[發明專利]具有改善的擊穿電壓的溝槽裝置及其制造方法

無效

• 申請號: 201010140319.6
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN102064174A
• 公開（公告）日: 2011-05-18
• 發明（設計）人: 莊喬舜;黃正鑫
• 申請（專利權）人: 達爾科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/07
• 分類號: H01L27/07;H01L21/28;H01L21/822
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 孟銳

技術領域

本發明涉及溝槽裝置中的改善的擊穿電壓，且特定來說涉及具有改善的擊穿電壓的溝槽裝置及用于制造所述溝槽裝置的方法。

背景技術

除非本文另有指示，本章節中所描述的方法對于本申請案中的權利要求書來說并非現有技術，且即使包括在本章節中也不表示就是現有技術。

一些半導體功率裝置使用溝槽式來產生增加效率的金屬氧化物半導體(MOS)裝置。舉例來說，整流器可由二極管陣列構成。每一二極管具有PN結，所述PN結可耗散因所述PN結的接通電壓而產生的功率。可通過在溝槽內垂直制作以在半導體內形成垂直MOS裝置的溝槽式MOS柵極來減小約0.6V的此接通電壓。所述MOS裝置可在十分之幾伏下接通，且從而減小跨越所述PN結的電壓降。此又減小與所述電壓降相關聯的功率耗散。所述整流器在跨越其端子施加反向電壓時關斷。

當以反向電壓偏置所述整流器時，無顯著電流流過。在一些應用中，所述整流器可經歷70V以上的瞬時反向電壓，且所述整流器承受此類瞬時電壓而不會擊穿的能力是可靠性的量度。使用溝槽式柵極的整流器的擊穿電壓可由所述溝槽式MOS柵極結構界定。

通過電介質使所述溝槽式MOS柵極與所述二極管的陰極區絕緣。在所述反偏壓條件期間，電壓V跨越此電介質形成。在此情況下，所述溝槽式柵極電介質可具有比所述二極管本身的PN結的擊穿低的電壓擊穿。此過早擊穿可限制可與所述整流器一起使用的操作電壓或可導致可靠性問題。

因此，需要溝槽裝置中的改善的擊穿電壓。本發明通過提供具有改善的擊穿電壓的溝槽裝置及用于制造所述溝槽裝置的方法解決這些及其它問題。

發明內容

本發明的實施例改善溝槽裝置中的擊穿電壓。在一個實施例中，本發明包括半導體裝置，所述半導體裝置包含在半導體襯底中的溝槽內垂直安置的溝槽式柵極及在所述溝槽內且在所述溝槽式柵極下方垂直安置的溝槽式場區，其中所述溝槽式場區的下部部分呈錐形，以擴散電場。

在一個實施例中，所述溝槽式場區包括所述下部部分內的電介質層，且其中所述電介質層依從于所述溝槽的交匯于所述溝槽場區的底部處的相對凹表面。

在一個實施例中，所述下部部分形成三角形形狀，且其中所述三角形形狀的底部形成銳角。

在一個實施例中，所述下部部分包括所述下部部分的底部處的垂直細長區，其中所述垂直細長區延伸所述下部部分以進一步擴散所述電場，且其中所述垂直細長區具有小于所述溝槽式場區的最寬部分的寬度的一半的寬度。

在一個實施例中，所述溝槽式場區包括第一材料及電介質層，其中所述電介質層在所述半導體襯底與所述第一材料之間，其中所述電介質層在所述溝槽的側壁上。

在一個實施例中，所述第一材料在所述第一材料的底部處形成比在所述溝槽的底部處形成的角度大的角度。

在一個實施例中，所述電介質層在所述下部部分的底部處具有比所述電介質層在所述溝槽的其它部分處的厚度大的厚度。

在另一實施例中，本發明包括一種制造半導體功率裝置的方法，其包含：在半導體襯底中蝕刻溝槽，所述溝槽包括呈錐形的下部部分；在所述溝槽中生長電介質層，其中所述電介質層包括依從于所述溝槽的所述下部部分中的錐形部的錐形部；及在所述下部部分上方在所述溝槽的側壁上形成垂直MOSFET。

在一個實施例中，形成所述垂直MOSFET包含移除所述溝槽的所述下部部分上方的電介質層及在所述溝槽的側壁上生長柵極氧化物。

在一個實施例中，形成所述垂直MOSFET包含在所述溝槽的在所述下部部分上方的一部分中沉積多晶硅。

在一個實施例中，形成所述垂直MOSFET包含在所述溝槽的頂部處在所述襯底中植入摻雜劑。

在一個實施例中，所述方法進一步包含在所述溝槽的所述下部部分中沉積第一材料，其中所述電介質層在所述第一材料與所述溝槽的側壁之間，且其中所述電介質層具有朝向所述溝槽的底部增加的第一厚度。

在一個實施例中，所述方法進一步包含：于在所述下部部分上方且在所述第一材料的頂部下方的區域中移除所述電介質層的第一部分；移除所述第一材料的一部分，以便將所述第一材料的所述頂部的深度降低到第一層面；移除所述電介質層的第二部分，以便將所述電介質層的頂部的深度降低到第二層面；及添加覆蓋所述第一材料的所述頂部及所述電介質層的所述頂部的第二電介質層。

在一個實施例中，所述電介質層相依于所述溝槽的交匯于所述溝槽的底部處的相對凹表面。

在一個實施例中，所述下部部分形成三角形形狀，且其中所述三角形形狀的底部形成銳角。