[發明專利]高密度溝槽式功率半導體結構與其制造方法

無效

• 申請號: 201110142222.3
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102810475A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 許修文
• 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;H01L29/49
• 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

本發明涉及一種功率半導體結構及其制造方法，尤其涉及一種高密度溝槽式功率半導體結構及其制造方法。?

背景技術

圖1A至圖1C為一傳統溝槽式功率半導體結構的部分制造方法。以下描述是以N型功率金氧半場效晶體管(power?MOSFET)為例。如圖1A所示，首先，提供一N型硅基材110。然后，利用一光罩(未圖示)定義出柵極溝槽120的位置，并利用蝕刻的方式，于N型硅基材110內制作出多個柵極溝槽120。隨后，形成一柵極氧化層130于N型硅基材110裸露的表面。接下來，沉積一多晶硅層覆蓋于柵極氧化層130上，并且填滿柵極溝槽120。然后，回蝕(etch?back)去除位于N型硅基材110上方的部分多晶硅層，以構成多個多晶硅柵極結構140。?

然后，如圖1B所示，形成一絕緣層131覆蓋于多晶硅柵極結構140上，接下來，以全面離子布植(blanket?on?implantation)的方式注入P型摻雜物于N型硅基材110中，以形成一重摻雜區(未圖示)。然后，如圖1C所示，以加熱驅入(drive-in)的制造過程使注入的P型摻雜物向下擴散，形成一位于N型硅基材110內的P型本體區(body)150。隨后，注入N型摻雜物于P型本體區150內，再施以加熱驅入的制造過程，以形成一源極摻雜區160。?

為了縮小金氧半場效晶體管的尺寸以提高元件積集度(integration)，柵極溝槽120的寬度與源極摻雜區160的寬度也必須再縮小。然而，柵極溝槽120的寬度縮小時，會導致多晶硅柵極結構140的柵極電阻大幅提升，而相對地對晶體管的切換速度造成不利的影響，進而造成切換損失(switching?loss)的增加；而源極摻雜區160的寬度縮小時，會導致源極摻雜區160的接觸電阻上升，使得晶體管導通電阻大幅提升，進而造成傳導損失(conduction?loss)的增加。因而如何有效改善溝槽式功率半導體結構，使其擁有低柵極阻抗與晶體管導通電阻(Low?Rds(ON))，已成了急需解決的問題。?

因此，尋找一個擁有低導通電阻的高密度溝槽式功率半導體結構，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

本發明所要解決的技術問題在于，針對現有技術的不足，提供一種具有高密度溝槽式功率半導體結構及其制造方法，能夠有效地降低柵極阻抗與晶體管導通電阻，進而達到晶體管尺寸再縮小的等級。?

本發明通過如下方案解決上述技術問題：?

為達到上述目的，本發明提供一種高密度溝槽式功率半導體結構的制造方法。包括下列步驟：先形成至少一柵極溝槽于一硅基材內，然后，形成一柵極氧化層覆蓋該硅基材的裸露表面。接下來，形成一柵極多晶硅結構于該柵極溝槽內后，再形成一絕緣層于該柵極溝槽內并且覆蓋該柵極多晶硅結構。接下來，形成具有一第一導電型的一本體區，然后，注入第二導電型的摻雜物于上述本體區內，用以形成一源極摻雜區。接下來，移除部分該柵極氧化層與該絕緣層，以裸露該柵極多晶硅結構與該源極摻雜區的表面。隨后，形成一絕緣結構于該柵極溝槽的側壁，該絕緣結構具有一預定厚度。接下來，沉積一金屬層于該柵極多晶硅結構與該源極摻雜區的表面，并且施以一加熱制程，以形成該第一自對準金屬硅化物層于該柵極多晶硅結構的表面與該第二自對準金屬硅化物層于該源極摻雜區的表面。最后，形成一介電結構于該第一自對準金屬硅化物層上，以及形成一源極金屬層于該介電結構與該第二自對準金屬硅化物層上。其中，該絕緣結構，用以形成一適當距離于該第一自對準金屬硅化物層與該第二自對準金屬硅化物層之間。?

本發明還提供一種高密度溝槽式的功率半導體結構。包括：一硅基材，多個柵極溝槽，位于該硅基材內，其中每一柵極溝槽包含：一柵極氧化層，覆蓋于該柵極溝槽的內側表面，以及?

一柵極多晶硅結構，位于該柵極溝槽內，并且，該柵極多晶硅結構的一上表面與該柵極溝槽的開口相隔一預定距離。一本體區，位于該相鄰的柵極溝槽之間。一源極摻雜區，位于該本體區的一上部分。一絕緣結構，位于該柵極多晶硅結構上方，并且覆蓋該柵極溝槽的一側壁。一第一自對準金屬硅化物層，位于該柵極多晶硅結構的一上表面，該第一自對準金屬硅化物層的上表面位于該源級摻雜區的一半深度以下。一第二自對準金屬硅化物層，位于該源極摻雜區的一上表面。一介電結構，填入該柵極溝槽，以覆蓋該第一自對準金屬硅化物層。以及，一源極金屬層，通過該第二自對準金屬硅化物層電性連接該源極摻雜區。?