[發明專利]半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201010004021.2
• 申請日: 2010-01-14
• 公開（公告）號: CN101794734A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: G·M·格里瓦納
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L21/82
• 分類號: H01L21/82;H01L21/336;H01L27/088;H01L29/78
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 秦晨

技術領域

本發明通常涉及半導體元件，且更具體地說，涉及功率開關半導 體元件。

背景技術

金屬氧化物半導體場效應晶體管(“MOSFET”)是一類常見的功 率開關器件。MOSFET器件包括源區、漏區、在源區和漏區之間延伸 的溝道區，以及鄰近溝道區設置的柵結構。柵結構包括鄰近溝道區設 置并靠薄的電介質層與溝道區分隔開的傳導的柵電極層。當向柵結構 施加足夠強度的電壓以將MOSFET器件置于導通狀態時，在源區和 漏區之間形成傳導溝道區，從而允許電流流經該器件。當向柵施加的 電壓不足以引起溝道的形成時，不流通電流，并且MOSFET器件處 于截止狀態。如本領域技術人員所了解的，MOSFET可以是P溝道場 效應晶體管、N溝道場效應晶體管、耗盡型器件等等。

當今的高壓功率開關市場主要受兩個主要因素驅動：擊穿電壓 (“BVdss”)和導通電阻(“Rdson”)。對具體的應用場合來說，要求 最低的擊穿電壓，并且在實際應用中，設計者通常能夠滿足BVdss的 規格。然而，這經常是以Rdson為代價的。對高壓功率開關器件的制 造者和使用者來說，這種性能上的取舍是設計上的主要挑戰。另一個 挑戰的出現是因為功率MOSFET器件在P型傳導性主體區(body region)和N型傳導性外延區之間具有本征P-N二極管。此本征P-N 二極管在一定工作條件下開啟，并在P-N結上儲存電荷。當向P-N二 極管施加突然的反向偏壓時，儲存的電荷產生負電流，直到電荷完全 耗盡為止。電荷耗盡的時間稱為反向恢復時間(“Trr”)，且此時間使 功率MOSFET器件的開關速度延遲。另外，由于峰值反向恢復電流 (“Irr”)和反向恢復時間，儲存的電荷(“Qrr”)同樣引起開關電壓 電平的損耗。

一種減小Rdson并提高開關速度的技術是在同一槽中形成槽柵 結構(trench?gate?structure)和場板(field?plate)，其中在槽內槽柵 結構位于場板的上方。槽柵連接到源。這種結構的缺點是采用了復雜 并且昂貴的處理技術。

因此，擁有具有較低Rdson同時具有較高擊穿電壓和較低開關損 耗，即低Qrr損耗的半導體元件以及制造此半導體元件的方法是有利 的。對半導體元件來說，有成本效益的制造更加有利。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種用于制造半導體元件的方法， 包括如下步驟：提供具有第一主表面和第二主表面以及具有主體區的 半導體材料；在所述半導體材料中形成第一槽，所述第一槽具有至少 一個側壁；在所述第一槽的一部分中形成柵結構；鄰近所述第一槽形 成源區；在所述半導體材料中形成第二槽，所述第二槽延伸穿過所述 源區的一部分并且具有側壁；在所述第二槽的一部分中形成導電材料； 以及形成自對準的電連接，所述自對準的電連接將所述第二槽中的導 電材料與所述源區和所述主體區電連接。

根據本發明的一個方面，提供一種用于制造半導體元件的方法， 其包括如下步驟：提供半導體材料；在所述半導體材料中形成第一槽； 在所述第一槽中形成柵結構；在所述半導體材料的與所述第一槽相鄰 的一部分中形成第一傳導類型的摻雜區；鄰近所述第一槽形成場板， 所述場板延伸到所述摻雜區中；以及形成到所述摻雜區和所述場板的 自對準的電接觸。

根據本發明的一個方面，提供一種半導體元件，包括：半導體材 料，具有第一主表面和第二主表面；柵結構，延伸到所述半導體材料 中；源區，與所述柵結構相鄰；場板，延伸穿過所述源區；以及自對 準接觸，與所述場板和所述源區接觸。

附圖說明

根據下面詳細的說明，結合附圖將會更好地理解本發明，附圖中 相同的參考符號指示相同的構件，且在附圖中：

圖1是根據本發明的實施方式的半導體元件在早期的制造階段的 沿圖18中的剖面線1-1所示區域截取的剖視圖；

圖2是圖1的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；

圖3是圖2的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；

圖4是圖3的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；

圖5是圖4的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；

圖6是圖5的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；

圖7是圖6的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；

圖8是圖7的半導體元件在較后的制造階段的剖視圖；