低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種功率半導(dǎo)體組件，且特別涉及一種低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體封裝在半導(dǎo)體領(lǐng)域內(nèi)已被大家所熟知，這類的半導(dǎo)體封裝可包括一個或多個半導(dǎo)體組件，例如一集成電路組件、晶?；蛐酒?。一般來說，集成電路組件包括以半導(dǎo)體材料并利用如沉積、蝕刻、黃光微影、退火、摻雜及擴散等半導(dǎo)體工藝而形成于基板上的電子電路，其中的基板通常為硅晶圓，以便于納米集成電路形成于其上。
[0003]金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)是一種常見的半導(dǎo)體組件，最長被使用在電源供應(yīng)器、移動式電子裝置或像是手機之類的電池電源裝置。舉例來說，金氧半場效晶體管組件可用于連接一電源供應(yīng)器至一電子負載裝置并當(dāng)作開關(guān)使用，當(dāng)具體實施時，金氧半場效晶體管組件可配置于基板中的溝渠或位在基板上的外延層中的溝渠內(nèi)。
[0004]進一步而言，金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管組件的操作是通過施加適當(dāng)?shù)碾妷旱狡渲械臇艠O電極，借此形成連接于源極與漏極之間的通道以使電流流通。當(dāng)金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管組件啟動時，電流與電壓的關(guān)系有如一線性方程式，也就是說此組件的功能類似一電阻器。對于金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管組件而言，較高的漏極-源極導(dǎo)通電阻(Rdson)可能造成較大的功率損耗，基于漏極-源極導(dǎo)通電阻通?？梢员荒M和計算，所以對金氧半場效晶體管組件最理想的情況是具有很低的Rdson。
[0005]綜上所述，為了更進一步降低金氧半場效晶體管組件的Rdson，本領(lǐng)域的技術(shù)人員都對現(xiàn)有的金氧半場效晶體管組件提出改良的結(jié)構(gòu)設(shè)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件，其中，相鄰的兩個溝渠式柵極結(jié)構(gòu)之間可形成一較寬的電流通道，以降低柵極與漏極的重疊堆積的電阻值(Racc) ο
[0007]為達上述的目的及功效，本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下:一種低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件，包括一基板、一外延層、一柵極結(jié)構(gòu)、一終端結(jié)構(gòu)、一層間介電層、一基體區(qū)以及一圖案化導(dǎo)電層。其中，該基板上定義有一柵極導(dǎo)通區(qū)域，該外延層設(shè)置于該基板上，并具有至少一第一溝渠及至少一第二溝渠；該柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置于該第一溝渠，并包括一柵極電極、一設(shè)置于該柵極電極的下方的遮蔽電極及一完全覆蓋該柵極電極及該遮蔽電極的隔離介電質(zhì)；該終端結(jié)構(gòu)設(shè)置于該第二溝渠，并包括一終端電極及一完全覆蓋該終端電極的隔離介電質(zhì)，其中，該柵極結(jié)構(gòu)的柵極電極及該終端結(jié)構(gòu)的終端電極電連接一柵極電壓；該基體區(qū)形成于該外延層中且環(huán)繞該第一溝渠及第二溝渠，該層間介電層設(shè)置于該基體區(qū)上；該圖案化導(dǎo)電層設(shè)置于該層間介電層上，其中，該圖案化導(dǎo)電層借助一第一導(dǎo)電插塞及一第二導(dǎo)電插塞分別電接觸該柵極結(jié)構(gòu)的柵極電極及該終端結(jié)構(gòu)的終端電極。
[0008]通過上述技術(shù)手段的具體實施，本發(fā)明的低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件適合被應(yīng)用在可充電的電池組件，不僅如此，所述導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件通過其新穎獨特的組件布局設(shè)計，可滿足微型化的需求。
[0009]本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點可以從本發(fā)明所揭露的技術(shù)內(nèi)容得到進一步的了解。為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例并配合附圖作詳細說明如下。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件的布局圖。
[0011 ]圖2為沿圖1的剖線A-A的剖面示意圖。
[0012]圖3為沿圖1的剖線B-B的剖面示意圖。
[0013]圖4為沿圖1的剖線C-C的剖面示意圖。
[0014]圖5為沿圖1的剖線D-D的剖面示意圖。
[0015]圖6為沿圖1的剖線E-E的剖面示意圖。
[0016]圖7為本發(fā)明的低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件的使用狀態(tài)示意圖。
[0017]圖8至圖11為本發(fā)明形成柵極結(jié)構(gòu)及終端結(jié)構(gòu)的方法的工藝示意圖。
[0018]圖12至圖14為本發(fā)明形成基體區(qū)、源極區(qū)及重度基體區(qū)的方法的工藝示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明所公開的內(nèi)容涉及一種創(chuàng)新的功率半導(dǎo)體組件，為使其達到微型化的目的，其組件布局以一矩形的溝渠式終端結(jié)構(gòu)以及至少兩直條狀的溝渠式柵極結(jié)構(gòu)所建置而成。
[0020]再者，所述溝渠式終端結(jié)構(gòu)包括一終端電極及一配置于終端電極與對應(yīng)的溝渠之間的隔離介電質(zhì)，每一所述溝渠式柵極結(jié)構(gòu)包括一柵極電極及一配置于柵極電極的下方的遮蔽電極；據(jù)此，在不導(dǎo)通狀態(tài)下，溝渠底部厚的氧化絕緣層可承受更高的電場，因此可提高擊穿電壓，且可調(diào)整高外延層濃度，達到降低導(dǎo)通電阻的效果。
[0021]最重要的是，所述溝渠式柵極結(jié)構(gòu)的遮蔽電極及所述溝渠式終端結(jié)構(gòu)的終端電極被設(shè)計成施加?xùn)艠O電壓，以使得當(dāng)功率半導(dǎo)體組件啟動時，電流的流動可幾乎貼近于柵極結(jié)構(gòu)，借此在相鄰的兩個柵極結(jié)構(gòu)之間形成一較寬的電流通道。
[0022]請參考圖1并配合參考圖2至圖6，圖1所示出的為本發(fā)明的較佳實施例的低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件的布局圖，圖2至圖6分別代表在圖1上沿不同的剖面線的剖面示意圖。
[0023]首先如圖1所示，一半導(dǎo)體基底10上定義有一柵極導(dǎo)通區(qū)域11、一源極導(dǎo)通區(qū)域12、多個主動區(qū)域13以及多個接觸區(qū)域14等，這些區(qū)域主要是為了在下文中清楚說明本發(fā)明的較佳實施例的低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件中的柵極和源極金屬層、源極和重度基體區(qū)及接觸插塞的特定設(shè)置位置。此外，圖1中的兩直條狀的溝渠為元件溝渠15(Celltrench)，一環(huán)繞于所述兩直條狀的溝渠的矩形溝渠為終端溝渠16 (Terminat1n trench)；值得說明的是，元件溝渠15用來容納柵極結(jié)構(gòu)，終端溝渠16用來容納終端結(jié)構(gòu)。
[0024]為清楚了解本發(fā)明的較佳實施例的低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件的結(jié)構(gòu)特征，接著請參考圖2至圖4，圖2為沿圖1的剖線A-A的剖面示意圖，圖3為沿圖1的剖線B-B的剖面示意圖，圖4為沿圖1的剖線C-C的剖面示意圖。如以上附圖所示，所述低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件大致包括一基板20、一外延層21、至少一柵極結(jié)構(gòu)22、至少一終端結(jié)構(gòu)23、一層間介電層24、一圖案化導(dǎo)電層25以及一保護層26。
[0025]具體而言，基板20上定義有一柵極導(dǎo)通區(qū)域11及一與柵極導(dǎo)通區(qū)域11平行間隔排列的源極導(dǎo)通區(qū)域12(如圖1所示)，基板20的材質(zhì)可為半導(dǎo)體材料，而且可當(dāng)作功率半導(dǎo)體組件中的漏極電極層。外延層21形成于基板20上，所述外延層21與基板20兩者都具有第一導(dǎo)電類型(如N型或P型)，其中，基板20的摻雜濃度高于外延層21的摻雜濃度；雖然本發(fā)明的較佳實施例是以N型外延層21與N型基板20為例，但本發(fā)明并不限制于此。
[0026]進一步而言，在外延層21中又可分為一位于基板20上的第一外延層211及一位于第一外延層211上的第二外延層212，其中，基板20、第一外延層211及第二外延層212同樣為N型半導(dǎo)體；值得注意的是，基板20的摻雜濃度(如N+)須高于第一外延層211的摻雜濃度(如N)，而且第一外延層211的摻雜濃度須高于第二外延層212的摻雜濃度(如N-)o據(jù)此，當(dāng)本發(fā)明應(yīng)用于雙向?qū)ǖ拇?lián)組件時，可減少橫向?qū)娮?，并增進側(cè)向電流流通。
[0027]請參考圖5及圖6，圖2為沿圖5的剖線D-D的的剖面示意圖，圖6為沿圖1的剖線E-E的剖面示意圖。如以上附圖所示，所述外延層21具有至少一第一溝渠213及至少一第二溝渠214，其中，第一溝渠213延伸貫穿第二外延層212和部分的第一外延層211，第一溝渠213的兩末端與第二溝渠214相連通，而且第二溝渠214的寬度可大于第一溝渠213的寬度。
[0028]進一步說明形成第一溝渠213及第二溝渠214的方法，首先在外延層21上旋轉(zhuǎn)涂布一光阻材料，接著對光阻材料進行曝光及圖案化顯影以形成一圖案化光阻層，此后通過圖案化光阻層對外延層21進行蝕刻以形成第一及第二溝渠213、214。上述的相關(guān)工藝步驟皆為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所熟知的，故在此不予贅述。
[0029]請再次參考圖2至圖6，柵極結(jié)構(gòu)22設(shè)置于第一溝渠213，并包括一柵極電極221、一設(shè)置于柵極電極221的下方的遮蔽電極222及一完全覆蓋柵極電極221及遮蔽電極222的隔離介電質(zhì)。值得注意的是，本較佳實施例的柵極結(jié)構(gòu)22可進一步包括一電極蓋體226，所述電極蓋體226的材料可為但不限于氮化硅(Si3N4),其設(shè)置位置是在柵極電極221的上方，除了可防止柵極電極221受到過度蝕刻