[發明專利]具有超級接口的功率元件

無效

• 申請號: 201110220530.3
• 申請日: 2011-08-01
• 公開（公告）號: CN102769027A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 林永發;徐守一;吳孟韋;陳面國;石逸群
• 申請（專利權）人: 茂達電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L27/088
• 代理公司: 北京中原華和知識產權代理有限責任公司 11019
• 代理人: 壽寧;張華輝

技術領域

本發明涉及一種功率元件，特別是涉及一種具有超級接口的功率元件。

背景技術

參閱圖1，一般的功率元件包含一塊基材11、一個主體12、一個源極結構13、一個柵極結構14，及一個接觸插塞15。

該基材11以半導體材料構成并成第一導電性，且主要載流子濃度高而具有可導電的特性。

該主體12形成于該基材11頂面，并包括一個成第一導電性且主要載流子濃度小于該基材11的主要載流子濃度的原質部121，及一個與該原質部121連結且成相反于該第一導電性的第二導電性的填充部122，該原質部121與該填充部122的交界面形成超級界面(super?junction)。該填充部122具有一個多晶區123，及一個形成于多晶區123頂面的井區124。

該源極結構13形成于該填充部122的井區124中且成第一導電性，該源極結構13的主要載流子濃度大于該主體12的原質部121的主要載流子濃度。

該接觸插塞15(contact)以金屬為主要材料所構成，并與該源極結構13及該井區124的部分區域連結。更佳地，該接觸插塞15在業界通常是以鋁、銅等為主要構成材料。

該柵極結構14包括一塊形成于該主體12的原質部121頂面并與填充部122的井區124頂面連結且具有絕緣特性的介電材141，及一塊連結于該介電材141上并與該主體12的原質部121間隔且可導電的導電材142。該介電材141選自于氧化硅、氮化硅，及其中的組合為材料所構成。該導電材142選自于金屬、多晶硅等可導電的材料。

以電性結構作分類，該基材11是作為漏極(drain)，該井區124作為井(well)，該柵極結構14作為柵極(gate)，該源極結構13作為源極(source)。在此功率元件中，第一導電性為n型半導體，第二導電性為p型半導體；當然若第一導電性為p型半導體時，第二導電性為n型半導體。

當分別自該基材11及該柵極結構14的導電材142相對該源極結構13給予預定電壓差時，該柵極結構14的電壓促使該井區124構成一通道(channel)，供電流自該基材11經通道，最終往該源極結構13的方向流出，而可在給予預定電壓的狀態下運動。

目前的功率元件的制作方法主要是先準備一塊基材11，再在該基材11上以多晶的方式形成一塊成第一導電性的層體，接著以黃光光刻搭配刻蝕的方式在該層體相反于該基材11的頂面往鄰近該基材11的方向形成一個溝槽，而將該層體界定為未受刻蝕的原質部121及該溝槽；再者，在該溝槽中以多晶的方式填覆滿成第二導電性的填充材。

接著，自該原質部121及部分鄰連接原質部121的填充部122的部分區域頂面先沉積以例如二氧化硅等絕緣材料構成的介電材141，再在該介電材141上沉積該導電材142，以構成該柵極結構14。

繼續，在該填充材頂面以離子植入的方式植入成第二導電性的載流子而形成主要載流子為預定濃度的井預備區，該填充材未成為井預備區的區域界定為多晶區123；再同樣地以離子植入的方式自該井預備區頂部植入成第一導電性的載流子而形成該源極結構13，該井預備區未形成源極結構13的區載界定為井區124；最后，在該源極結構13及井區124的頂面向遠離該基材11的方向以金屬為主要材料形成該接觸插塞15，最終制得該功率元件。

目前的功率元件是先利用刻蝕工藝以破壞該層體的晶格的方式先形成該溝槽，再在該溝槽中重新以多晶的方式填覆滿填充材而形成該填充部122，因此，該填充部122與該原質部121的交際處的超級接口易由于多晶時晶格不連續造成填充部122無法將該溝槽填覆完整而容易有空洞(void)或如差排(dislocation)等的缺陷(defect)，也無法使該原質部121到填充部122間的交際處的晶格連續，成為晶格連續的超級接口，造成目前功率元件在動作狀態時電荷易殘留在填充部122的缺陷、空洞，或交際處為晶格不連續的接口，導致電流不穩定，且積存在元件空洞及缺陷的電荷也造成元件無法關閉，元件整體的可靠度不佳。

由此可見，上述現有的功率元件在結構與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。因此如何能創設一種新型結構的具有超級接口的功率元件，亦成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明的目的在于，克服現有的功率元件存在的缺陷，而提供一種新型結構的具有超級接口的功率元件，所要解決的技術問題是使其提供一種可以提高動作狀態時的電流穩定度及可靠度的具有超級接口的功率元件，非常適于實用。