具有超级接口的功率元件制造技术

本发明专利技术是有关于一种具有超级接口的功率元件，包含基材、主体、源极结构与栅极结构。基材成第一导电性，主体包含载流子浓度小于基材载流子浓度且成第一导电性的原质部，及与原质部接触并成相反于第一导电性的第二导电性的改质部，改质部具有截面宽度不大于原质部的截面宽度的填充区及围覆填充区侧周面的扩散区，扩散区与原质部交界处晶格连续并为超级接口，源极结构连结改质部并成第一导电性，栅极结构包括连结原质部的介电材与导电材。本发明专利技术利用扩散区与原质部间晶格连续的超级接口，供电荷不堆积在缺陷(defect)处而维持电流在开启及关闭时皆正常动作。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种功率元件，特别是涉及ー种具有超级接ロ的功率元件。
技术介绍
參阅图1，一般的功率元件包含一块基材11、ー个主体12、ー个源极结构13、ー个栅极结构14,及ー个接触插塞15。该基材11以半导体材料构成并成第一导电性，且主要载流子浓度高而具有可导电的特性。该主体12形成于该基材11顶面，并包括ー个成第一导电性且主要载流子浓度小于该基材11的主要载流子浓度的原质部121，及一个与该原质部121连结且成相反于该第 ー导电性的第二导电性的填充部122，该原质部121与该填充部122的交界面形成超级界面(super junction)。该填充部122具有一个多晶区123,及ー个形成于多晶区123顶面的井区124。该源极结构13形成于该填充部122的井区124中且成第一导电性，该源极结构13的主要载流子浓度大于该主体12的原质部121的主要载流子浓度。该接触插塞15 (contact)以金属为主要材料所构成，并与该源极结构13及该井区124的部分区域连结。更佳地，该接触插塞15在业界通常是以铝、铜等为主要构成材料。该栅极结构14包括ー块形成于该主体12的原质部121顶面并与填充部122的井区124顶面连结且具有绝缘特性的介电材141，及ー块连结于该介电材141上并与该主体12的原质部121间隔且可导电的导电材142。该介电材141选自于氧化硅、氮化硅，及其中的组合为材料所构成。该导电材142选自于金属、多晶娃等可导电的材料。以电性结构作分类，该基材11是作为漏极(drain)，该井区124作为井(well)，该栅极结构14作为栅极(gate)，该源极结构13作为源极(source)。在此功率元件中，第一导电性为n型半导体，第二导电性为p型半导体；当然若第一导电性为p型半导体时，第二导电性为n型半导体。当分别自该基材11及该栅极结构14的导电材142相对该源极结构13给予预定电压差时，该栅极结构14的电压促使该井区124构成一通道(channel)，供电流自该基材11经通道，最終往该源极结构13的方向流出，而可在给予预定电压的状态下运动。目前的功率元件的制作方法主要是先准备ー块基材11，再在该基材11上以多晶的方式形成ー块成第一导电性的层体，接着以黄光光刻搭配刻蚀的方式在该层体相反于该基材11的顶面往邻近该基材11的方向形成一个沟槽，而将该层体界定为未受刻蚀的原质部121及该沟槽；再者，在该沟槽中以多晶的方式填覆满成第二导电性的填充材。接着，自该原质部121及部分邻连接原质部121的填充部122的部分区域顶面先沉积以例如ニ氧化硅等绝缘材料构成的介电材141，再在该介电材141上沉积该导电材142，以构成该栅极结构14。继续，在该填充材顶面以离子植入的方式植入成第二导电性的载流子而形成主要载流子为预定浓度的井预备区，该填充材未成为井预备区的区域界定为多晶区123 ;再同样地以离子植入的方式自该井预备区顶部植入成第一导电性的载流子而形成该源极结构13，该井预备区未形成源极结构13的区载界定为井区124 ;最后，在该源极结构13及井区124的顶面向远离该基材11的方向以金属为主要材料形成该接触插塞15，最终制得该功率元件。目前的功率元件是先利用刻蚀工艺以破坏该层体的晶格的方式先形成该沟槽，再在该沟槽中重新以多晶的方式填覆满填充材而形成该填充部122，因此，该填充部122与该原质部121的交际处的超级接口易由于多晶时晶格不连续造成填充部122无法将该沟槽填覆完整而容易有空洞(void)或如差排(dislocation)等的缺陷(defect),也无法使该原质部121到填充部122间的交际处的晶格连续，成为晶格连续的超级接口，造成目前功率元件在动作状态时电荷易残留在填充部122的缺陷、空洞，或交际处为晶格不连续的接口，导致电流不稳定，且积存在元件空洞及缺陷的电荷也造成元件无法关闭，元件整体的可靠度不佳。由此可见，上述现有的功率元件在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟 待加以进一步改进。因此如何能创设一种新型结构的具有超级接口的功率元件，亦成为当前业界极需改进的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，克服现有的功率元件存在的缺陷，而提供一种新型结构的具有超级接口的功率元件，所要解决的技术问题是使其提供一种可以提高动作状态时的电流稳定度及可靠度的具有超级接口的功率元件，非常适于实用。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种具有超级接口的功率元件，包含一块基材、一个主体、一个源极结构，以及一个栅极结构；其中该基材以半导体材料构成并具有预定主要载流子浓度而成第一导电性，该主体包含一个主要载流子浓度小于该基材主要载流子浓度并成第一导电性的原质部，及一个与该原质部实体接触并成相反于第一导电性的第二导电性的改质部，该源极结构与该基材间隔并与该主体的改质部实体接触，且主要载流子浓度不小于该主体的原质部的主要载流子浓度且成第一导电性，该栅极结构包括一块与该改质部连结的介电材，及一块与该介电材连结且与该主体间隔的导电材；其特征在于该改质部具有一个截面宽度不大于该原质部的截面宽度的填充区，及一个围覆该填充区侧周面的扩散区，该扩散区与该原质部的交界处晶格连续并界定为超级接口。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的具有超级接口的功率元件，其中所述的该改质部的填充区的主要载流子自侧周面扩散出而形成围覆该填充区侧周面的扩散区。前述的具有超级接口的功率元件，其中所述的该改质部的填充区的截面宽度不大于该原质部的截面宽度的5/7倍，该改质部的扩散区的截面宽度不小于该填充区的截面宽度的1/5倍。前述的具有超级接口的功率元件，其中所述的该改质部的深度小于该原质部的高度与基材的高度的总和。前述的具有超级接口的功率元件，其中所述的该改质部还包括一个形成于该填充区及该扩散区上并供该源极结构实体接触的井区。本专利技术的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种具有超级接口的功率元件，包含一块基材、一个主体、一个源极结构，以及一个栅极结构；其中该基材以半导体材料构成并具有预定主要载流子浓度而成第一导电性，该主体包括一个成相反于第一导电性的第二导电性的原质部，及一个主要载流子浓度小于该基材的主要载流子浓度且成第一导电性并与该原质部实体接触的改质部，该源极结构与该基材间隔并与该主体的原质部实体接触，且主要载流子浓度不小于该改质部的主要载流子浓度且成第一导电性，该栅极结构包括一块与该原质部连结的介电材，及一块与该介电材连结且与该主体间隔的导电材；其特征在于该改质部具有一个截面宽度不大于该原质部的截面宽度的填充区，及一个围覆该填充区侧周面的扩散区，该扩散区与该原质部的交界处晶格连续并界定为超级接口。本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。前述的具有超级接口的功率元件，其中所述的该改质部的填充区的主要载流子自侧周面扩散出而形成围覆该填充区侧周面的扩散区。前述的具有超级接口的功率元件，其中所述的该改质部的填充区的截面宽度不大于该原质部的截面宽度的5/7倍，该改质部的扩散区的截面宽度不小于该填充区的截面宽度的1/5倍。前述的具有超级接口的功率元件，其中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有超级接口的功率元件，包含：一块基材、一个主体、一个源极结构，以及一个栅极结构；其中该基材以半导体材料构成并具有预定主要载流子浓度而成第一导电性，该主体包含一个主要载流子浓度小于该基材主要载流子浓度并成第一导电性的原质部，及一个与该原质部实体接触并成相反于第一导电性的第二导电性的改质部，该源极结构与该基材间隔并与该主体的改质部实体接触，且主要载流子浓度不小于该主体的原质部的主要载流子浓度且成第一导电性，该栅极结构包括一块与该改质部连结的介电材，及一块与该介电材连结且与该主体间隔的导电材；其特征在于：该改质部具有一个截面宽度不大于该原质部的截面宽度的填充区，及一个围覆该填充区侧周面的扩散区，该扩散区与该原质部的交界处晶格连续并界定为超级接口。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林永发，徐守一，吴孟韦，陈面国，石逸群，
申请(专利权)人：茂达电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：