[發明專利]制造半導體裝置的方法

有效

• 申請號: 200710161372.2
• 申請日: 2007-09-28
• 公開（公告）號: CN101154598A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 小林研也;山本英雄;金子敦司;村瀨義光
• 申請（專利權）人: 恩益禧電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王波波

技術領域

本發明涉及一種制造半導體裝置的方法，并且具體地，涉及一種制造具有垂直MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)的半導體裝置的方法。

背景技術

垂直MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)通常被用作用于供給高壓或大電流的開關電源的功率MOSFET。在垂直MOSFET中，在半導體襯底的一個表面上形成源電極，并且在半導體襯底的另一表面上形成漏電極。因此，電流在半導體襯底的垂直方向上流動。需要功率MOSFET具有小的導通電阻，以盡可能節省功率消耗。

具體地，通過使得兩個鄰近柵電極部分之間的距離變窄和使得每一面積溝道區域的數量增加可以減小每一面積的導通電阻。在如美國專利No.4,767,722公開的傳統的垂直MOSFET中，在兩個鄰近柵電極部分之間形成通過源區的主體接觸區域(body?contact?region)。兩個鄰近柵電極部分意味著彼此平行布置的柵電極的某兩個相對部分。多個柵電極部分彼此連接，并且形成網格狀的柵電極，如在美國專利No.4,767,722的圖9中所示的。因此，在兩個鄰近柵電極部分之間按順序形成源區，主體接觸區域和其他源區。為了使得兩個柵電極部分之間的距離變窄，在兩個柵電極部分之間形成用于連接源電極和主體區域的接觸孔，如在公開號為WO03/046999的國際專利中公開的。然而，對于變窄兩個鄰近柵電極部分之間的距離存在局限。

另一方面，例如在公開號為No.2003-101027，No.2000-252468和No.2005-191359的日本未審專利中公開了一種垂直MOSFET，其中兩個柵電極部分之間的距離最終被變窄，而沒有主體接觸區域或沒有通過布置在兩個柵電極之間的源區的接觸孔。圖5是示出了半導體裝置1的截面圖，它是與在公開號為No.2003-101027的日本未審專利中公開的傳統垂直P溝道MOSFET類似的原型。圖6是示出了半導體裝置1的截面圖，它是以如圖5中的P溝道MOSFET相同的方式制造的垂直N溝道MOSFET。每一個半導體裝置1具有漏區2，主體區域3，源區4，溝槽5，柵絕緣膜6，柵電極部分7，層間絕緣膜8，漏電極9和源電極10。如上面提到的，由于沒有主體接觸區域或沒有通過兩個柵電極部分7之間的源區4的接觸孔，可以使得兩個柵電極部分7之間的距離變窄?，F在，垂直P溝道MOSFET的漏區2通常具有P⁺型襯底和P^-型外延層的兩層結構。此外，垂直N溝道MOSFET的漏區2通常具有N⁺型襯底和N^-型外延層的兩層結構。然而在圖5和圖6中，漏區2被簡化成分別用“P”和“N”符號表示的一層結構。

通過縮短溝道長度也可以減小導通電阻。具體地，淺的主體區域，所謂的淺結(shallow?junction)是有效的。然而，不需要減小漏-源擊穿電壓。

在圖5中所述的垂直P溝道MOSFET的制造過程中，在形成主體區域3和源區4之后形成溝槽5。然后，形成每一個柵絕緣膜6。因此，主體區域3和源區4的形狀在形成于溝槽5的側壁上的柵絕緣膜6和硅襯底之間的界面附近改變。具體地，如圖5中所述，P型源區4中比如硼的雜質的濃度在柵絕緣膜6附近減小，這造成了淺的P型源區4，因為在氧化過程中硼擴散進入柵絕緣膜6。相反，N型主體區域3中比如磷和砷的雜質的濃度在柵絕緣膜6附近減小，這引起深的N型主體區域3，因為雜質在柵絕緣膜6附近分離。因此，溝道長度變長，并且這引起高導通電阻。進一步地，需要大的工藝裕度，因為溝道長度如此寬地波動，以至于困難控制。

另一方面，在以如圖5中的P溝道MOSFET的相同方式制造的圖6中示出的N溝道MOSFET中，溝道長度變短，并且會不利地引起擊穿電壓減小，以及泄漏電流增大。

在公開號為No.2000-252468的日本未審的專利中公開的垂直MOSFET中，僅在形成主體區域3之后形成溝槽5。然后，形成柵絕緣膜6。此外，在這種情況中，即使溝道長度長于圖6中的N溝道MOSFET，它也變短，這可以不利地引起擊穿電壓減小，以及泄漏電流增大。

如上面提到的，在現有技術的垂直MOSFET中，溝道長度如此寬地波動，以至于難以進行控制。因此，實踐中通過淺結來減小導通電阻是困難的。

發明內容