專利名稱：橫向溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及開態(tài)電阻低的半導(dǎo)體器件，更具體地涉及具有橫向MOSFET的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
橫向MOSFET已經(jīng)被用作低電壓半導(dǎo)體開關(guān)器件。當橫向MOSFET用于開關(guān)大電流時要求高的驅(qū)動能力。降低開態(tài)電阻對于提高驅(qū)動能力很重要。由于溝道電阻占用橫向MOSFET開態(tài)電阻的大部分，所以為了降低開態(tài)電阻增加溝道寬度就足夠了。
但是，橫向MOSFET的平面區(qū)域(以下，稱為元件區(qū)域)隨著溝道寬度的增加而增加。在圖2A到2C中顯示的傳統(tǒng)的橫向溝槽MOSFET中，在源極層004和漏極層005之間的襯底表面上形成多個溝槽(凹槽)008使其平行于柵極長度方向，并且經(jīng)由柵極絕緣膜(氧化膜)006在每一個溝槽008中形成柵電極003，由此溝道寬度隨著其元件區(qū)域增加(例如，參考JP3405681B)。圖2A是橫向溝槽MOSFET的平面圖，圖2B是沿著圖2A中的線2A-2A`的剖面圖，圖2C是沿著圖2A中的線2B-2B`的剖面圖。
在現(xiàn)有技術(shù)中，形成溝槽可增加橫向溝槽MOSFET的溝道寬度。但是在傳統(tǒng)的橫向溝槽MOSFET中，源極層和漏極層的深度相對于溝槽的深度淺。如在圖2B中所示，源極層004和漏極層005之間的距離沿著溝槽008底表面的溝道是如比之長，使得幾乎沒有電流流動。電流積累到溝槽008的表面和側(cè)表面的部分。因此，形成在溝槽008底部附近的溝道對增加溝道寬度不起作用。在MOSFET中的溝道與源極和漏極層之間的接觸區(qū)域沒有擴展，并且由此，開態(tài)電阻沒能充分降低。進一步，考慮到電流累積到一點引起發(fā)熱，其進一步破壞電流流動。為了有效地使用整個溝道，可給出通過形成埋層等來擴展電子流的方法，但是該方法帶來的問題是增加了生產(chǎn)步驟。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件以解決上述問題。
也就是，本發(fā)明提供半導(dǎo)體器件，包括在半導(dǎo)體襯底表面上形成的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；從第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層表面到它深度的中間平行形成的溝槽；經(jīng)由柵極氧化物薄膜提供的柵電極，該柵極氧化物膜形成在溝槽的表面上(除了其兩個端部附近之外)并在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層的表面部分上；和在低于溝槽底部表面的位置形成的第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，該第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層通過用柵電極作掩膜，向第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層表面和溝槽內(nèi)部離子注入第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)形成。
根據(jù)本發(fā)明，可以在不增加元件區(qū)域或步驟數(shù)量的前提下，實現(xiàn)包括橫向MOSFET的半導(dǎo)體器件，該橫向MOSFET在溝槽中形成的溝道與源極和漏極層之間具有大的連接區(qū)域并且具有小的開態(tài)電阻。


在附圖中圖1A到1D分別表示本發(fā)明基本結(jié)構(gòu)的平面圖，沿圖1A中線1A-1A`的剖面圖，沿圖1A中線1B-1B`的剖面圖，和沿圖1A中線1C-1C`的剖面圖；圖2A到2C分別表示現(xiàn)有技術(shù)基本結(jié)構(gòu)的平面圖，沿圖2A中線2A-2A`的剖面圖，和沿圖2A中線2B-2B`的剖面圖；圖3A到3C分別表示包括偏移(offset)結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的平面圖，沿圖3A中線3A-3A`的剖面圖，和沿圖3A中線3B-3B`的剖面圖；圖4A到4C分別表示包括DDD結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的平面圖，沿圖4A中線4A-4A`的剖面圖，和沿圖4A中線4B-4B`的剖面圖；圖5A到5C分別表示包括LDMOS結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的平面圖，沿圖5A中線5A-5A`的剖面圖，和沿圖5A中線5B-5B`的剖面圖。
具體實施例方式
接下來，結(jié)合下面的實施例將描述實施本發(fā)明的最佳模式。
實施例1圖1A到1D示出根據(jù)本發(fā)明的實施例1。圖1A是平面圖，圖1B是沿圖1A中線1A-1A`的剖面圖，圖1C是沿圖1A中線1B-1B`的剖面圖，圖1D是沿圖1A中線1C-1C`的剖面圖。在這一橫向溝槽MOSFET中，在高電阻半導(dǎo)體襯底001上形成第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層，例如，P-型阱層007。在此，可以通過將半導(dǎo)體襯底001的雜質(zhì)濃度設(shè)置成與阱層相同而省略阱層007。
在P-型阱層007中并到達它一半的深度來形成多個平行的溝槽008。除了其兩個端部附近之外，在溝槽008表面部分上通過氧化膜006形成柵電極003。柵電極003用作掩模，通過相對于晶片的垂直方向保持一定的角度旋轉(zhuǎn)來進行離子注入，由此向P-型阱層007表面和溝槽008側(cè)表面和下表面注入第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)，如N型雜質(zhì)，來形成示于圖1B中的源極層004和漏極層005。由于形成的源極層004和漏極層005比溝槽008深，電子流過整個溝道區(qū)，如圖1C所示，使得可以有效利用溝道。可以實現(xiàn)開態(tài)電阻的進一步降低。此外，有效溝道長度能被均勻的縮短，并且這也導(dǎo)致開態(tài)電阻的降低。
實施例2圖3A到3C顯示實施例2。圖3A是平面圖，圖3B是沿圖3A中線3A-3A`的剖面圖，和圖3C是沿圖3A中線3B-3B`的剖面圖。該實施例是實施例1的改良結(jié)構(gòu)。如圖3B和3C所示，通過使用所謂的側(cè)壁010來形成第二導(dǎo)電類型偏移層009。利用這樣的偏移結(jié)構(gòu)，除了實施例1帶來的效果之外，還可獲得更高的耐壓。
實施例3圖4A到4C顯示實施例3。圖4A是平面圖，圖4B是沿圖4A中線4A-4A`的剖面圖，圖4C是和沿圖4A中線484B`的剖面圖。該實施例是實施例1的改良結(jié)構(gòu)，并且包括被稱為DDD(雙擴散漏)的結(jié)構(gòu)。如圖4B和4C所示，僅從漏極側(cè)進行離子注入并通過熱擴散在漏極側(cè)形成第二導(dǎo)電類型的高電阻層002。然后對兩側(cè)都進行離子注入來形成源極層004和漏極層005。除了實施例1帶來的效果之外，這種結(jié)構(gòu)還可獲得更高的耐壓。
實施例4圖5A到5C顯示實施例4。圖5A是平面圖，圖5B是沿圖5A中線5A-5A`的剖面圖，和圖5C是沿圖5A中線5B-5B`的剖面圖。該實施例是實施例1的改良結(jié)構(gòu)，并且包括被稱為LDMOS(橫向雙擴散MOS)的結(jié)構(gòu)。如圖5B和5C所示，N-型阱層012形成在半導(dǎo)體襯底上，而不是象實施例1中那樣形成在P-型阱層007上。在形成溝槽008之后和形成源極層004和漏極層005之前，僅從源極側(cè)進行離子注入，并且通過熱擴散來形成晶體管溝道的第一導(dǎo)電類型的高電阻層001。除了實施例1帶來的效果之外，這種結(jié)構(gòu)還可獲得更高的耐壓。
注意，在實施例4中，清楚的是，在使用第二導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底時，不是必須需要N-型阱層012。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體器件，包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底表面上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層；從第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層表面到它深度的中點平行設(shè)置的溝槽；經(jīng)由柵極氧化物薄膜提供的柵電極，該柵極氧化物膜形成在除了其兩個端部附近之外的溝槽的表面上并在第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層的表面部分上；和第二導(dǎo)電類型源極層和第二導(dǎo)電類型漏極層，均設(shè)置在低于溝槽底部表面位置的位置處，通過柵電極作為掩模，到達第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體層表面，且到達溝槽內(nèi)部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括偏移結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括DDD結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，進一步包括LDMOS結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中通過離子注入第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)設(shè)置第二導(dǎo)電類型源極層和第二導(dǎo)電類型漏極層。
全文摘要
一種橫向溝槽MOSFET，其中增加溝道寬度而不增加元件區(qū)域以獲得開態(tài)電阻的降低，通過多方向離子注入在溝槽(008)的兩端附近形成源極層(004)和漏極層(005)。使用這一結(jié)構(gòu)，形成的源極層(004)和漏極層(005)均深于溝槽(008)，電子流過整個溝道區(qū)域，并且有效溝道長度變短?？梢赃M一步實現(xiàn)開態(tài)電阻的降低。
文檔編號H01L29/66GK1716631SQ200510089700
公開日2006年1月4日 申請日期2005年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月1日
發(fā)明者五十嵐敦史 申請人:精工電子有限公司