半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，特別是關(guān)于一種包括絕緣柵雙極晶體管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓電源集成電路(high voltage power IC)是應(yīng)用于切換式電源供應(yīng)器(SMPS)、照明、馬達(dá)控制及電漿驅(qū)動(dòng)等領(lǐng)域。更高的效率、更佳的可靠度、更好的應(yīng)變性以及系統(tǒng)級(jí)成本的降低是為人所追求。側(cè)向式IGBT被廣泛地用于電源集成電路技術(shù)。側(cè)向式IGBT結(jié)合了雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(DMOS)及雙極晶體管二者的優(yōu)點(diǎn)，例如高輸入阻抗及良好的柵極控制(DM0S的優(yōu)點(diǎn))，以及在低的導(dǎo)通狀態(tài)壓降下具有高的電流電平(雙極晶體管的優(yōu)點(diǎn))。此外，側(cè)向式IGBT比起DMOS具有更低的導(dǎo)通狀態(tài)電阻(Ron)，因此減少導(dǎo)通狀態(tài)損失(on-state losses)。多通道側(cè)向式IGBT因其具有更多的通道而使得順向壓降降低。垂直式IGBT相較于側(cè)向式IGBT具有更低的導(dǎo)通狀態(tài)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在本說(shuō)明書中，提供一種包括改良式IGBT的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0004]根據(jù)一實(shí)施例，一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一基板、一第一摻雜區(qū)、一第一阱、一第二摻雜區(qū)、多個(gè)第一重?fù)诫s區(qū)、多個(gè)導(dǎo)電體及多個(gè)介電質(zhì)、一第二重?fù)诫s區(qū)、一第三重?fù)诫s區(qū)、一第四重?fù)诫s區(qū)、以及一第一柵電極及一第一柵介電質(zhì)。第一摻雜區(qū)形成于基板中。第一摻雜區(qū)具有第一摻雜類型。第一阱形成于基板中。第一阱具有第一摻雜類型。第二摻雜區(qū)形成于基板中并圍繞第一摻雜區(qū)。第二摻雜區(qū)將第一阱與第一摻雜區(qū)分離。第二摻雜區(qū)具有第二摻雜類型。第一重?fù)诫s區(qū)形成于第一摻雜區(qū)中。第一重?fù)诫s區(qū)具有第二摻雜類型。導(dǎo)電體及介電質(zhì)形成于基板上并介于第一重?fù)诫s區(qū)之間。導(dǎo)電體是形成于介電質(zhì)上。第二重?fù)诫s區(qū)形成于第一阱中。第二重?fù)诫s區(qū)具有第一摻雜類型。第三重?fù)诫s區(qū)形成于第二摻雜區(qū)中。第三重?fù)诫s區(qū)具有第二摻雜類型。第四重?fù)诫s區(qū)形成于第二摻雜區(qū)中并相鄰于第三重?fù)诫s區(qū)。第四重?fù)诫s區(qū)具有第一摻雜類型。第一柵電極及第一柵介電質(zhì)形成于基板上并介于第一重?fù)诫s區(qū)與第四重?fù)诫s區(qū)之間。第一柵電極是形成于第一柵介電質(zhì)上。
[0005]根據(jù)另一實(shí)施例，一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一基板及一 IGBT。此一 IGBT包括一第一摻雜區(qū)、一第一阱、一第二摻雜區(qū)、多個(gè)第一重?fù)诫s區(qū)、多個(gè)導(dǎo)電體及多個(gè)介電質(zhì)、一第二重?fù)诫s區(qū)、一第三重?fù)诫s區(qū)、一第四重?fù)诫s區(qū)、以及一第一柵電極及一第一柵介電質(zhì)。第一摻雜區(qū)形成于基板中。第一摻雜區(qū)具有第一摻雜類型。第一阱形成于基板中。第一阱具有第一摻雜類型。第二摻雜區(qū)形成于基板中并圍繞第一摻雜區(qū)。第二摻雜區(qū)將第一阱與第一摻雜區(qū)分離。第二摻雜區(qū)具有第二摻雜類型。第一重?fù)诫s區(qū)形成于第一摻雜區(qū)中。第一重?fù)诫s區(qū)形成于第一摻雜區(qū)中。第一重?fù)诫s區(qū)具有第二摻雜類型。導(dǎo)電體及介電質(zhì)形成于基板上并介于第一重?fù)诫s區(qū)之間。導(dǎo)電體是形成于介電質(zhì)上。第二重?fù)诫s區(qū)形成于第一阱中。第二重?fù)诫s區(qū)具有第一摻雜類型。第三重?fù)诫s區(qū)形成于第二摻雜區(qū)中。第三重?fù)诫s區(qū)具有第二摻雜類型。第四重?fù)诫s區(qū)形成于第二摻雜區(qū)中并相鄰于第三重?fù)诫s區(qū)。第四重?fù)诫s區(qū)具有第一摻雜類型。第一柵電極及第一柵介電質(zhì)形成于基板上并介于第一重?fù)诫s區(qū)與第四重?fù)诫s區(qū)之間。第一柵電極是形成于第一柵介電質(zhì)上。第一重?fù)诫s區(qū)及第二重?fù)诫s區(qū)是電性連接并作為IGBT的陽(yáng)極，第三重?fù)诫s區(qū)及第四重?fù)诫s區(qū)是電性連接并作為IGBT的陰極。
[0006]為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下:
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1及圖2為根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0008]圖3為根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0009]圖4為根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0010]圖5為根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0011 ]圖6?圖8為根據(jù)本發(fā)明的范例及其對(duì)照例的特性曲線圖。
[0012]圖9為根據(jù)一實(shí)施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的應(yīng)用圖。
[0013]【符號(hào)說(shuō)明】
[0014]100:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0015]102:基板
[0016]104:第一摻雜區(qū)
[0017]106:第一阱
[0018]108:第二摻雜區(qū)
[0019]110:第二阱
[0020]112:第三阱
[0021]114:第四阱
[0022]116:第一埋層
[0023]118:第五阱
[0024]120:第一重?fù)诫s區(qū)
[0025]122:導(dǎo)電體
[0026]124:介電質(zhì)
[0027]126:第二重?fù)诫s區(qū)
[0028]128:第三重?fù)诫s區(qū)
[0029]130:第四重?fù)诫s區(qū)
[0030]132:第一柵電極
[0031]134:第一柵介電質(zhì)
[0032]136:第六阱
[0033]138:第二埋層
[0034]140:第七阱
[0035]142:第八阱
[0036]144:第五重?fù)诫s區(qū)
[0037]146:摻雜層
[0038]148:第六重?fù)诫s區(qū)
[0039]150:第七重?fù)诫s區(qū)
[0040]152:第二柵電極
[0041]154:第二柵介電質(zhì)
[0042]156:場(chǎng)氧化物層
[0043]158:第一場(chǎng)氧化物
[0044]160:第二場(chǎng)氧化物
[0045]162:第三場(chǎng)氧化物
[0046]200:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0047]300:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0048]364:埋層氧化物
[0049]366:場(chǎng)板
[0050]400:半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)
[0051]402:陽(yáng)極
[0052]404:陰極
[0053]406:柵極
【具體實(shí)施方式】
[0054]請(qǐng)參照?qǐng)D1，其繪示根據(jù)一實(shí)施例的一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括一基板102、一第一摻雜區(qū)104、一第一阱106、一第二摻雜區(qū)108、多個(gè)第一重?fù)诫s區(qū)120、多個(gè)導(dǎo)電體122及多個(gè)介電質(zhì)124、一第二重?fù)诫s區(qū)126、一第三重?fù)诫s區(qū)128、一第四重?fù)诫s區(qū)130、以及一第一柵電極132及一第一柵介電質(zhì)134。
[0055]第一摻雜區(qū)104形成于基板102中。第一摻雜區(qū)104可包括一第二阱110及一第三阱112。第三阱112相鄰于第二阱110并延伸至第二阱110下方。第二阱110的摻雜濃度高于第三阱112的摻雜濃度。第一阱106形成于基板102中。第二摻雜區(qū)108形成于基板102中并圍繞第一摻雜區(qū)104。第二摻雜區(qū)108將第一阱106與第一摻雜區(qū)104分離。第二摻雜區(qū)108可包括一第四阱114、一第一埋層116及一第五阱118。第四阱114將第一阱106與第一摻雜區(qū)104分離。第五阱118與第四阱114分離。第一埋層116連接第四阱114與第五阱118。
[0056]第一重?fù)诫s區(qū)120形成于第一摻雜區(qū)104中。更具體地說(shuō)，第一重?fù)诫s區(qū)120是形成于第二阱110中。第二重?fù)诫s區(qū)126形成于第一阱106中。第三重?fù)诫s區(qū)128形成于第二摻雜區(qū)108中。第四重?fù)诫s區(qū)130第二摻雜區(qū)108中并相鄰于第三重?fù)诫s區(qū)128。更具體地說(shuō)，第三重?fù)诫s區(qū)128及第四重?fù)诫s區(qū)130是形成于第五阱118中。
[0057]第一摻雜區(qū)104、第一阱106、第二重?fù)诫s區(qū)126及第四重?fù)诫s區(qū)130具有第一摻雜類型。第二摻雜區(qū)108、第一重?fù)诫s區(qū)120及第三重?fù)诫s區(qū)128具有第二摻雜類型?；?02可具有第二摻雜類型。第一摻雜類型可為η型，第二摻雜類型可為P型。根據(jù)一實(shí)施例，第一阱106及第三阱112可為高壓η型阱，第二阱110可為η型阱，第四阱114及第五阱118可為高壓深P型阱，第一埋層116可為P型埋層。
[0058]在一實(shí)施例中，第一阱106的摻雜濃度為1012cm-2?1013cm_2，第二阱110的摻雜濃度為1013cm 2?115Cm 2，第三講112的摻雜濃度為112Cm 2?113Cm 2，第四講114的摻雜濃度為112Cm 2?113Cm 2，第五講118的摻雜濃度為112Cm 2?113Cm 2，第一埋層116的摻雜濃度為1012cm 2?1014cm 2,第一重?fù)诫s區(qū)120的摻雜濃度為114Cm 2?1015cm 2,第二重?fù)诫s區(qū)126的摻雜濃度為114Cm2?1015em 2，第三重?fù)诫s區(qū)128的摻雜濃度為114Cm 2?1015cm 2，第四重?fù)诫s區(qū)130的摻雜濃度為1014cm 2?115Cm 2。
[0059]導(dǎo)電體122及介電質(zhì)124形成于基板102上并介于第一重?fù)诫s區(qū)120之間。導(dǎo)電體122是形成于介電質(zhì)124上。導(dǎo)電體122可由多晶硅、金屬或多晶硅化物(poly-siIicide)等等所形成。
[0060]第一柵電極132及第一柵介電質(zhì)134形成于基板102上并介于第一重?fù)诫s區(qū)120與第四重?fù)诫s區(qū)130之間。第一柵電極132是形成于第一柵介電質(zhì)134上。第一柵電極132可由多晶硅、金屬或多晶硅化物等等所形成。
[0061]第一摻雜區(qū)104、第一阱106、第二摻雜區(qū)108、第一重?fù)诫s區(qū)120、導(dǎo)電體122及介電質(zhì)124、第二重?fù)诫s區(qū)126、第三重?fù)诫s區(qū)128、第四重?fù)诫s區(qū)130以及第一柵電極132及第一柵介電質(zhì)134可構(gòu)成一 IGBT，更具體地說(shuō)，構(gòu)成一結(jié)隔離側(cè)向式IGBT (junct1n-1solated lateral IGBT，J1-LIGBT)。此時(shí)，第一重?fù)诫s區(qū) 120 及第二重?fù)诫s區(qū)126是電性連接并作為IGBT的陽(yáng)極，第三重?fù)诫s區(qū)128及第四重?fù)诫s區(qū)130是電性連接并作為IGBT的陰極。
[0062]第一重?fù)诫s區(qū)120及第二阱110可構(gòu)成多個(gè)寄生PNP雙極結(jié)晶體管(BJT)，如圖2所示。如此一來(lái)，由空穴所貢獻(xiàn)的電流增加，因而，總電流提高，且Ron下降。此外，導(dǎo)電體122是有助于電流分布。通過這樣的結(jié)構(gòu)，能改善特征導(dǎo)通狀態(tài)電阻(Ron，sp)及BVdss特性。并且，基板電流系受到抑制。
[0063]半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100還可包括一第六阱136。第六阱136形成于基板102中并相鄰于第五阱118。第六阱136具有第一摻雜類型。第六阱136可為高壓η型阱。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100還可包括一第二埋層138。第二埋層138連接第一阱106與第六阱136。第二埋層138具有第一摻雜類型。第二埋層138可為η型埋層。在一實(shí)施例中，第六阱136的摻雜