅层掺杂区的掺杂浓度小于该源极掺杂区的掺杂浓度，且该浅层掺杂区的掺杂浓度大于该外延层的掺杂浓度。以上的概述与接下来的详细说明皆为示范性质，是为了进一步说明本专利技术的权利要求保护范围。而有关本专利技术的其他目的与优点，将在后续的说明与 附图加以阐述。附图说明图I为传统的n沟道栅极沟槽式功率金氧半场效晶体管(MOSFET)结构的剖面图；图2A至图2E为本专利技术沟渠式功率半导体结构的制作方法的实施例一；图3为本专利技术沟渠式功率半导体结构的制作方法的实施例二 ；图4A至图4C为本专利技术沟渠式功率半导体结构的制作方法的实施例三。主要元件附图标记说明公知技术n 型漏区 110P型本体区120n 型源区 130金属层140栅极氧化层150栅极复晶结构160本专利技术外延层210，610n 型扩散区 211，611栅极介电层25O, 65O栅极复晶结构260，660复晶结构261，461，661浅层掺杂区270，270’，670，671介电层28O，68O遮蔽结构29O，69O阱区300源极掺杂区310，510p型浅层掺杂区320介电结构330，530，531源极接触窗340，540接触掺杂区350源极金属层360保护层770栅极沟槽780具体实施例方式本专利技术的主要技术特征，在于形成与源极掺杂区相同导电型的一浅层掺杂区于相邻的阱之间。当功率金氧半场效晶体管由导通变为断路时，此浅层掺杂区可以提供反向电流一条路径，使得源漏二极管正向压降(Vsd)降低到约0. I伏特 0.2伏特，如此，反向电流能快速将接面多出超额的少数载流子快速移除，大幅提升功率金氧半场效晶体管的逆向恢复(Reverse Recovery)能力，于晶体管于切换时,避免功率的过多耗损。本专利技术的结构，又可以避免影响到栅极氧化层的耐压特性与崩溃电压(BVDSS)，得到具有高可靠度且快速切换能力的功率金氧半场效晶体管。图2A至图2E为本专利技术沟渠式功率半导体结构的制作方法的实施例一。如图2A所示，先成长一第一导电型的一外延层210于基板上(本实施例的第一导电型以n型为例)，随后，蚀刻出多个沟槽于外延层210内，并于沟槽内依序形成一栅极介电层250与一栅极复晶结构260，以形成栅极结构于外延层210内。 接下来，如图2B所示，先植入n型掺杂物于外延层210内，并进行热扩散制造，形成一 n型扩散区211。随后，植入掺杂浓度大于外延层210与n型扩散区211的n型掺杂物，于外延层210的表面，以形成一浅层掺杂区270。上述的n型扩散区211的掺杂浓度大于外延层210的掺杂浓度，在此先形成的n型扩散区211，能够使后续阱区形成时，缩短横向扩散的距离，并留下源极至漏极的电流(Isd)路径，此步骤非必要步骤，亦可以省略。上述浅层掺杂区270的掺杂浓度，大于n型扩散区211的掺杂浓度，并且小于阱区的掺杂浓度。接下来，如图2C所示，形成一遮蔽结构290于浅层掺杂区270上方，此遮蔽结构290，可用来定义出后续步骤中，阱区与源极掺杂区的位置。本专利技术遮蔽结构290的较佳实施例，是先成长一介电层280于外延层210表面，随后，形成一复晶结构261于介电层280上方。就一较佳实施例而言，可进一步于后续步骤中，将上述的复晶结构261，链接至源极电极，即可于浅层掺杂区270上方，提供一个等效的电位及路径，有助于将功率金氧半场效晶体管由导通变为断路时，快速移除超额的少数载流子。随后，如图2D所示，利用遮蔽结构290为屏蔽，植入第二导电型掺杂物于外延层210内，此第二导电型的掺杂物以p型掺杂物为例，随后，进行热扩散制造，形成一 p型阱区300。接下来，植入n型掺杂物于阱区内，并进行热扩散制造。因为n型掺杂物的掺杂浓度大于P型阱区300，因此会形成一 n型源极掺杂区310于阱区300内。于热扩散步骤后，n型掺杂物与P型掺杂物会扩散到遮蔽结构290下方，因此形成图2D中阱区300与源极掺杂区310的位置。本实施例中，因为阱区300的浓度大于原本形成于外延层210表面的浅层掺杂区270 (见图2C中)的浓度，因此会形成浅层掺杂区270’，与一 p型浅层掺杂区320于源极掺杂区310与浅层掺杂区270’之间，此p型浅层掺杂区320位于阱区300的表面，且其P型掺杂浓度小于阱区300的掺杂浓度。接下来，如图2E所示，形成一介电结构330于栅极结构上，并且借助于介电结构3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具快速切换能力的沟渠式功率金氧半导体结构的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：提供一基板；形成具有一第一导电型的一外延层于该基板上；形成多个栅极结构于该外延层内；形成具有该第一导电型的一浅层掺杂区于该外延层的表面；形成一遮蔽结构于该浅层掺杂区上；利用该遮蔽结构形成具有一第二导电型的多个阱区于该外延层内；以及利用该遮蔽结构形成具有该第一导电型的一源极掺杂区于阱区的表面；其中，该浅层掺杂区的掺杂浓度小于该源极掺杂区的掺杂浓度与该阱区的掺杂浓度，该浅层掺杂区的掺杂浓度大于该外延层的掺杂浓度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张渊舜，涂高维，
申请(专利权)人：科轩微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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