[發明專利]具快速切換能力的溝渠式功率金氧半導體結構及制造方法

有效

• 申請號: 201110104067.6
• 申請日: 2011-04-22
• 公開（公告）號: CN102751190A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 張淵舜;涂高維
• 申請（專利權）人: 科軒微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京信慧永光知識產權代理有限責任公司 11290
• 代理人: 項榮;武玉琴

技術領域

本發明涉及一種溝槽式功率金氧半導體結構及其制造方法，尤其涉及一種具快速切換能力的功率金氧半導體結構及制造方法。

背景技術

在溝槽式功率金氧半導體的應用領域中，切換速度的表現越來越被重視，此特性的改善，能明顯改善高頻電路操作中切換時的功率損耗。圖1為傳統的n溝道柵極溝槽式功率金氧半場效晶體管(MOSFET)結構的剖面圖。此結構由n型漏區110、P型本體區120、n型源區130、連結至源極電極的金屬層140、柵極氧化層150以與柵極復晶結構160所構成。

當金氧半場效晶體管(MOSFET)由導通變為斷路時，會產生一反向電流，移除金氧半場效晶體管的本體二極管(body?diode)內超額的少數載流子。由于傳統的溝槽式功率半導體結構，其源漏二極管正向壓降(V_SD)會被限制在0.75伏特左右，無法大幅降低，因而需要較長的時間來移除接面多出超額的少數載流子，也因此造成功率金氧半場效晶體管(MOSFET)逆向恢復(Reverse?Recovery)的能力受限，進而影響功率金氧半場效晶體管(MOSFET)的切換速度，導致切換時的功率損耗增加。

因此，尋找一個擁有具有低源漏二極管正向壓降(V_SD)的溝槽式功率半導體結構，又不會影響到金氧半場效晶體管(MOSFET)元件的崩潰電壓(BVDSS)與可靠度，以克服公知技術的種種缺陷，是本技術領域一個重要的課題。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種溝渠式功率半導體結構的制造方法，能夠有效地降低源漏二極管正向壓降(V_SD)，又不會影響到柵極氧化層的耐壓特性與崩潰電壓(BVDSS)，進而得到具有快速切換能力與低切換功率損耗的溝渠式功率半導體。

為解決上述技術問題，本發明提供一種具快速切換能力的溝渠式功率金氧半導體結構的制造方法，包括：先提供一基板，形成具有一第一導電型的一外延層于該基板上；隨后，形成多個柵極結構于該外延層內；接下來，形成具有該第一導電型的一淺層摻雜區于該外延層的表面，并且形成一遮蔽結構于該淺層摻雜區上；然后，利用該遮蔽結構形成具有一第二導電型的多個阱區于該外延層內，并且形成具有該第一導電型的一源極摻雜區于阱區的表面。其中，該淺層摻雜區的摻雜濃度小于該源極摻雜區的摻雜濃度與該阱區的摻雜濃度，且該淺層摻雜區的摻雜濃度大于該外延層的摻雜濃度。

本發明還提供一種具快速切換能力的溝渠式功率金氧半導體結構，包括：一第一導電型的外延層，多個柵極結構位于該外延層內；多個第二導電型的阱區位于該外延層內，且相鄰的該阱區間存在一距離；一第一導電型的淺層摻雜區，位于相鄰的該阱區之間，一遮蔽結構于該第一導電型的淺層摻雜區上；以及，一第一導電型的源極摻雜區，位于該阱區的表面；其中，該第一導電型的淺層摻雜區與該源極摻雜區之間，存在一第二導電型的淺層摻雜區；該源極接觸窗的深度大于該源極摻雜區的深度；該第一導電型的淺層摻雜區的摻雜濃度小于該源極摻雜區的摻雜濃度，且該淺層摻雜區的摻雜濃度大于該外延層的摻雜濃度。

以上的概述與接下來的詳細說明皆為示范性質，是為了進一步說明本發明的權利要求保護范圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在后續的說明與附圖加以闡述。

附圖說明

圖1為傳統的n溝道柵極溝槽式功率金氧半場效晶體管(MOSFET)結構的剖面圖；

圖2A至圖2E為本發明溝渠式功率半導體結構的制作方法的實施例一；

圖3為本發明溝渠式功率半導體結構的制作方法的實施例二；

圖4A至圖4C為本發明溝渠式功率半導體結構的制作方法的實施例三。

【主要元件附圖標記說明】

公知技術：

n型漏區110

P型本體區120

n型源區130

金屬層140

柵極氧化層150

柵極復晶結構160

本發明：

外延層210，610

n型擴散區211，611

柵極介電層250，650

柵極復晶結構260，660

復晶結構261，461，661

淺層摻雜區270，270’，670，671

介電層280，680

遮蔽結構290，690

阱區300

源極摻雜區310，510

p型淺層摻雜區320

介電結構330，530，531