專利名稱：雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，尤指一種具有較低的導(dǎo)通電阻 (on-resistance)的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件(bilateral conduction semiconductor device)是設(shè)置于電池中，且于電池的充放電過(guò)程中用于保護(hù)電池，以免于電池因充放電而損壞。為了具有保護(hù)電池的功效，傳統(tǒng)雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件可由兩個(gè)N型功率金氧半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)所構(gòu)成，且各N型功率MOSFET的漏極電性連接在一起。各N型功率MOSFET包含一 MOSFET與一 PN 二極管(diode)，且PN 二極管的P端電性連接至MOSFET的源極，而PN 二極管的N端電性連接至MOSFET的漏極。請(qǐng)參考圖1，圖1為公知N型功率MOSFET的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，N型功率MOSFET 10包含一 N型基材12以及一設(shè)置于N型基材12上的N型外延層14。兩個(gè)P 型基體摻雜區(qū)16是設(shè)置于N型外延層14上，且兩個(gè)N型源極摻雜區(qū)18設(shè)置于P型基體摻雜區(qū)16中，作為源極，并且一覆蓋于N型基材12上的源極金屬層20電性連接各N型源極摻雜區(qū)18。一柵極絕緣層22以及一設(shè)置于柵極絕緣層22中的柵極導(dǎo)電層M設(shè)置于兩個(gè) N型源極摻雜區(qū)18之間且位于源極金屬層20與N型基材12之間。并且，一漏極金屬層沈是設(shè)置于N型基材12下。此外，請(qǐng)參考圖2，圖2為公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的示意圖。如圖2所示，公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件50所包含的兩個(gè)N型功率MOSFET 10a、IOb是設(shè)置于一絕緣層28的兩個(gè)側(cè)， 以利用絕緣層觀將各N型功率MOSFET 10a、10b電性隔離開(kāi)。并且，兩個(gè)N型功率MOSFET 10a、IOb共享相同的漏極金屬層沈，借此各N型功率MOSFET IOaUOb的漏極可電性連接在一起。當(dāng)公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件50處于導(dǎo)通狀態(tài)(on-state)時(shí)，電流會(huì)從一 N型功率 MOSFET IOa的源極金屬層18a流至另一 N型功率MOSFET IOb的源極金屬層18b，如圖2的箭頭所示。然而，由于公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件需絕緣壓層來(lái)將各N型功率MOSFET隔開(kāi)，因此從N型功率MOSFET的源極至另一 N型功率MOSFET的源極具有一段距離，使得公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，電流容易從一 N型功率MOSFET的源極向下經(jīng)過(guò)同一 N型功率 MOSFET共享的N型外延層以及漏極金屬層，然后再經(jīng)由漏極金屬層橫向傳遞的另一 N型功率MOSFET的漏極金屬層。接著，電流再向上經(jīng)過(guò)N型外延層，才傳遞至另一 N型功率MOSFET 的源極。并且，N型外延層占公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的導(dǎo)通電阻的比例約略為30%，且導(dǎo)通電壓越高所占的比例越高，因此導(dǎo)通電阻受限于N型外延層的電阻影響，使得電池的充放電電流因?qū)娮璧南拗贫鵁o(wú)法提高，進(jìn)而降低充放電的效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，以降低導(dǎo)通電阻，進(jìn)而提高充電或放電電流。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其包括一具有一第一導(dǎo)電類型的基材、一設(shè)置于基材上且具有一第一溝槽的外延層、一覆蓋于第一溝槽表面的柵極絕緣層、一設(shè)置于第一溝槽內(nèi)的一側(cè)壁上的第一柵極導(dǎo)電層、一設(shè)置于第一溝槽內(nèi)相對(duì)于側(cè)壁的另一側(cè)壁上的第二柵極導(dǎo)電層、一具有第一導(dǎo)電類的型摻雜區(qū)、一具有一第二導(dǎo)電類型的第一基體摻雜區(qū)、一具有第二導(dǎo)電類型的第二基體摻雜區(qū)、一具有第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)以及一具有第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)。外延層具有第一導(dǎo)電類型，且第二柵極導(dǎo)電層與第一柵極導(dǎo)電層電性隔離，而摻雜區(qū)設(shè)置于第一溝槽底部的外延層中。第一基體摻雜區(qū)設(shè)置于第一柵極導(dǎo)電層相對(duì)于第二柵極導(dǎo)電層的另一側(cè)的外延層中，且第二基體摻雜區(qū)設(shè)置于第二柵極導(dǎo)電層相對(duì)于第一柵極導(dǎo)電層的另一側(cè)的外延層中。第一重?fù)诫s區(qū)設(shè)置于第一基體摻雜區(qū)中，且第二重?fù)诫s區(qū)設(shè)置于第二基體摻雜區(qū)中，其中摻雜區(qū)的摻雜濃度是小于第一重?fù)诫s區(qū)與第二重?fù)诫s區(qū)的摻雜濃度，且摻雜區(qū)的摻雜濃度是大于外延層的摻雜濃度。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種制作雙導(dǎo)通半導(dǎo)體元間的方法。首先，提供一基材以及一設(shè)置于基材上的外延層。外延層具有一第一溝槽，且設(shè)置于第一溝槽的兩側(cè)的外延層分別具有一第一基體摻雜區(qū)與一第二基體摻雜區(qū)，其中基材與外延層具有一第一導(dǎo)電類型，且第一基體摻雜區(qū)與第二基體摻雜區(qū)具有一第二導(dǎo)電類型。接著，于第一溝槽中形成一柵極絕緣層、一第一柵極導(dǎo)電層以及一第二柵極導(dǎo)電層，且暴露出部分柵極絕緣層，使第一柵極導(dǎo)電層與第二柵極導(dǎo)電層之間具有一第二溝槽，其中第一柵極導(dǎo)電層與第二柵極導(dǎo)電層電性隔離。然后，進(jìn)行一第一離子布植工藝，于第二溝槽下方的外延層中植入一具有第一導(dǎo)電類型的第一離子區(qū)。之后，于第二溝槽中形成一絕緣層。然后，進(jìn)行一第二離子布植工藝以及一第一驅(qū)入工藝，分別于第一基體摻雜區(qū)與第二基體摻雜區(qū)中形成一第一重?fù)诫s區(qū)與一第二重?fù)诫s區(qū)，且將第一離子區(qū)擴(kuò)散為一摻雜區(qū)。本發(fā)明通過(guò)于柵極導(dǎo)電層間的絕緣層下方植入一摻雜區(qū)，以降低雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的導(dǎo)通電阻。


圖1為公知N型功率MOSFET的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的示意圖。圖3至圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例的制作雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的方法示意圖。圖8為本發(fā)明第一實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的上視示意圖。圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件沿著圖8的BB’線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
10、 10a、N型功率MOSFET12N型基材IOb
權(quán)利要求
1.一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，包括，一基材，具有一第一導(dǎo)電類型；一外延層，具有該第一導(dǎo)電類型，該外延層設(shè)置于該基材上，且該外延層具有一第一溝槽；一柵極絕緣層，覆蓋于該第一溝槽的表面； 一第一柵極導(dǎo)電層，設(shè)置于該第一溝槽內(nèi)的一側(cè)壁上；一第二柵極導(dǎo)電層，設(shè)置于該第一溝槽內(nèi)相對(duì)于該側(cè)壁的另一側(cè)壁上，且該第二柵極導(dǎo)電層與該第一柵極導(dǎo)電層電性隔離；一摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類型，且該摻雜區(qū)設(shè)置于該第一溝槽底部的該外延層中； 一第一基體摻雜區(qū)，具有一第二導(dǎo)電類型，該第一基體摻雜區(qū)設(shè)置于鄰近該第一柵極導(dǎo)電層的該外延層中，且該柵極絕緣層電性隔離該第一柵極導(dǎo)電層與該第一基體摻雜區(qū)；一第二基體摻雜區(qū)，具有該第二導(dǎo)電類型，該第二基體摻雜區(qū)設(shè)置于鄰近該第二柵極導(dǎo)電層的該外延層中，且該柵極絕緣層電性隔離該第二柵極導(dǎo)電層與該第二基體摻雜區(qū)； 一第一重?fù)诫s區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類型，該第一重?fù)诫s區(qū)設(shè)置于該第一基體摻雜區(qū)中；以及一第二重?fù)诫s區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類型，且該第二重?fù)诫s區(qū)設(shè)置于該第二基體摻雜區(qū)中，其中該摻雜區(qū)的摻雜濃度是小于該第一重?fù)诫s區(qū)與該第二重?fù)诫s區(qū)的摻雜濃度，且該摻雜區(qū)的摻雜濃度是大于該外延層的摻雜濃度。
2.如權(quán)利要求1所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一絕緣層，設(shè)置于該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層之間，以將該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層電性隔1 °
3.如權(quán)利要求2所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該摻雜區(qū)是位于該絕緣層正下方的該外延層中。
4.如權(quán)利要求3所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該摻雜區(qū)橫向延伸至所對(duì)應(yīng)的該第一柵極導(dǎo)電層以及該第二柵極導(dǎo)電層下方的該外延層中，且該摻雜區(qū)未與該第一基體摻雜區(qū)以及該第二基體摻雜區(qū)相接觸。
5.如權(quán)利要求1所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一第一源極金屬層以及一第二源極金屬層，設(shè)置該外延層上，該第一源極金屬層電性連接該第一重?fù)诫s區(qū)，且該第二源極金屬層電性連接該第二重?fù)诫s區(qū)。
6.如權(quán)利要求5所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一第一介電層，設(shè)置于該外延層與該第一源極金屬層以及該第二源極金屬層之間。
7.如權(quán)利要求6所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一第一接觸插塞以及一第二接觸插塞，設(shè)置于該第一介電層中，該第一接觸插塞電性連接該第一源極金屬層與該第一重?fù)诫s區(qū)，且該第二接觸插塞電性連接該第二源極金屬層與該第二重?fù)诫s區(qū)。
8.如權(quán)利要求7所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一第一源極接觸摻雜區(qū)以及一第二源極接觸摻雜區(qū)，該第一源極接觸摻雜區(qū)設(shè)置于該第一接觸插塞與該第一基體摻雜區(qū)之間，且該第二源極接觸摻雜區(qū)設(shè)置于該第二接觸插塞與該第二基體摻雜區(qū)之間。
9.如權(quán)利要求7所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一第二介電層，設(shè)置于該第一接觸插塞與該第二源極金屬層之間以及設(shè)置于該第二接觸插塞與該第一源極金屬層之間。
10.如權(quán)利要求1所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，另包括一漏極金屬層，設(shè)置于該基材下。
11.如權(quán)利要求1所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該外延層具有另一第一溝槽，另該第一溝槽設(shè)置于該第一基體摻雜區(qū)相對(duì)于該第一溝槽的另一側(cè)，且該雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件另包括另一第一柵極導(dǎo)電層以及另一第二柵極導(dǎo)電層，設(shè)置于另該第一溝槽中，且另該第一柵極導(dǎo)電層設(shè)置于該第一柵極導(dǎo)電層與另該第二柵極導(dǎo)電層之間。
12.如權(quán)利要求1所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該外延層具有另一第一溝槽，另該第一溝槽設(shè)置于該第二基體摻雜區(qū)相對(duì)于該第一溝槽的另一側(cè)，且該雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件另包括另一第一柵極導(dǎo)電層以及另一第二柵極導(dǎo)電層，設(shè)置于另該第一溝槽中，且另該第二柵極導(dǎo)電層設(shè)置于該第二柵極導(dǎo)電層與另該第一柵極導(dǎo)電層之間。
13.如權(quán)利要求1所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該第一導(dǎo)電類型為N型，且該第二導(dǎo)電類型為P型。
14.一種制作雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的方法，其特征在于，包括，提供一基材以及一設(shè)置于該基材上的外延層，該外延層具有一第一溝槽，且設(shè)置于該第一溝槽的兩側(cè)的該外延層分別具有一第一基體摻雜區(qū)與一第二基體摻雜區(qū)，其中該基材與該外延層具有一第一導(dǎo)電類型，且該第一基體摻雜區(qū)與該第二基體摻雜區(qū)具有一第二導(dǎo)電類型；于該第一溝槽中形成一柵極絕緣層、一第一柵極導(dǎo)電層以及一第二柵極導(dǎo)電層，其中該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層之間具有一第二溝槽，使該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層電性隔離，且暴露出部分該柵極絕緣層；進(jìn)行一第一離子布植工藝，于該第二溝槽下方的該外延層中植入一具有該第一導(dǎo)電類型的第一離子區(qū)；于該第二溝槽中形成一絕緣層；以及進(jìn)行一第二離子布植工藝以及一第一驅(qū)入工藝，分別于該第一基體摻雜區(qū)與該第二基體摻雜區(qū)中形成一第一重?fù)诫s區(qū)與一第二重?fù)诫s區(qū)，且將該第一離子區(qū)擴(kuò)散為一摻雜區(qū)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，用于形成該第二溝槽的一掩模與用于進(jìn)行該第一離子布植工藝的一掩模相同。
16.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，于該第一離子布植工藝與該第二離子布植工藝之間，該方法另包括一第二驅(qū)入工藝，用以擴(kuò)散該第一離子區(qū)。
17.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，另包括于該基材下形成一漏極金屬層。
18.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該外延層具有另一第一溝槽，另該第一溝槽設(shè)置于該第一基體摻雜區(qū)相對(duì)于該第一溝槽的另一側(cè)，且于形成該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層的步驟中，該方法另包括于另該第一溝槽中形成另一第一柵極導(dǎo)電層以及另一第二柵極導(dǎo)電層，且另該第一柵極導(dǎo)電層設(shè)置于該第一柵極導(dǎo)電層與另該第二柵極導(dǎo)電層之間。
19.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該外延層具有另一第一溝槽，另該第一溝槽設(shè)置于該第二基體摻雜區(qū)相對(duì)于該第一溝槽的另一側(cè)，且于形成該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層的步驟中，該方法另包括于另該第一溝槽中形成另一第一柵極導(dǎo)電層以及另一第二柵極導(dǎo)電層，且另該第二柵極導(dǎo)電層設(shè)置于該第二柵極導(dǎo)電層與另該第一柵極導(dǎo)電層之間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件及其制作方法，使雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件包括一具有一第一導(dǎo)電類型且具有一第一溝槽的外延層、一設(shè)置于第一溝槽內(nèi)的一側(cè)壁上的第一柵極導(dǎo)電層、一設(shè)置相對(duì)于第一柵極導(dǎo)電層的第二柵極導(dǎo)電層以及一具有第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)。摻雜區(qū)設(shè)置于第一柵極導(dǎo)電層與第二柵極導(dǎo)電層間的外延層中，且摻雜區(qū)的摻雜濃度是大于外延層的摻雜濃度。借此雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的導(dǎo)通電阻得以降低。
文檔編號(hào)H01L27/088GK102299152SQ201010210220
公開(kāi)日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2010年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月22日
發(fā)明者葉人豪, 林偉捷, 林家福, 陳佳慧 申請(qǐng)人:茂達(dá)電子股份有限公司