專利名稱：超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，尤指一種于源極半導(dǎo)體溝槽周圍結(jié)合至少一個額外摻雜的超級接面的場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的金氧半場效晶體管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor, M0SFET)是一種可以廣泛使用在模擬電路與數(shù)字電路的場效晶體管，諸如中國臺灣專利公報第1328287號「半導(dǎo)體組件及互補式金氧半場效晶體管」發(fā)明專利案與第1323489號「溝渠式功率半導(dǎo)體裝置及其制法」發(fā)明專利案，揭示典型的溝渠型的金氧半場效晶體管結(jié)構(gòu)，該現(xiàn)有的溝渠型的金氧半場效晶體管結(jié)構(gòu)，由于該溝渠磊晶層在于源、汲極間存有順向阻抗偏高與逆向偏壓值偏低的積弊問題與缺點，并沒有明顯改善的成效，致使該金氧半場效晶體管因溫升或逆向偏壓值限制，而不適用于高功率或高電壓的操作場合， 大大限制其產(chǎn)業(yè)的利用價值與經(jīng)濟效益。上述現(xiàn)有的金氧半場效晶體管中的溝渠磊晶層結(jié)構(gòu)，存有順向阻抗偏高與逆向偏壓值偏低的積弊問題與缺點，致使不適用于高功率或高電壓的操作場合。

實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的主要技術(shù)問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其借由源極半導(dǎo)體溝槽周圍結(jié)合至少一層的額外摻雜層結(jié)構(gòu)，形成超級接面，使該源極半導(dǎo)體溝槽、汲極半導(dǎo)體層間具有降低順向偏壓時的阻抗值與具有較高的逆向偏壓值的特性，而讓該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管可大幅降低順向偏壓的溫升與具有逆向偏壓的耐高壓的效果，進一步讓該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管應(yīng)用于高功率與高壓的操作場合。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括一半導(dǎo)體基層；數(shù)個源極半導(dǎo)體溝槽，分別埋設(shè)于該半導(dǎo)體基層中，各源極半導(dǎo)體溝槽上端及下端分別形成一基層與溝渠，于該基層的頂面并形成一第一連接層及第二連接層，該第一連接層與第二連接層頂面并連接一源極電極，該溝渠內(nèi)填充以磊晶半導(dǎo)體材料；至少一額外摻雜層，結(jié)合于各源極半導(dǎo)體溝槽的周圍，形成一超級接面；至少一閘極，連結(jié)于半導(dǎo)體基層頂端與各源極半導(dǎo)體溝槽的基層、第一連接層間；一汲極半導(dǎo)體層，結(jié)合于半導(dǎo)體基層底部。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體基層為N型磊晶基材。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中半導(dǎo)體基層為P-型
嘉晶基材。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的基層為P型摻雜半導(dǎo)體材料。[0010]前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的第一連接層為N+摻雜半導(dǎo)體材料。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的第一連接層為P+摻雜半導(dǎo)體材料。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的第二連接層為P+摻雜半導(dǎo)體材料。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的第二連接層為N+摻雜半導(dǎo)體材料。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的溝渠內(nèi)填充P-型磊晶半導(dǎo)體材料。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中源極半導(dǎo)體溝槽的溝渠內(nèi)填充N型磊晶半導(dǎo)體材料。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中額外摻雜層為N型摻雜半導(dǎo)體。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中額外摻雜層為P型摻雜半導(dǎo)體。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中汲極半導(dǎo)體層為N+摻雜半導(dǎo)體。前述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其中汲極半導(dǎo)體層為P+摻雜半導(dǎo)體。本實用新型是在一種超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括一半導(dǎo)體基層、數(shù)個源極半導(dǎo)體溝槽、至少一額外摻雜層、至少一閘極及一汲極半導(dǎo)體層，該源極半導(dǎo)體溝槽埋設(shè)于該半導(dǎo)體基層中，該額外摻雜層以驅(qū)入及埋設(shè)通道方式結(jié)合于該源極半導(dǎo)體溝槽的周圍，該閘極連結(jié)于半導(dǎo)體基層頂端與各源極半導(dǎo)體溝槽間，該汲極半導(dǎo)體層結(jié)合于半導(dǎo)體基層底部，借由該額外摻雜層形成源極半導(dǎo)體溝槽與汲極半導(dǎo)體層間的超級接面，使該源極半導(dǎo)體溝槽、汲極半導(dǎo)體層間降低順向偏壓時的阻抗值與具有較高的逆向偏壓值。本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的功效，在于借由該源極半導(dǎo)體溝槽周圍結(jié)合至少一層的額外摻雜層結(jié)構(gòu)，形成超級接面，使該源極半導(dǎo)體溝槽、汲極半導(dǎo)體層間具有降低順向偏壓時的阻抗值與具有較高的逆向偏壓值的特性，而讓該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管可大幅降低順向偏壓的溫升與具有逆向偏壓的耐高壓的效果，進一步讓該金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管應(yīng)用于高功率與高壓的操作場合。
以下結(jié)合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。圖I為本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)圖；圖2為一剖視圖，顯示本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)于順向偏壓的狀態(tài)；[0025]圖3為一剖視圖，顯示本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)于逆向偏壓的狀態(tài)；圖4為本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的實際實驗曲線圖。圖中標(biāo)號說明100超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管10半導(dǎo)體基層20源極半導(dǎo)體溝槽21基層211第一連接層212第二連接層213源極電極22溝渠30額外摻雜層40閘極50汲極半導(dǎo)體層V 閘極電壓值A(chǔ) 汲極電流值
具體實施方式
請參閱圖I所示，本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100，包括一半導(dǎo)體基層10，該半導(dǎo)體基層10可以為N型磊晶(Nepi.)或P-型磊晶基材構(gòu)成，在本實用新型中以N型嘉晶為例。數(shù)個源極半導(dǎo)體溝槽20，分別埋設(shè)于該半導(dǎo)體基層10中，各源極半導(dǎo)體溝槽20上端及下端分別形成一基層21與溝渠22，該基層21為P型摻雜半導(dǎo)體材料構(gòu)成，于該基層21的頂面并形成一第一連接層211及第二連接層212，該第一連接層211可以為N+或P+摻雜半導(dǎo)體材料構(gòu)成，在本實用新型中以N+摻雜半導(dǎo)體材料為例，該第二連接層212可以為P+或N+摻雜半導(dǎo)體材料構(gòu)成，在本實用新型中以P+摻雜半導(dǎo)體材料為例，該第一連接層211與第二連接層212頂面并連接一源極電極213，以形成超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100的源極，該溝渠22內(nèi)填充以P-型磊晶或N型磊晶半導(dǎo)體材料，在本實用新型中以P-型嘉晶為例。至少一額外摻雜層30，為N型摻雜半導(dǎo)體或P型摻雜半導(dǎo)體構(gòu)成，在本實用新型中以高濃度N型摻雜半導(dǎo)體為例，該額外摻雜層30以驅(qū)入及埋設(shè)通道方式結(jié)合于各源極半導(dǎo)體溝槽20的周圍，在本實用新型中以結(jié)合于溝渠22兩側(cè)。至少一閘極40連結(jié)于半導(dǎo)體基層10頂端與各源極半導(dǎo)體溝槽20的基層21、第一連接層211間，為超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100的閘極。一汲極半導(dǎo)體層50結(jié)合于半導(dǎo)體基層10底部，該汲極半導(dǎo)體層50可以為N+或P+摻雜半導(dǎo)體材料構(gòu)成，在本實用新型中以N+摻雜半導(dǎo)體材料構(gòu)成，形成該超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100的汲極。上述本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100以N型通道的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)為例，其結(jié)構(gòu)當(dāng)可以為P型通道的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。請再配合圖2所示，顯示本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100于順向偏壓時的狀態(tài)，其中，該電流路徑由源極半導(dǎo)體溝槽20的源極電極213經(jīng)第一連接層211、半導(dǎo)體基層10、額外摻雜層30流向汲極半導(dǎo)體層50，如圖2中箭頭方向所示，該額外摻雜層30形成該源極半導(dǎo)體溝槽20與汲極半導(dǎo)體層50間的超級接面，以于順向偏壓狀念下，可以借由該額外摻雜層30形成額外導(dǎo)通路徑，并借以降低順向偏壓的阻抗值。請再參閱圖3所示，顯示本實新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100于逆向偏壓的狀態(tài)，其中，該額外摻雜層30與源極半導(dǎo)體溝槽20的溝渠22間形成PN接面反向偏壓，造成空乏區(qū)擴張，借由此空乏區(qū)擴張完全阻止反向電流通路，如圖3中的箭頭方向與“X”型記號所示，而令該源極半導(dǎo)體溝槽20與汲極半導(dǎo)體層50間具有較高的逆向偏壓值。以上圖2及圖3所示的本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100，于N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的順向偏壓及逆向偏壓的操作型態(tài)，當(dāng)可類推適用于如N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的順向偏壓及逆向偏壓的操作，所不同之處，為其載體由電流變成電洞，且同樣具有降低順向偏壓的阻抗值與具有較高的逆向偏·壓值的特性。請再配合圖4所示，為本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100的實際實驗曲線圖，其中，該橫向軸為閘極40的閘極電壓值V，單位為伏特，該縱向軸為汲極電流值A(chǔ)，單位為安培/微米，由該曲線C可看出本實用新型的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管100確具有順向偏壓時阻抗值低與逆向偏壓時具有較高的逆向偏壓值的特性。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 一半導(dǎo)體基層； 數(shù)個源極半導(dǎo)體溝槽，分別埋設(shè)于該半導(dǎo)體基層中，各源極半導(dǎo)體溝槽上端及下端分別形成一基層與溝渠，于該基層的頂面并形成一第一連接層及第二連接層，該第一連接層與第二連接層頂面并連接一源極電極，該溝渠內(nèi)填充以磊晶半導(dǎo)體材料； 至少一額外摻雜層，結(jié)合于各源極半導(dǎo)體溝槽的周圍，形成一超級接面； 至少一閘極，連結(jié)于半導(dǎo)體基層頂端與各源極半導(dǎo)體溝槽的基層、第一連接層間； 一汲極半導(dǎo)體層，結(jié)合于半導(dǎo)體基層底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體基層為N型磊晶基材。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體基層為P-型磊晶基材。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的基層為P型摻雜半導(dǎo)體材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的第一連接層為N+摻雜半導(dǎo)體材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的第一連接層為P+摻雜半導(dǎo)體材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的第二連接層為P+摻雜半導(dǎo)體材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的第二連接層為N+摻雜半導(dǎo)體材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的溝渠內(nèi)填充P-型磊晶半導(dǎo)體材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源極半導(dǎo)體溝槽的溝渠內(nèi)填充N型磊晶半導(dǎo)體材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述額外摻雜層為N型摻雜半導(dǎo)體。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述額外摻雜層為P型摻雜半導(dǎo)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述汲極半導(dǎo)體層為N+摻雜半導(dǎo)體。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述汲極半導(dǎo)體層為P+摻雜半導(dǎo)體。
專利摘要一種超級接面金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括一半導(dǎo)體基層；數(shù)個源極半導(dǎo)體溝槽，分別埋設(shè)于半導(dǎo)體基層中，各源極半導(dǎo)體溝槽上端及下端分別形成一基層與溝渠，于基層的頂面形成一第一連接層及第二連接層；至少一額外摻雜層，結(jié)合于各源極半導(dǎo)體溝槽的周圍，形成一超級接面；至少一閘極，連結(jié)于半導(dǎo)體基層頂端與各源極半導(dǎo)體溝槽的基層、第一連接層間；一汲極半導(dǎo)體層，結(jié)合于半導(dǎo)體基層底部。本實用新型使源極半導(dǎo)體溝槽、汲極半導(dǎo)體層間具有降低順向偏壓時的阻抗值與具有較高的逆向偏壓值的特性，讓金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管可大幅降低順向偏壓的溫升與具有逆向偏壓的耐高壓的效果。
文檔編號H01L29/06GK202434527SQ201120557599
公開日2012年9月12日 申請日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月15日
發(fā)明者李永忠, 潘宗銘, 魏拯華 申請人:臺灣半導(dǎo)體股份有限公司