[發明專利]半導體裝置及其制造方法

有效

• 申請號: 201210012279.6
• 申請日: 2012-01-16
• 公開（公告）號: CN103208509A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 李琮雄;杜尚暉
• 申請（專利權）人: 世界先進積體電路股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞

技術領域

本發明是有關于一種半導體裝置，特別系有關于一種具有超接面(super?junction)結構的半導體裝置及其制造方法。

背景技術

圖1是繪示出現有的N型垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管(vertical?double-diffused?MOSFET，VDMOSFET)剖面示意圖。N型垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管10包括：一半導體基底及位于其上的一柵極結構。半導體基底內具有一N型外延(epitaxy)漂移(drift?region)區100及位于其上方的P型基體(base)區102而形成P-N接面。再者，N型外延漂移區100下方具有一漏極區106，其連接至一漏極電極114。P型基體區102內具有一源極區104，其連接至一源極電極112。柵極結構由一柵極介電層108及位于其上的柵極電極110所構成。

為了提升N型垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管10中P-N接面的耐壓(withstand?voltage)，必須降低N型外延漂移區100的摻雜濃度及/或提升其厚度。然而，以上述方式來提升P-N接面的耐壓時，同時也會增加N型垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管10的導通電阻(Ron)。亦即，導通電阻會受到N型外延漂移區的摻雜濃度與厚度的限制。

具有超接面(Super-junction)結構的垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管可以提高N型外延漂移區的摻質濃度，進而提升P-N接面的耐壓，同時能夠避免導通電阻的增加。在一現有技術中，利用多層外延技術(multi-epi?technology)來形成超接面結構，上述多層外延技術需要進行外延成長、P型摻雜工藝及高溫擴散工藝，并重復進行上述工藝。因此，上述多層外延技術會有工藝繁復、制造成本高以及元件尺寸難以微縮等缺點。

因此，有必要尋求一種具有超接面結構的半導體裝置，其能夠改善或解決上述問題。

發明內容

本發明一實施例提供一種半導體裝置，包括：一基底，具有一第一摻雜區及位于其上的一第二摻雜區，其中第一及第二摻雜區具有一第一導電類型，且其中第二摻雜區內具有至少一第一溝槽及與其相鄰的至少一第二溝槽；一第一外延層，設置于第一溝槽內，且具有一第二導電類型；一第二外延層，設置于第二溝槽內，且具有第一導電類型，其中第二外延層具有一摻雜濃度大于第二摻雜區的摻雜濃度，且小于第一摻雜區的摻雜濃度；以及一柵極結構，設置于第二溝槽上方。

本發明另一實施例提供一種半導體裝置的制造方法，包括：提供一基底，具有一第一摻雜區及位于其上的一第二摻雜區，其中第一及第二摻雜區具有一第一導電類型；在第二摻雜區內形成至少一第一溝槽；在第一溝槽內填入一第一外延層，其中第一外延層具有一第二導電類型；在第二摻雜區內形成與第一溝槽相鄰的至少一第二溝槽；在第二溝槽內填入一第二外延層，其中第二外延層具有第一導電類型，且第二外延層具有一摻雜濃度大于第二摻雜區的摻雜濃度，且小于第一摻雜區的摻雜濃度；以及在第二溝槽上方形成一柵極結構。

附圖說明

圖1是繪示出現有的N型垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管剖面示意圖。

圖2A至圖2G是繪示出根據本發明一實施例的半導體裝置的制造方法剖面示意圖。

圖3A至圖3E是繪示出根據本發明另一實施例的半導體裝置的制造方法剖面示意圖。

圖4A至圖4F是繪示出根據本發明又另一實施例的半導體裝置的制造方法剖面示意圖。

附圖標號：

現有

10～N型垂直式擴散金屬氧化物半導體場效應晶體管；

100～N型外延漂移區；

102～P型基體區；

104～源極區；

106～漏極區；

108～柵極電極層；

110～柵極電極；

112～源極電極；

114～漏極電極。

實施例

20、20’、20”～半導體裝置；

200～基底；

200a～第一摻雜區；

200b～第二摻雜區；

201～界面；

202、210、218～硬遮罩；

202a、210a、218a～開口；

204～第一溝槽；

206、214、222～絕緣襯墊層；

208、208’～第一外延層；

209、217、226～介電材料層；

212～第二溝槽；