半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明揭露一種半導(dǎo)體裝置及其制造方法，其中，所述裝置包括一基板，其具有一主動(dòng)區(qū)及位于主動(dòng)區(qū)內(nèi)的一場(chǎng)板區(qū)及一基體區(qū)，其中基體區(qū)位于場(chǎng)板區(qū)的一第一側(cè)。至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)位于基體區(qū)的基板內(nèi)。至少一源極摻雜區(qū)位于基體區(qū)的基板內(nèi)，其中源極摻雜區(qū)圍繞溝槽式柵極結(jié)構(gòu)。一漏極摻雜區(qū)位于場(chǎng)板區(qū)的一第二側(cè)的基板內(nèi)，其中第二側(cè)相對(duì)于第一側(cè)，且其中從一上視方向來(lái)看，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向。
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置，特別為有關(guān)于一種具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]聞壓兀件技術(shù)應(yīng)用于聞電壓與聞功率的集成電路，傳統(tǒng)的功率晶體管為了達(dá)到聞耐壓及高電流，驅(qū)動(dòng)電流的流動(dòng)由平面方向發(fā)展為垂直方向。目前發(fā)展出具有溝槽式柵極(trench gate)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor fieldeffect transistor, MOSFET),能夠有效地降低導(dǎo)通電阻,且具有較大電流處理能力。
[0003]圖1為現(xiàn)有的具有溝槽式柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的平面示意圖。該金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括:基板500、位于基板500內(nèi)的漏極(drain)摻雜區(qū)510、溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520及源極(source)摻雜區(qū)530。源極摻雜區(qū)530位于溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的兩側(cè)，且源極摻雜區(qū)530與溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520彼此相連。源極摻雜區(qū)530及溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520具有相同長(zhǎng)度，而溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的深度大于源極摻雜區(qū)530的深度。從上視方向來(lái)看，源極摻雜區(qū)530及溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的長(zhǎng)度的延伸方向皆平行于漏極摻雜區(qū)510的長(zhǎng)度的延伸方向。該金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的驅(qū)動(dòng)電流從漏極摻雜區(qū)510朝向源極摻雜區(qū)530及溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的方向流動(dòng)，且沿著溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的側(cè)壁向上流向源極摻雜區(qū)530，因此從上視方向來(lái)看，該金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極通道寬度w為溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的長(zhǎng)度。
[0004]在固定的柵極通道長(zhǎng)度下，驅(qū)動(dòng)電流的大小與上述柵極通道寬度成正比。然而，若柵極通道寬度增加，則會(huì)增加溝槽式柵極結(jié)構(gòu)520的長(zhǎng)度，進(jìn)而增加半導(dǎo)體裝置的尺寸。
[0005]因此，有必要尋求一種新穎的具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置及其制造方法，其能夠解決或改善上述的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體裝置，包括一基板，其具有一主動(dòng)區(qū)及位于主動(dòng)區(qū)內(nèi)的一場(chǎng)板區(qū)及一基體區(qū)，其中基體區(qū)位于場(chǎng)板區(qū)的一第一側(cè)。至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)位于基體區(qū)的基板內(nèi)。至少一源極摻雜區(qū)位于基體區(qū)的基板內(nèi)，其中源極摻雜區(qū)圍繞溝槽式柵極結(jié)構(gòu)。一漏極摻雜區(qū)位于場(chǎng)板區(qū)的一第二側(cè)的基板內(nèi)，其中第二側(cè)相對(duì)于第一側(cè)，且其中從一上視方向來(lái)看，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向。
[0007]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括提供一基板，其具有一主動(dòng)區(qū)及位于主動(dòng)區(qū)內(nèi)的一場(chǎng)板區(qū)及一基體區(qū)，其中基體區(qū)位于場(chǎng)板區(qū)的一第一側(cè)。在基體區(qū)的基板內(nèi)形成至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)及至少一源極摻雜區(qū)，其中源極摻雜區(qū)圍繞溝槽式柵極結(jié)構(gòu)。在場(chǎng)板區(qū)的一第二側(cè)的基板內(nèi)形成一漏極摻雜區(qū)，其中第二側(cè)相對(duì)于第一側(cè)，且其中從一上視方向來(lái)看，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向大體上垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向，且半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度為單一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)時(shí)，能夠通過(guò)增加少部分的裝置面積，大幅提高溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的柵極通道寬度，進(jìn)而提升驅(qū)動(dòng)電流及改善導(dǎo)通電阻；另外，由于半導(dǎo)體裝置內(nèi)能夠形成彼此間隔排列的多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，因此可在增加少部分的裝置面積的情況下，再進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)電流及改善導(dǎo)通電阻，并有效增加裝置面積的使用效率；更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，能夠在相同的所需驅(qū)動(dòng)電流下，縮小柵極結(jié)構(gòu)的尺寸且增加裝置面積的使用效率，進(jìn)而縮小半導(dǎo)體裝置的尺寸。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0010]圖1為現(xiàn)有的具有溝槽式柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的平面示意圖。
[0011]圖2A及圖3A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法的平面示意圖。
[0012]圖2B為沿著圖2A中的剖線2B-2B’的剖面示意圖。
[0013]圖2C為沿著圖2A中的剖線2C-2C’的剖面示意圖。
[0014]圖3B為沿著圖3A中的剖線3B-3B’的剖面示意圖。
[0015]圖3C為沿著圖3A中的剖線3C-3C’的剖面示意圖。
[0016]附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明:
[0017]10主動(dòng)區(qū)
[0018]20場(chǎng)板區(qū)
[0019]30基體區(qū)
[0020]50驅(qū)動(dòng)電流
[0021]100、500 基板
[0022]110埋入氧化層
[0023]120 硅層
[0024]200、520溝槽式柵極結(jié)構(gòu)
[0025]210 溝槽
[0026]220介電層
[0027]230柵極電極層
[0028]240場(chǎng)氧化層
[0029]250場(chǎng)板電極
[0030]300、530源極摻雜區(qū)
[0031]400、510漏極摻雜區(qū)
[0032]W、w柵極通道寬度

【具體實(shí)施方式】
[0033]以下說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法的制作與使用。然而，可輕易了解本發(fā)明實(shí)施例提供許多合適的發(fā)明概念而可實(shí)施于廣泛的各種特定背景。所揭示的特定實(shí)施例僅僅用于說(shuō)明以特定方法制作及使用本發(fā)明，并非用以局限本發(fā)明的范圍。再者，在本發(fā)明實(shí)施例的圖式及說(shuō)明內(nèi)容中是使用相同的標(biāo)號(hào)來(lái)表示相同或相似的部件。
[0034]以下配合圖3A至圖3C說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置，其中圖3A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的平面示意圖，圖3B為沿著圖3A中的剖線3B-3B’的剖面示意圖，且圖3C為沿著圖3A中的剖線3C-3C’的剖面示意圖。
[0035]具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置包括:一基板100、至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200、至少一源極摻雜區(qū)300以及一漏極摻雜區(qū)400?；?00具有一主動(dòng)區(qū)10及位于主動(dòng)區(qū)10內(nèi)的一場(chǎng)板(field plate)區(qū)20及一基體區(qū)30,其中基體區(qū)30位于場(chǎng)板區(qū)20的一第一側(cè)。在本實(shí)施例中，基板100可為絕緣層上覆硅(silicon on insulator, SOI)基底，且基板100內(nèi)包括一埋入氧化層(buried oxide，B0X) 110及其上的一硅層120，如圖3B及圖3C所不。在其他實(shí)施例中，基板100可為單晶娃基底、外延(epitaxy)娃基底、娃錯(cuò)基底、化合物半導(dǎo)體基底或其他常用的半導(dǎo)體基板。在本實(shí)施例中，基板100的導(dǎo)電類型為η型，但并不限定于此。在其他實(shí)施例中，基板100的導(dǎo)電類型也可為ρ型，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇其導(dǎo)電類型。
[0036]至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200位于基體區(qū)30的基板100內(nèi)，且包括一介電層220及一柵極電極層230。介電層220順應(yīng)性地位于基板100內(nèi)的一溝槽210內(nèi)，且柵極電極層230位于介電層220上，并填滿溝槽210，如圖3Β及圖3C所示。介電層220可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、其組合或其他合適的柵極介電材料。柵極電極層230可包括硅、多晶硅(poly silicon)或其他導(dǎo)電材料。在本實(shí)施例中，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200為一長(zhǎng)條狀柱體，且長(zhǎng)條狀柱體的底面具有圓角矩形的外形，如圖3A所示。在其他實(shí)施例中，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面可具有橢圓形、矩形或多邊形的外形(未繪示)。
[0037]源極摻雜區(qū)300位于基體區(qū)30的基板100內(nèi)，其中源極摻雜區(qū)300圍繞溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，如圖3A所示。在本實(shí)施例中，源極摻雜區(qū)300的導(dǎo)電類型為η型，但并不限定于此。在其他實(shí)施例中，源極摻雜區(qū)300的導(dǎo)電類型也可為ρ型，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇其導(dǎo)電類型，例如，源極摻雜區(qū)300可包括ρ型摻雜物(例如，硼或氟化硼)或η型摻雜物(例如，磷或砷)。在本實(shí)施例中，從上視方向來(lái)看，源極摻雜區(qū)300的邊緣與溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的邊緣具有相同的外形，如圖3Α所示。在其他實(shí)施例中，源極摻雜區(qū)300的邊緣與溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的邊緣可具有不同的外形(未繪示)。
[0038]在一實(shí)施例中，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置可包括多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200及對(duì)應(yīng)的多個(gè)源極摻雜區(qū)300，且溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200彼此間隔排列。舉例來(lái)說(shuō)，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置包括彼此間隔排列的兩個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200及對(duì)應(yīng)的兩個(gè)源極摻雜區(qū)300，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200彼此可具有相同的外形，如圖3Α所示。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200彼此可具有不同的外形(未繪示)。在其他實(shí)施例中，兩個(gè)以上的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200中可具有相同或不同的外形的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，且相鄰的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200之間可具有相同或不同的間距?？梢岳斫獾氖?，圖3Α至圖3C中溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200及對(duì)應(yīng)的源極摻雜區(qū)300的數(shù)量及外形僅作為范例說(shuō)明，并不限定于此，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200及對(duì)應(yīng)的源極摻雜區(qū)300的實(shí)際數(shù)量及外形取決于設(shè)計(jì)需求。
[0039]漏極摻雜區(qū)400位于場(chǎng)板區(qū)20的一第二側(cè)的基板100內(nèi)，其中第二側(cè)相對(duì)于第一偵牝即漏極摻雜區(qū)400與具有溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200及源極摻雜區(qū)300的基體區(qū)30分別位于場(chǎng)板區(qū)20相對(duì)的兩側(cè)。每一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200與漏極摻雜區(qū)400之間具有相同的間距。在本實(shí)施例中，漏極摻雜區(qū)400的導(dǎo)電類型為ρ型，但并不限定于此。在其他實(shí)施例中，漏極摻雜區(qū)400的導(dǎo)電類型也可為η型，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇其導(dǎo)電類型，例如，漏極摻雜區(qū)400可包括ρ型摻雜物(例如，硼或氟化硼)或η型摻雜物(例如，磷或砷)。在本實(shí)施例中，從上視方向來(lái)看，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)度的延伸方向(即，X方向)大體上垂直于漏極摻雜區(qū)400的長(zhǎng)度的延伸方向(即，Υ方向)，如圖3Α所示。
[0040]在本實(shí)施例中，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置更包括一場(chǎng)氧化層240 (例如，硅局部氧化(local oxidat1n of silicon, LOCOS)結(jié)構(gòu))以及一場(chǎng)板電極250。場(chǎng)氧化層240位于場(chǎng)板區(qū)20內(nèi)的基板100內(nèi)，且突出于基板100上，場(chǎng)板電極250位于場(chǎng)氧化層240上，且延伸至基板100上，如圖3A及圖3B所示。
[0041 ] 具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動(dòng)電流50從漏極摻雜區(qū)400通過(guò)場(chǎng)氧化層240下方，且沿著至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁向上流向?qū)?yīng)的至少一源極摻雜區(qū)300 (如圖3B的箭號(hào)所示)。在本實(shí)施例中，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度W為溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)，如圖3A所示。
[0042]現(xiàn)有的具有溝槽式柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管僅具有一個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)500，且溝槽式柵極結(jié)構(gòu)500的長(zhǎng)度的延伸方向平行于漏極摻雜區(qū)510的長(zhǎng)度的延伸方向，如圖1所示。此具有溝槽式柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極通道寬度w為溝槽式柵極結(jié)構(gòu)500的長(zhǎng)度，若增加?xùn)艠O通道寬度w，則會(huì)等比例地增加半導(dǎo)體裝置的面積。
[0043]相較于現(xiàn)有的具有溝槽式柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置具有單一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200或多個(gè)彼此間隔的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，且溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)度的延伸方向大體上垂直于漏極摻雜區(qū)400的長(zhǎng)度的延伸方向，半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度W則為單一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)或多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)的總和。
[0044]由此可知，相較于長(zhǎng)度的延伸方向平行于漏極摻雜區(qū)的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，在固定的裝置面積下，將溝槽式柵極結(jié)構(gòu)配置為其長(zhǎng)度的延伸方向大體上垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向時(shí)，半導(dǎo)體裝置內(nèi)能夠形成彼此間隔排列的多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，使得柵極通道寬度增加為多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)的總和，因此可有效地利用裝置面積，進(jìn)而提升驅(qū)動(dòng)電流。
[0045]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向大體上垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向，且半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度W為單一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)時(shí)，能夠通過(guò)增加少部分的裝置面積，大幅提高溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的柵極通道寬度，進(jìn)而提升驅(qū)動(dòng)電流及改善導(dǎo)通電阻。另外，由于半導(dǎo)體裝置內(nèi)能夠形成彼此間隔排列的多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，因此可在增加少部分的裝置面積的情況下，再進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)電流及改善導(dǎo)通電阻，并有效增加裝置面積的使用效率。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，能夠在相同的所需驅(qū)動(dòng)電流下，縮小柵極結(jié)構(gòu)的尺寸且增加裝置面積的使用效率，進(jìn)而縮小半導(dǎo)體裝置的尺寸。
[0046]以下配合圖2A至圖2C及圖3A至圖3C說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中圖2A及圖3A為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的制造方法的平面示意圖，且其中圖2B為沿著圖2A中的剖線2B-2B’的剖面示意圖，圖2C為沿著圖2A中的剖線2C-2C’的剖面示意圖，圖3B為沿著圖3A中的剖線3B-3B’的剖面示意圖，且圖3C為沿著圖3A中的剖線3C-3C’的剖面示意圖。
[0047]請(qǐng)參照?qǐng)D2A至圖2C，提供一基板100，其具有一主動(dòng)區(qū)10及位于主動(dòng)區(qū)10內(nèi)的一場(chǎng)板區(qū)20及一基體區(qū)30，其中基體區(qū)30位于場(chǎng)板區(qū)20的一第一側(cè)。在本實(shí)施例中，基板100可為絕緣層上覆娃基底,且基板100內(nèi)包括一埋入氧化層110及其上的一娃層120,如圖2B及圖3C所示。在其他實(shí)施例中，基板100可為單晶硅基底、外延硅基底、硅鍺基底、化合物半導(dǎo)體基底或其他常用的半導(dǎo)體基板。在本實(shí)施例中，基板100的導(dǎo)電類型為η型，但并不限定于此。在其他實(shí)施例中，基板100的導(dǎo)電類型也可為ρ型，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇其導(dǎo)電類型。
[0048]可通過(guò)沉積工藝及光刻蝕刻工藝，在基板100上形成圖案化的一硬式掩膜層(未繪示)，例如氮化硅層，以暴露出場(chǎng)板區(qū)20的基板100。接著，進(jìn)行氧化成長(zhǎng)工藝，以在場(chǎng)板區(qū)20的基板100內(nèi)形成場(chǎng)氧化層240 (例如，硅局部氧化結(jié)構(gòu))，且突出于基板100上。
[0049]接著，在去除硬式掩膜層之后，可通過(guò)沉積工藝及光刻蝕刻工藝，在基板100上形成圖案化的另一硬式掩膜層(未繪示)，以暴露出場(chǎng)板區(qū)20的第一側(cè)的基板100。接著，進(jìn)行蝕刻工藝(例如，干蝕刻工藝、濕蝕刻工藝、電漿蝕刻工藝、反應(yīng)性離子蝕刻工藝或其他常用的蝕刻工藝)，在場(chǎng)板區(qū)20的第一側(cè)(即，基體區(qū)30)的基板100內(nèi)形成至少一溝槽210。舉例來(lái)說(shuō)，在基板100內(nèi)形成兩個(gè)溝槽210。接著，在去除硬式掩膜層之后，可通過(guò)沉積工藝(例如，原子層沉積(atomic layer deposit1n,ALD)工藝、化學(xué)氣相沉積(chemicalvapor deposit1n,CVD)工藝、物理氣相沉積(physical vapor deposit1n,PVD)工藝、熱氧化工藝或其他適合的工藝)，將介電材料順應(yīng)性地沉積于每一溝槽210內(nèi)，以對(duì)應(yīng)形成一介電層220，作為柵極介電層。介電層220可包括氧化物、氮化物、氮氧化物、其組合或其他合適的柵極介電材料。
[0050]接著，可通過(guò)沉積工藝(例如，物理氣相沉積工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝、濺鍍工藝或涂布工藝)，在每一介電層220上沉積一導(dǎo)電材料，并填滿對(duì)應(yīng)的溝槽210，以形成柵極電極層230，進(jìn)而在基體區(qū)30的基板100內(nèi)形成兩個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，如圖2B及圖2C所示。柵極電極層230可包括硅、多晶硅或其他導(dǎo)電材料。另外，也可通過(guò)沉積工藝，在場(chǎng)氧化層240上形成一場(chǎng)板電極250，且延伸至基板100上，如圖2A及圖2B所
/j、l Ο
[0051]在本實(shí)施例中，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200為一長(zhǎng)條狀柱體，且長(zhǎng)條狀柱體的底面具有圓角矩形的外形，如圖2Α所示。在其他實(shí)施例中，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面可具有橢圓形、矩形或多邊形的外形(未繪示)。
[0052]在一實(shí)施例中，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置可包括彼此間隔排列的多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200。舉例來(lái)說(shuō)，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置包括彼此間隔排列的兩個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，且溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200彼此可具有相同的外形，如圖2Α所示。在另一實(shí)施例中，兩個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200彼此可具有不同的外形(未繪示)。在其他實(shí)施例中，兩個(gè)以上的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200中可具有相同或不同的外形的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，且相鄰的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200之間可具有相同或不同的間距?？梢岳斫獾氖?，圖2Α至圖2C中溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的數(shù)量及外形僅作為范例說(shuō)明，并不限定于此，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的實(shí)際數(shù)量及外形取決于設(shè)計(jì)需求。
[0053]請(qǐng)參照?qǐng)D3A至圖3C，可通過(guò)摻雜工藝(例如，離子注入工藝)，在基體區(qū)30的基板100內(nèi)形成多個(gè)源極摻雜區(qū)300，其中一個(gè)源極摻雜區(qū)300對(duì)應(yīng)圍繞一個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200，如圖3A所示。在本實(shí)施例中，源極摻雜區(qū)300的導(dǎo)電類型為η型，但并不限定于此。在其他實(shí)施例中，源極摻雜區(qū)300的導(dǎo)電類型也可為ρ型，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇其導(dǎo)電類型，例如，通過(guò)ρ型摻雜物(例如，硼或氟化硼)、η型摻雜物(例如，磷或砷)及/或其組合進(jìn)行摻雜工藝。在本實(shí)施例中，從上視方向來(lái)看，源極摻雜區(qū)300的邊緣與溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的邊緣具有相同的外形，如圖3Α所示。在其他實(shí)施例中，源極摻雜區(qū)300的邊緣與溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的邊緣可具有不同的外形(未繪示)。
[0054]可通過(guò)摻雜工藝(例如，離子注入工藝)，在場(chǎng)板區(qū)20的一第二側(cè)的基板100內(nèi)形成一漏極摻雜區(qū)400，其中第二側(cè)相對(duì)于第一側(cè)，即漏極摻雜區(qū)400與具有溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200及源極摻雜區(qū)300的基體區(qū)30分別位于場(chǎng)板區(qū)20相對(duì)的兩側(cè)。在本實(shí)施例中，漏極摻雜區(qū)400的導(dǎo)電類型為ρ型，但并不限定于此。在其他實(shí)施例中，漏極摻雜區(qū)400的導(dǎo)電類型也可為η型，且可根據(jù)設(shè)計(jì)需要選擇其導(dǎo)電類型，例如，通過(guò)ρ型摻雜物(例如，硼或氟化硼)、η型摻雜物(例如，磷或砷)及/或其組合進(jìn)行摻雜工藝。每一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200與漏極摻雜區(qū)400之間具有相同的間距。在本實(shí)施例中，從上視方向來(lái)看，溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)度的延伸方向(即，X方向)大體上垂直于漏極摻雜區(qū)400的長(zhǎng)度的延伸方向(即，Υ方向)，如圖3Α所示。
[0055]具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的驅(qū)動(dòng)電流50從漏極摻雜區(qū)400通過(guò)場(chǎng)氧化層240下方，且沿著至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁向上流向?qū)?yīng)的至少一源極摻雜區(qū)300 (如圖3Β的箭號(hào)所示)。在本實(shí)施例中，具有溝槽式柵極的半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度W為單一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)或多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)200的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)的總和。
[0056]相較于長(zhǎng)度的延伸方向平行于漏極摻雜區(qū)的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，在固定的裝置面積下，將溝槽式柵極結(jié)構(gòu)配置為其長(zhǎng)度的延伸方向大體上垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向時(shí)，半導(dǎo)體裝置內(nèi)能夠形成彼此間隔排列的多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，使得柵極通道寬度增加為多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)的總和，因此可有效地利用裝置面積，進(jìn)而提升驅(qū)動(dòng)電流。
[0057]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，當(dāng)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向大體上垂直于漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向，且半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度W為單一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條狀柱體的底面的1/2周長(zhǎng)時(shí)，能夠通過(guò)增加少部分的裝置面積，大幅提高溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的柵極通道寬度，進(jìn)而提升驅(qū)動(dòng)電流及改善導(dǎo)通電阻。另外，由于半導(dǎo)體裝置內(nèi)能夠形成彼此間隔排列的多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，因此可在增加少部分的裝置面積的情況下，再進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)電流及改善導(dǎo)通電阻，并有效增加裝置面積的使用效率。更進(jìn)一步來(lái)說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，能夠在相同的所需驅(qū)動(dòng)電流下，縮小柵極結(jié)構(gòu)的尺寸且增加裝置面積的使用效率，進(jìn)而縮小半導(dǎo)體裝置的尺寸。
[0058]本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置及其制造方法可應(yīng)用于橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(laterally diffused metal oxide semiconductor, LDMOS)、N 型通道絕緣柵極雙極性晶體管(N-channel insulated gate bipolar transistor, NIGBT)等各種低電壓、高電壓及極高電壓的元件。
[0059]雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可更動(dòng)與組合上述各種實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括: 一基板，具有一主動(dòng)區(qū)及位于所述主動(dòng)區(qū)內(nèi)的一場(chǎng)板區(qū)及一基體區(qū)，其中所述基體區(qū)位于所述場(chǎng)板區(qū)的一第一側(cè)； 至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)，位于所述基體區(qū)的所述基板內(nèi)； 至少一源極摻雜區(qū)，位于所述基體區(qū)的所述基板內(nèi)，其中所述至少一源極摻雜區(qū)圍繞所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)；以及 一漏極摻雜區(qū)，位于所述場(chǎng)板區(qū)的一第二側(cè)的所述基板內(nèi)，其中所述第二側(cè)相對(duì)于所述第一側(cè)，且其中從一上視方向來(lái)看，所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向垂直于所述漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)為一長(zhǎng)條狀柱體，且所述柱體的一底面具有橢圓形、圓角矩形、矩形或多邊形的外形，且其中所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)包括一柵極電極層，且所述半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度為所述底面的1/2周長(zhǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置包括多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的多個(gè)源極摻雜區(qū)，且所述溝槽式柵極結(jié)構(gòu)彼此間隔排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述溝槽式柵極結(jié)構(gòu)之間具有相同的間距，且每一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)與所述漏極摻雜區(qū)之間具有相同的間距。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述溝槽式柵極結(jié)構(gòu)之間具有不同的間距，且每一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)與所述漏極摻雜區(qū)之間具有相同的間距。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于，所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)包括: 一介電層，位于所述基板內(nèi)的至少一溝槽內(nèi)；以及 一柵極電極層，位于所述介電層上，且填滿所述至少一溝槽，且其中所述半導(dǎo)體裝置更包括: 一場(chǎng)氧化層，位于所述場(chǎng)板區(qū)內(nèi)；以及 一場(chǎng)板電極，位于所述場(chǎng)氧化層上，且延伸至所述基體區(qū)的所述基板上。
7.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，包括: 提供一基板，所述基板具有一主動(dòng)區(qū)及位于所述主動(dòng)區(qū)內(nèi)的一場(chǎng)板區(qū)及一基體區(qū)，其中所述基體區(qū)位于所述場(chǎng)板區(qū)的一第一側(cè)； 在所述基體區(qū)的所述基板內(nèi)形成至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)及至少一源極摻雜區(qū)，其中所述至少一源極摻雜區(qū)圍繞所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)；以及 在所述場(chǎng)板區(qū)的一第二側(cè)的所述基板內(nèi)形成一漏極摻雜區(qū)，其中所述第二側(cè)相對(duì)于所述第一側(cè)，且其中從一上視方向來(lái)看，所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度的延伸方向垂直于所述漏極摻雜區(qū)的長(zhǎng)度的延伸方向。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)為一長(zhǎng)條狀柱體，且所述柱體的一底面具有橢圓形、圓角矩形、矩形或多邊形的外形，且其中所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)包括一柵極電極層，且所述半導(dǎo)體裝置的柵極通道寬度為所述底面的1/2周長(zhǎng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體裝置包括多個(gè)溝槽式柵極結(jié)構(gòu)及對(duì)應(yīng)的多個(gè)源極摻雜區(qū)，且所述溝槽式柵極結(jié)構(gòu)彼此間隔排列。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述溝槽式柵極結(jié)構(gòu)之間具有相同的間距，且每一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)與所述漏極摻雜區(qū)之間具有相同的間距。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述溝槽式柵極結(jié)構(gòu)之間具有不同的間距，且每一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)與所述漏極摻雜區(qū)之間具有相同的間距。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成所述至少一溝槽式柵極結(jié)構(gòu)的步驟包括: 在所述場(chǎng)板區(qū)的所述第一側(cè)的所述基板內(nèi)形成至少一溝槽； 在所述至少一溝槽內(nèi)形成一介電層；以及 在所述介電層上形成一柵極電極層，以填滿所述至少一溝槽，且其中所述半導(dǎo)體裝置的制造方法更包括: 在所述場(chǎng)板區(qū)內(nèi)形成一場(chǎng)氧化層；以及 在所述場(chǎng)氧化層上形成一場(chǎng)板電極，且延伸至所述基體區(qū)的所述基板上。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104425595SQ201310368556
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】張雄世, 張睿鈞 申請(qǐng)人:世界先進(jìn)積體電路股份有限公司