[發(fā)明專利]雙溝渠式MOS晶體管元件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410097345.3
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN104241364B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 金勤海
• 申請（專利權(quán)）人: 竹懋科技股份有限公司;金勤海
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11127
• 代理人: 賈磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是有關(guān)于半導(dǎo)體元件，特別是指一種新的雙溝槽型MOS晶體管元件及其制造方法。

背景技術(shù)

電源集成電路(power IC)已發(fā)展至作為電源管理及電源控制，這種power IC是通過控制功率開關(guān)元件的開關(guān)完成電源管理及電源控制，功率MOS(metal/oxide/semi conductor)晶體管是現(xiàn)代應(yīng)用最廣的一種功率元件。

作為功率開關(guān)元件的基本要素至少要有低制造成本、在導(dǎo)通的操作下具有低電阻性、開關(guān)操作快等特性。低電阻值是為了達(dá)到在大的驅(qū)動(dòng)電流下只有很低的電位降落。依據(jù)這様?shù)奶匦灾圃斓臏锨焦β蔒OS晶體管，可參考美國專利6,974,750。如圖1所示多個(gè)溝渠形成于一n-外延層5b形成于重?fù)诫s的n+半導(dǎo)體基板1上，溝渠7內(nèi)有溝渠氧化層8形成于溝渠的所有表面(側(cè)壁、底部及平臺上)，接著一n型摻雜的多晶硅層9形成于溝渠氧化層8上作為柵極，p-本體4b/n+布植區(qū)6作為源極則形成于溝渠間平臺下的n-外延層5b內(nèi)。多晶硅9的上方則是氧化層10。氧化層10再被以光刻及刻蝕技術(shù)刻蝕形成下凹甚至越過n+布植區(qū)6達(dá)p-本體4b的v形源極接觸區(qū)。在源極接觸區(qū)下方是一p⁺摻雜布植區(qū)12可以離子布植技術(shù)形成。最后再形成金屬層13填補(bǔ)v形源極接觸區(qū)。漏極金屬層14則形成于重?fù)诫s的n+半導(dǎo)體基板1的背面。

本發(fā)明揭示另一新的雙溝渠式整流元件結(jié)構(gòu)，充分利用可以被利用的平面面積，達(dá)到順向偏壓VF更低，反向漏電更小的目的。元件具在ON的操作下具有低電阻性、開關(guān)操作快等特性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種雙溝渠式MOS晶體管元件的制造方法及結(jié)構(gòu)。雙溝渠式MOS晶體管元件結(jié)構(gòu)包含：多個(gè)主溝渠各以一平臺間隔形成于重?fù)诫s的n+半導(dǎo)體基板上的n-外延層內(nèi)，所述多個(gè)主溝渠內(nèi)具有主溝渠氧化層形成于所述主溝渠底部及側(cè)壁；多個(gè)凹陷區(qū)間隔形成于所述平臺內(nèi)，所述凹陷區(qū)內(nèi)具有副溝渠柵極氧化層形成于所述凹陷區(qū)底部及側(cè)壁，一導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜的第二多晶硅層形成于所述凹陷區(qū)內(nèi)形成第二多晶硅層/所述副溝渠柵極氧化層/所述n-外延層組成的MOS結(jié)構(gòu)，以作為柵極；一離子布植區(qū)布植于所述MOS結(jié)構(gòu)兩側(cè)的平臺下的所述n-外延層內(nèi)；一內(nèi)連線介電層形成于第一多晶硅層、MOS結(jié)構(gòu)及離子布植區(qū)上；多個(gè)引線孔形成于所述內(nèi)連線介電層中，其中，所述引線孔中的第一群組連接由所述主溝渠的第一多晶硅層及所述離子布植區(qū)所組成的源極，所述引線孔中的第二群組連接MOS結(jié)構(gòu)以作為柵極；一內(nèi)連線金屬層形成于內(nèi)金屬介電層上及引線孔內(nèi)，并被圖案化以分別連接第一群組介層（via），與第二群組介層；一金屬層形成于所述n+半導(dǎo)體基板背面以作為漏極。

本發(fā)明一優(yōu)選的實(shí)施例還包括，提供一種雙溝渠式MOS晶體管元件，該元件包含：多個(gè)主溝渠各以一平臺間隔形成于重?fù)诫s的n+半導(dǎo)體基板上的n-外延層內(nèi)，所述多個(gè)主溝渠內(nèi)具有主溝渠氧化層形成于所述主溝渠底部、側(cè)壁及所述平臺上，一導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜的第一多晶硅層形成于所述主溝渠內(nèi)，一氧化層形成于所述主溝渠內(nèi)的第一多晶硅層上；多個(gè)凹陷區(qū)間隔形成于所述平臺內(nèi)，所述凹陷區(qū)內(nèi)具有副溝渠柵極氧化層形成于所述凹陷區(qū)底部及側(cè)壁，一導(dǎo)電型雜質(zhì)摻雜的第二多晶硅層形成于所述凹陷區(qū)內(nèi)也形成于所述主溝渠內(nèi)的氧化層上，所述第二多晶硅層被圖案化以形成多列由所述第二多晶硅層/所述副溝渠柵極氧化層/所述n-外延層組成的MOS結(jié)構(gòu)列，以作為柵極；所述MOS結(jié)構(gòu)列相鄰的平臺下的n-外延層內(nèi)則被布植以導(dǎo)電型離子形成離子布植區(qū)；一內(nèi)連線介電層形成于所述第一多晶硅層、氧化層及離子布植區(qū)上；多個(gè)引線孔形成于所述內(nèi)連線介電層中，其中，所述引線孔中連接由所述主溝渠的第一多晶硅層及所述離子布植區(qū)所組成的源極；一內(nèi)連線金屬層形成于內(nèi)金屬介電層上及引線孔內(nèi)以連接所述的源極；及一金屬層形成于所述n+半導(dǎo)體基板背面以作為漏極。