发明名称 具有较短之源极宽度以强化元件韧度之新颖半导体功率元件之单元外形
摘要 本发明揭露一在基体上制造的半导体功率元件,此功率元件之新颖的单元拓扑可造成源极宽度之缩减以改良元件的韧度,本发明特别是有关于在半导体晶片上形成一具有一表面和一底面的功率元件,此功率元件包含一形成于底面附件,并掺杂有第一导电类杂质的汲极 (drain)区。此功率元件更包含有复数个垂直单元,每一单元中包含有一垂直的,具有一低外体区,且以第二导电类杂质掺杂的 pn接面区形成有于汲极区之上。此垂直pn接面区的低外体区之上形成以第一导电类杂质掺杂的源极区。此低外体区包围着源极区且延伸到表面,藉此而界定出单元的区域。垂直单元更包含在表面上,单元区域中心附近所形成的源极区。在源极区单元区域边缘的附近有一水平的窄的分界条,且有多数个接触条从窄的分界条向单元区域中部延伸以便和源极接触。分界窄条和接触延伸条缩短了源极的宽度因而改良了元件的韧度。
申请公布号 TW350096 申请公布日期 1999.01.11
申请号 TW085116312 申请日期 1996.12.31
申请人 冠智电子股份有限公司 发明人 马作信
分类号 H01L21/28 主分类号 H01L21/28
代理机构 代理人 吴昌梁 台北巿忠孝东路四段三一一号十二楼之一
主权项 1.一种形成在一个半导体晶片中的功率元件,其具有一顶面和一底面,该元件主要系包括有:一个形成在底面附近,以第一导电类杂质掺杂的汲极区;复数个形成在该汲极区顶上之垂直单元,其包含有垂直的pn接面,且包含有一低外体区,以第二导电类杂质掺杂其中;该pn接面更包含一形成在该低外体区,且以第一导电类杂质掺杂的源极区,该低外体区包围着该源极区并延伸至该顶面,而界定该单元的单元区域;该垂直单元更包含一置于该顶面且靠近该单元区域中心的源极接点;及该源极区在水平方向含有一窄的周界长条,位于该单元区域之外周界附近,以及复数个接触长条,由该窄的长条向内延伸而与该源极接点接触。2.如申请专利范围第1项所述之功率元件,其中更包含位在该顶面顶上复数个闸极,由一该单元之源极区和该低外体区之周界延伸到邻界单元,该闸极包含一薄的绝缘底层以和该垂直单元绝缘。3.如申请专利范围第2项所述之功率元件,其中该功率元件是MOSFET功率元件。4.如申请专利范围第3项所述之功率元件,其中该第一导电类之该掺杂剂为一n-型导电体,以构成一n通道之MOSFET。5.如申请专利范围第2项所述之功率元件,其中该垂直单元之单元区域系为方形。6.如申请专利范围第5项所述之功率元件,其中该源极区中之该接触长条,系由其周界长条垂直延伸,以与该源极接点做导电接触。7.如申请专利范围第5项所述之功率元件,其中该源极区之该接触长条,系由其周界长条以一小倾斜角度延伸,以与该源极接点做导电接触。8.一种形成在一个半导体晶片中的MOSFET功率元件,其具有一顶面和一底面,该元件主要系包括有:一在该底面附件形成且掺杂有N导电类杂质的汲极区;复数个垂直单元,其中每一该垂直单元包含有一垂直pn接面,其中包含有一形成于该汲极区顶面并掺杂有P导电杂质的低外体区;该pn接面更包含有一形成于该低外体区顶上,并掺杂有N导电杂质的源极区,该低外体区包围着该源极区,并延伸到该顶面,从而界定该单元大致为方形之区域;该垂直单元更包含有在该顶面上靠近该单元区域中心部份形成的一源极接点;该源极区在水平方向而靠近该方单元区域之外周界上有一窄的周界长条,且有复数个接触长条,由靠近该单元区域外周界的该周界长条延伸至该单元区域的该中心部份以和该源极接点接触;及复数个闸极,其中每一闸极均在该顶面形成,并由一该单元的该源极区的周界附近和该低外体区附近的地区延伸到一邻界单元,该闸极包含一薄的绝缘底层以和该垂直单元绝缘。9.一种形成在一个半导体晶片中的功率元件,其具有一顶面和一底面,该元件主要系包括有:一个形成在底面附近,且以第一导电类杂质掺杂的汲极区;该顶面在水平方向被分为复数个多晶矽闸行列和垂直单元行列且彼此交替排列,其中每一该垂直单元行列包含一具有在该汲极区顶上形成,并掺杂有第二导电类杂质的垂直pn接面区;该垂直pn接面区更包含一形成于该低外体区顶上,且掺杂有第一导电类杂质的源极区,该低外体区包围该源极区,并延伸至该顶面,因而为每一该垂直单元行列界定一单元行列区域;该垂直单元行列更包含一源极接点,形成于该顶面之上,且延伸到该单元行列的中央部份;及该源极区在水平方向且靠近该单元行列区域并与两个相邻的多晶矽闸行列处包含有两个窄的周界长条和复数个接触长条,由该周界长条向内延伸到该单元行列的该中央部份,以和该源极接点接触。10.如申请专利范围第9项所述之功率元件,其中每一该多晶矽闸行列中设有一闸极,其内每一闸极形成于该顶面之上,并从该单元行列之一靠近该源极区之周界和该低外体区处之面积延伸到一相邻的单元行列,该闸极包含一薄的绝缘底层,以和该垂直行列绝缘。11.如申请专利范围第10项所述之功率元件,其中该功率元件为一MOSFET功率元件。12.如申请专利范围第11项所述之功率元件,其中该第一导电类之该杂质是一n型导电体,以形成一具n通道之MOSFET。13.如申请专利范围第10项所述之功率元件,其中该垂直单元行列和该多晶矽闸行列大致为拉长的长方形行列。14.如申请专利范围第13项所述之功率元件,其中该源极区之该接触长条系由该周界长条垂直延伸,以和该源极接点通电接触。15.如申请专利范围第13项所述之功率元件,其中该源极区之该接触长条系由该周界长条以小角度倾斜延伸,以和该源极接点通电接触。16.一种在基体上制做具有缩短的源极宽度的半导体功率晶体之方法,其包含以下步骤:(a)在该基体上形成一具第一导电类的晶膜层为汲极区,然后在该晶膜层上长一起初氧化层;(b)施以一活性层,以便蚀刻该起初氧化层,以界定一活性区域,并在其上形成一闸极氧化层,随即放一覆盖的多晶矽层;(c)施以一多晶矽光罩,以便蚀刻该多晶矽层,以界定复数个多晶矽闸极;(d)剥除该多晶矽光罩,以便施行第二导电类的体植入随即施以体扩散以形成复数个体区;(e)施以一接触延伸源极阻隔,以植入复数个源极区,其在水平方向含有一周界长条,和在该体区内的并有该第一导电类离子复数个接触延伸长条,随后剥除该源极阻隔;及(f)形成一绝缘层,并施以一高温程序以将该绝缘层加密,及在该源极区施以扩散,其中由于该周界长条和该接触长条使源极区宽度缩短,因而改良了该元件之韧度。17.如申请专利范围第1项所述之功率元件,其中该源极区之该接触长条从该周界长条延伸,以便与该源极接点做通电接触,因而该复数个接触长条并不互相对应,以使该单元区域中之该中央部份可为一连续并开放的区域。18.如申请专利范围第9项所述之功率元件,其中该源极区之该接触长条从该周界长条延伸,以便与该源极接点做通电接触,因而该复数个接触长条并不互相对应,以使该单元行列区域中之该中央部份可为一连续并开放的区域。图式简单说明:第一图系一个习知技术中的一般的MOSFET的截面图;第二图系一个习知技术中的MOSFET结构截面图,其中植有间隔物和较窄的源极宽度以改良元件韧度;第三图A至第三图C系具有一般的方形单元拓朴的MOSFET元件的俯视和截面图,其中源极区的宽度在方形单元之间的空间处不能被缩短;第四图A至第四图D系分别为具有本发明具新颖单元行列拓朴的MOSFET元件的俯视图和截面图,其中源极区的宽度已被缩短而用以改良韧度;第五图A至第五图D系分别为具有本发明具新颖单元行列拓朴的另一实施例MOSFET元件的俯视和截面图。第五图E系显示具有垂直延伸的单元组态和具有倾斜延伸的单元组态的比较;第六图A至第六图C分别为具有本发明具新颖单元行列拓朴的另一实施例MOSFET元件的俯视和截面图;及第七图A至第七图D显示依照本发明的实施步骤制造MOSFET元件的程序,以形成第六图中所示的新颖的单元拓朴。
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