发明名称 平面分离闸极式高性能金氧半电晶体结构及制造方法
摘要
申请公布号 TWI348220 申请公布日期 2011.09.01
申请号 TW096116238 申请日期 2007.05.08
申请人 万里达半导体有限公司 发明人 安荷叭剌;法兰克斯 赫伯特;伍时谦
分类号 H01L29/78;H01L21/336 主分类号 H01L29/78
代理机构 代理人 林火泉 台北市大安区忠孝东路4段311号12楼之1
主权项 一种半导体功率装置,其包含有数个功率电晶体晶胞,其中每一晶胞包含有:一平面闸极,其系位于一漂移层上且底部有一闸极氧化层,所述漂移层组构一半导体基底的上层,其中该平面闸极更组构一分离闸极,在一闸极层上包含有一缺口开口,藉此该闸极之总表面积将减少;以及一JFET(接面效应电晶体)扩散区域,其系位于该漂移层内且位于该闸极层之缺口下方,并延伸至该半导体基底之底部,且较一位于该漂移层上且该分离闸极下方且环绕该JFET扩散区域之本体区域底部深,并且本体区域掺杂与该JFET区域不同的掺杂物,并且该JFET扩散区域较漂移区域具有较高掺杂浓度,以降低该半导体功率装置的通道电阻。如申请专利范围第1项所述之半导体功率装置,其中:每一该电晶体晶胞更组构有一具有凹陷顶表面之电晶体晶胞,其中该漂移层在该分离闸极缺口上的一表面部分被移除。如申请专利范围第1项所述之半导体功率装置,其中:一导电材连接至一源极金属,其填置于该闸极层之缺口开口的至少一部份,监此一介电层围绕着该分离闸极,以将该导电材与该闸极隔离。如申请专利范围第1项所述之半导体功率装置,其中:一浅表面掺杂区域,其掺杂与该JFET扩散区域掺杂相反之掺杂物,邻近于该漂移层顶表面位于该闸极下方邻近该JFET扩散区域,其中该浅表面掺杂区域之掺杂浓度高于该漂移层。如申请专利范围第4项所述之半导体功率装置,其中:该浅表面掺杂区域形成一MOSFET通道区域的至少一部份。如申请专利范围第4项所述之半导体功率装置,其中:该浅表面掺杂区域位于该漂移层之顶表面且位于该闸极下方提供一侧向均匀通道,其系就由一全面式掺杂植入所形成,以精确的控制闸极临界值。如申请专利范围第1项所述之半导体功率装置,其中:该本体区域更包含有一向上扩散区域,其系利用一倾斜角度本体掺杂植入所形成,以植入位于该闸极下方的本体掺杂,以向上扩散至该漂移层上邻近该闸极的区域,以解决该半导体功率装置的击穿问题。如申请专利范围第1项所述之半导体功率装置,其中该电晶体晶胞包含有:一聚集通道型态装置,其中该本体区域系位于该分离闸极下方且与一闸极氧化层相距一距离的位置上。如申请专利范围第1项所述之半导体功率装置,其中:该本体区域更包含有一倾斜植入的本体区域并且该JFET扩散区域具有一侧向扩散,以将一位于该闸极下方的通道连结至一汲极区域。一种产生一具有一平面闸极之半导体MOSFET装置的方法,其包含有下列步骤:在一半导体基底上形成一表面掺杂区域,以提供至少一通道部分;以及于一平面闸极上形成一缺口,以形成一分离平面闸极,来减少该闸极面积。如申请专利范围第10项所述之方法,其中:该方法更包含有由该缺口植入掺杂离子于该分离闸极,以形成一JFET扩散区域,其邻近该漂移层顶表面且位于该邻近该JFET扩散区域之闸极下方,其中该浅表面掺杂区域之掺杂浓度高于该漂移层。如申请专利范围第11项所述之方法,其中:由该缺口植入掺杂离子至该分离闸极的步骤更包含有执行数个植入的步骤,以抵销掺杂该浅表面植入,与JFET扩散过程,以形成一位于该缺口下方之深垂直扩散区域。如申请专利范围第12项所述之方法,其中:该执行数个值入步骤与JFET扩散过程的步骤更包含有首先一直立的浅磷植入步骤与随后进行高能量砷植入或者磷植入,以形成一位于该缺口下方的深垂直扩散区域。如申请专利范围第10项所述之方法,其更包含有:蚀刻一闸极氧化层与该半导体基底顶表面,以形成一凹陷的矽结构,在形成该分离闸极之多晶矽蚀刻过程后。如申请专利范围第10项所述之方法,其更包含有:施加一具有倾斜角度之有角度的本体植入,以植入本体掺杂至一位于该闸极下方的区域,作为一自我对准植入过程,以形成该半导体功率装置之本体区域。一金属氧化物半导体场效应电晶体(MOSFET)装置,其包含有:一平面闸极,其位于一漂移层上且底部有一闸极氧化层,所述漂移层掺杂有一第一导电型态,以组构一半导体基底的上层;一浅表面掺杂区域,其具有与第一导电型态相反之第二导电型态,该浅表面掺杂区域位于邻近该漂移层的顶表面且位于该闸极下方的位置,形成MOSFET通道区域的至少一部份;以及该平面闸极更包含有一分离闸极,其在闸极层上包含有一缺口开口,藉此减小该闸极之总表面积,该MOSFET装置中包含有一具有凹陷顶表面的MOSFET装置,其中在该分离闸极缺口处与该源极区域上方的该漂移层顶面部分被移除。如申请专利范围第16项所述之MOSFET装置,其中:该MOSFET为一侧向MOSFET。如申请专利范围第16项所述之MOSFET装置,其中:该MOSFET为一垂直MOSFET。如申请专利范围第18项所述之MOSFET装置,其更包含有:一JFET(接面场效应电晶体)扩散区域其掺杂该第一导电型且位于该漂移层内该闸极氧化层下方邻近于MOSFET通道的一部份,其中该JFET扩散区域具有较该漂移区域掺杂浓高,以减小该半导体功率装置的通道电阻。如申请专利范围第18项所述之MOSFET装置,其中:在一闸极层之该缺口开口填入一源极金属,其系藉由一细的内层介电层与该闸极层隔离。如申请专利范围第17项所述之MOSFET装置,其中:该浅表面掺杂区域形成一具有侧向均匀掺杂能阶的MOSFET通道。一金属氧化物半导体场效应电晶体(MOSFET)装置,其包含有:一平面闸极,其系位于一漂移层上且底部有一闸极氧化层,所述漂移层组构一半导体基底的上层,其中该平面闸极更组构一分离闸极,在一闸极层上包含有一缺口开口,藉此该闸极之总表面积将减少;一浅表面掺杂区域,其系为于邻近该漂移层顶表面且位于该闸极下方,邻近于一JFET扩散区域,以形成MOSFET通道区域中的至少一部分;以及该JFET区域位于该漂移层内且位于该闸极层之缺口下方,其中该JFET扩散区域具有较该漂移区域更高掺杂浓度,以减小该半导体功率装置的通道电阻。如申请专利范围第22项所述之MOSFET装置,其中:一本体区域位于该漂移层内与该分离闸极下方围绕该JFET扩散区域并且掺杂与该JFET区域不同的导电型态。如申请专利范围第23项所述之MOSFET装置,其中:该JFET扩散区域具有一底部,其系较该本体区域深。如申请专利范围第22项所述之MOSFET装置,其中:该MOSFET装置中包含有一具有凹陷顶表面的MOSFET装置,其中在该分离闸极缺口处与该源极区域上方的该漂移层顶面部分被移除。如申请专利范围第22项所述之MOSFET装置,其中:在一闸极层之该缺口开口填入一源极金属,其系藉由一细的内层介电层与该闸极层隔离。如申请专利范围第22项所述之MOSFET装置,其中:该浅表面掺杂区域形成一具有侧向均匀掺杂能阶的MOSFET通道。
地址 美国