[發明專利]一種溝槽金屬氧化物半導體場效應管及其制造方法無效

申請號：	201310308826.X	申請日：	2013-07-22
公開（公告）號：	CN103681348A	公開（公告）日：	2014-03-26
發明（設計）人：	謝福淵	申請（專利權）人：	力士科技股份有限公司
主分類號：	H01L21/336	分類號：	H01L21/336;H01L21/265;H01L29/78;H01L29/08
代理公司：	中科專利商標代理有限責任公司 11021	代理人：	湯保平
地址：	中國臺灣臺北***	國省代碼：	中國臺灣;71
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種溝槽金屬氧化物半導體場效應及其制造方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及一種半導體功率器件的器件構造及制造方法。特別涉及一種改進的溝槽金屬氧化物半導體場效應管(MOSFET，下同)的器件溝槽及制造方法。

背景技術

圖1A所示為美國專利號US6,888,196B2的美國專利中揭示的一種N溝道溝槽MOSFET單元結構。在這個現有技術中，n+源區104具有傳統的特點，即沿著n+源區104上表面的方向，從溝道區到溝槽式源體接觸區106的側壁之間，n+源區104具有相同的表面摻雜濃度和相同的結深。此外，該揭示的N溝道溝槽MOSFET形成于一個N型外延層102中并位于一個N+襯底100之上。P型體區103形成于所述的N型外延層102中，所述的n+源區104靠近該P型體區103的上表面，并且延伸于溝槽柵105的上部分和臨近的溝槽式源體接觸區106的側壁之間。如圖所示，所述的n+源區104在沿其上表面的方向上具有相同的表面摻雜濃度和相同的結深(Ds，如圖1A所示)，這與該n+源區104的形成過程有關。

圖1B所示為所述的n+源區104的制造方法。在經過P型離子注入和離子擴散形成所述的P型體區103之后，再經由一層源區掩模(未示出)對所述P型體區103的整個上表面進行N型源區摻雜劑的離子注入并進行離子擴散。由于所述的P型體區103的整個上表面承受了同樣摻雜濃度的N型離子注入和離子擴散的步驟，因此所述的n+源區104在與其上表面等距離處，具有相同的摻雜濃度和相同的結深。

上述n+源區具有的這種摻雜濃度和結深的均勻分布的特點可能會導致該N溝道溝槽MOSFET在UIS(Unclamped?Induetive?Switching，非鉗位感性開關)測試中產生失效點，如圖1C所示。該圖為圖1A中所示的N溝道溝槽MOSFET單元結構的n+源區104和溝槽式源體接觸區106的俯視圖，R_bc為溝槽式源體接觸區106到單元拐角處的電阻，R_be為溝槽式源體接觸區106到單元邊緣處的電阻。由于溝槽式源體接觸區106到單元拐角處的距離大于其到單元邊緣處的距離，因而R_bc的阻值大于R_be的阻值，這就會導致在UIS測試中在單元拐角處產生失效點。

因此，在半導體功率器件領域中，尤其是在溝槽MOSFET器件的設計和制造領域中，需要提出一種新穎的器件構造以解決上述的在溝槽MOSFET單元拐角處產生UIS失效點的問題，同時提高器件的雪崩擊穿特性。

發明內容

本發明克服了現有技術中存在的缺點，提供了一種改進的溝槽MOSFET的制造方法，可以減小器件的尺寸，并且在制造過程中可以節省源區掩模版，從而減少制造成本。

根據本發明的實施例，提供了一種溝槽金屬氧化物半導體場效應管的制造方法，包括：

(1)在第一導電類型的外延層中形成多個第一類溝槽柵和第二導電類型的體區；

(2)在所述外延層的上表面淀積一層接觸絕緣層；

(3)提供接觸掩模版并在所述的接觸絕緣層中刻蝕形成接觸孔洞；

(4)通過所述的接觸孔洞進行多角度的第一導電類型摻雜劑的離子注入，并進行離子擴散形成源區；和

(5)沿所述的接觸孔洞的側壁進行硅刻蝕，使其穿過所述的源區并延伸入所述的體區。

根據一些優選的實施例，還包括在刻蝕所述的接觸孔洞進入所述的體區之后，將通過該接觸孔洞進行第二導電類型摻雜劑離子的離子注入，并通過快速熱退火或爐退火工序激活所摻雜的離子，形成位于所述的體區中的第二導電類型的體摻雜區，其大部分載流子濃度大于所述的體區，并且至少包圍所述的接觸溝槽的底部。

根據本發明的實施例，提供了另一種溝槽金屬氧化物半導體場效應管的制造方法，包括：

(a)在第一導電類型的襯底上生長所述第一導電類型的外延層，其中所述的外延層的大部分載流子濃度低于所述襯底；