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低導(dǎo)通電阻功率半導(dǎo)體組件的制作方法_2

文檔序號:9922924閱讀:來源:國知局
及其他任何傷害,還可當(dāng)作離子注入工藝的自對準(zhǔn)卓蒂。
[0030]進(jìn)一步而言,柵極電極221及其下方的遮蔽電極222嵌入在第一溝渠213內(nèi),柵極電極221及遮蔽電極222之材質(zhì)可為但不限于摻雜的多晶硅,其中,柵極電極221及遮蔽電極222之間配置有一極間介電層223,用以使所述兩者彼此絕緣;再者,柵極電極221與第一溝渠213的側(cè)壁上半部之間配置有一柵極介電層224,而且遮蔽電極222與第一溝渠213的側(cè)壁下半部之間配置有一遮蔽介電層225,用以隔絕柵極及遮蔽電極221、222與周圍的N型外延層21。
[0031]終端結(jié)構(gòu)23設(shè)置于第二溝渠214,并包括一終端電極231及一完全覆蓋終端電極231的隔離介電質(zhì),其中,終端電極231嵌入在第二溝渠214內(nèi),其材質(zhì)可為但不限于摻雜的多晶硅,隔離介電質(zhì)配置于終端電極231與第二溝渠214之間。進(jìn)一步而言,終端結(jié)構(gòu)23中的終端電極231與柵極結(jié)構(gòu)22中的遮蔽電極222彼此電連接(如圖5所示),而且所述兩者主要被設(shè)計成施加?xùn)艠O電壓。據(jù)此,如圖7所示,當(dāng)功率半導(dǎo)體組件啟動時,相鄰的兩個柵極結(jié)構(gòu)22之間可形成一較寬的電流通道T,其中,電流的流動幾乎是貼近于柵極結(jié)構(gòu)22,進(jìn)而可避免窄通道現(xiàn)象(又稱夾止現(xiàn)象)的發(fā)生。
[0032]進(jìn)一步說明形成柵極結(jié)構(gòu)22及終端結(jié)構(gòu)23的方法,請參考圖8至圖11,所示出的為所述方法的工藝示意圖。如圖8所示,首先在第一及第二溝渠213、214的側(cè)壁上形成一第一介電層22a,所述第一介電層22a的材質(zhì)可包括二氧化硅或其他合適的介電材料。
[0033]接著,形成一第一導(dǎo)電層22b以填滿第一及第二溝渠213、214,其中第一導(dǎo)電層22b可為一直接沉積于第一及第二溝渠213、214而形成的摻雜多晶硅層,或者,第一導(dǎo)電層22b也可為先沉積一純質(zhì)多晶娃層(Intrinsic polysilicon)于第一及第二溝渠213、214后,再利用一離子注入工藝對所述純質(zhì)多晶硅層進(jìn)行摻雜而形成的摻雜多晶硅層。在實際實施時,第一導(dǎo)電層22b的形成方式不論是何種,都可以在其后選擇性地施行一熱驅(qū)入工
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[0034]如圖9所示,之后形成一圖案化光阻層以覆蓋第二溝渠214,此后對未被圖案化光阻層所覆蓋的第一介電層22a及第一導(dǎo)電層22b進(jìn)行蝕刻,以移除第一溝渠213內(nèi)部分的第一介電層22a及部分的第一導(dǎo)電層22b,所述圖案化光阻層在完成蝕刻后即被移除。在上述的工藝步驟完成后,即可在第一溝渠213內(nèi)形成遮蔽電極222,同時在第一溝渠213的側(cè)壁下半部上形成遮蔽介電層225以包覆遮蔽電極222 ;同時,也可在第二溝渠214內(nèi)形成終端電極231,以及在第二溝渠214的側(cè)壁全部上形成電性隔離層232以包覆終端電極231,借此形成終端結(jié)構(gòu)23。
[0035]如圖10所示,之后沿著第一及第二溝渠213、214的輪廓構(gòu)型沉積一第二介電層23a,以使得遮蔽電極222和終端電極231和第一溝渠213的側(cè)壁上半部都被第二介電層23a所覆蓋,所述第二介電層23a的材質(zhì)可包括二氧化硅或其他合適的介電材料例如一低溫氧化物及一高溫氧化物的組合。此后,利用沉積及回蝕等工藝形成一第二導(dǎo)電層23b以填入第一溝渠213,所述第二導(dǎo)電層23b同樣可為一摻雜多晶硅層,其形成方式可參考第一導(dǎo)電層22b,故在此不予贅述。在上述的工藝步驟完成后,即可在遮蔽電極222的上方形成柵極電極221,并在柵極電極221與遮蔽電極222之間形成一極間介電層223,同時在第一溝渠213的側(cè)壁上半部上形成柵極介電層224以包覆柵極電極221。
[0036]如圖11所示,之后形成電極蓋體226以填滿第一溝渠213中由柵極介電層224的上表面所界定出的凹穴,而且所述電極蓋體226與第二外延層212呈共平面。進(jìn)一步說明形成電極蓋體226的方法,首先沉積一層半滿氧化硅(S12)層以覆蓋第二外延層212表面,并同時填入上述柵極介電層224之間的凹穴,接著利用干蝕刻(Dry etch)移除外露出第一溝渠213的氧化娃層,此氧化娃層可當(dāng)作良好的緩沖接合層(Buffer layer),接著填上一層氮化硅材料(Si3N4),然后再利用(例如但不限于)回蝕移除外露出第一溝渠213 (殘留于第二外延層212表面)的氮化硅材料,以形成電極蓋體226于柵極電極221的上方。在上述的工藝步驟完成后,即可在第一溝渠213內(nèi)形成柵極結(jié)構(gòu)22。
[0037]請再次參考圖1至圖3并配合參考圖6,第二外延層212中形成有至少一基體區(qū)31 (Body reg1n),其環(huán)繞第一溝渠213及第二溝渠214 ;所述基體區(qū)31具有不同于上述的第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型,也就是說,上述的第一導(dǎo)電類型的基板20及外延層21為η型半導(dǎo)體,第一導(dǎo)電類型的基體區(qū)31則為p型半導(dǎo)體。此外,基體區(qū)31中還形成有多個源極區(qū)32及多個重度基體區(qū)33,其中這些源極區(qū)32與第一溝槽213呈間隔排列(如圖1及圖2所示),這些重度基體區(qū)33沿著第一方向與第一溝槽213呈間隔排列,同時沿著垂直于第一方向的第二方向與這些源極區(qū)32呈間隔排列(如圖3及圖6所示)。
[0038]進(jìn)一步而言,這些源極區(qū)32從裝置布局來看主要是當(dāng)作源極導(dǎo)通區(qū)域12內(nèi)的主動區(qū)域13(如圖1所示),其中每一源極區(qū)32具有第一導(dǎo)電類型,在本較佳實施例中被設(shè)計為重?fù)诫s的第一導(dǎo)電類型區(qū)域,用以在與圖案化導(dǎo)體層25之間形成歐姆接觸(Ohmiccontacts);另外,每一重度基體區(qū)33具有第二導(dǎo)電類型,在本較佳實施例中被設(shè)計為重?fù)诫s的第二導(dǎo)電類型區(qū)域,用以調(diào)整裝置的輸入/輸出端之間的電位差。
[0039]進(jìn)一步說明形成基體區(qū)31、源極區(qū)32及重度基體區(qū)33的方法,請參考圖12至圖14,所示出的為所述方法的工藝示意圖。如圖12所示,首先在電極蓋體226形成后利用一離子注入工藝在第二外延層21中形成基體區(qū)31,所述離子注入工藝的操作條件包括但不限于以硼為摻雜物,并使用6el2at/cm2的摻雜劑量和介于120至180KeV的注入能量。此后,利用一熱驅(qū)入工藝使基體區(qū)31達(dá)到預(yù)定的接面深度。
[0040]在基體區(qū)31形成后,利用另一離子注入工藝在第二外延層21中形成源極區(qū)32,所述離子注入工藝的操作條件包括但不限于以砷為摻雜物,并使用lel5?8el5at/cm2的摻雜劑量和介于40至60KeV的注入能量。此后,同樣利用一熱驅(qū)入工藝使源極區(qū)32達(dá)到預(yù)定的接面深度。
[0041]如圖13及圖14所示,在源極區(qū)32形成后形成一層間介電層24于第二外延層212上,以覆蓋柵極及終端結(jié)構(gòu)22、23與源極及重度基體區(qū)32、33 ;所述層間介電層24的材質(zhì)可包括氧化物、硼磷硅玻璃(BPSG)或其組合,而且可利用高密度電漿化學(xué)氣相沉積法(HDP-CVD)或一般化學(xué)氣相沉積法(CVD)形成。
[0042]在層間介電層24形成后,首先形成一圖案化光阻層(未示出)以覆蓋終端結(jié)構(gòu)23,而后對未被圖案化光阻層所覆蓋的層間介電層24進(jìn)行蝕刻,使源極導(dǎo)通區(qū)域12內(nèi)的層間界電層24與基體區(qū)31中形成有多個通孔34。在通孔34形成后,利用再一離子注入工藝在第二外延層21中形成重度摻雜區(qū)33,所述離子注入工藝的操作條件包括但不限于以二氟化硼(BF2)為摻雜物,并使用lel5?3el5at/cm2的摻雜劑量和介于40至60KeV的注入能量。此后,同樣可利用一熱驅(qū)入工藝使重度摻雜區(qū)33達(dá)到預(yù)定的接面深度。值得注意的是,柵極結(jié)構(gòu)22中的226在上述的離子注入工藝中可當(dāng)作自對準(zhǔn)罩幕,借此將源極區(qū)32及重度摻雜區(qū)33精確定位,使其與第一溝渠213呈間隔設(shè)置。
[0043]請再次參考圖1至圖3并配合參考圖5至圖6,圖案化導(dǎo)電層25形成于層間介電層24上,圖案化導(dǎo)電層25的材質(zhì)可為鈦(Ti)、氮化鈦(TiN)、鎢(W)、鋁硅合金(Al-Si)或鋁硅銅合金(Al-S1-Cu)等,但本發(fā)明并不限制于此,本較佳實施例的圖案化導(dǎo)電層25包括沉積在源極導(dǎo)通區(qū)域11內(nèi)的源極金屬層251及沉積在柵極導(dǎo)通區(qū)域12內(nèi)的柵極金屬層252 (如圖1、圖5及圖6所示)。再者,位于源極導(dǎo)通區(qū)域12內(nèi),這些通孔34填滿有所述源極金屬層251 (如圖2及圖3所示),據(jù)此,源極金屬層251可以和源極區(qū)32及重度摻雜區(qū)33電性導(dǎo)通。
[0044]請再次參考圖1及圖4,值得注意的是,本發(fā)明在柵極導(dǎo)通區(qū)域11內(nèi)并未形成有通孔34,柵極金屬層252主要是通過至少一第一接觸插塞35與柵極結(jié)構(gòu)22中的柵極電極221有良好的電接觸,以及通過至少一第二接觸插塞36與終端結(jié)構(gòu)23中的終端電極有良好的電接觸。
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