[發(fā)明專利]金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810081285.0
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101521227A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許修文
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)笙電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/08;H01L21/336
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 彭久云

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件及其制造方法，尤指一種具有低導(dǎo)通電阻的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件及其制造方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)今生活中，功率金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(Power?MOSFET)是目前電力電子應(yīng)用端上最常見的功率元件之一，被廣泛的應(yīng)用于電源供應(yīng)器、工業(yè)機(jī)具、汽車電子點火系統(tǒng)、電燈電子安定器、計算機(jī)主機(jī)板、手機(jī)電池充電及通訊等設(shè)備上。功率金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管依其結(jié)構(gòu)可有不同的分類，其中之一為垂直式雙擴(kuò)散功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(VDMOS)。

請參考圖1，圖1為已知金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的剖面示意圖。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10為垂直式雙擴(kuò)散功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10包含有半導(dǎo)體基底100、外延層102、氧化層104、柵極結(jié)構(gòu)106及阱區(qū)108。半導(dǎo)體基底100為硅基底，外延層102設(shè)于半導(dǎo)體基底100上，而氧化層104設(shè)于外延層102上。半導(dǎo)體基底100、外延層102及氧化層104的工藝及材料為業(yè)界所已知，在此不贅述。柵極結(jié)構(gòu)106為多晶硅層(Polysilicon)經(jīng)過蝕刻工藝(Etching)后留下的部分多晶硅層，而于多晶硅層經(jīng)過蝕刻工藝所產(chǎn)生的開口中，進(jìn)行離子摻雜工藝(Ion?Implantation)，即形成阱區(qū)(Well)108。

請參考圖2至圖5，圖2至圖5分別為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10于不同階段的工藝時的剖面示意圖。圖2為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10形成阱區(qū)108時的剖面示意圖，圖3為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10完成源極離子摻雜工藝時的剖面示意圖，圖4為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10完成離子重阱區(qū)摻雜工藝時的剖面示意圖，以及圖5為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10形成絕緣層時的剖面示意圖。于絕緣層形成之后，金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10于絕緣層上形成金屬層(未列于圖示中)，接下來尚需經(jīng)過諸多工藝，終形成金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10。各工藝步驟為業(yè)界所已知，在此不贅述。

請參考圖6，圖6為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的溝道長度的示意圖。在圖6中，H表示溝道長度，D表示阱區(qū)108的深度，S表示兩柵極結(jié)構(gòu)之間的距離，P表示金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的絕緣層的厚度，亦即柵極結(jié)構(gòu)106的上緣至金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的金屬層的距離，P需維持固定厚度。值得注意的是，盡管金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件工藝可能不同，為了保持相同的元件特性，溝道長度H需維持固定。

另一方面，若金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的阱區(qū)108較深，會造成較長的寄生結(jié)型場效應(yīng)晶體管(parasitic?Junction?Field?Effect?Transistor，parasitic?JFET)，因此使寄生結(jié)型場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通電阻變大，進(jìn)而使金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的導(dǎo)通電阻變大(Drain-Source?On-stateResistance)，影響金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件10的效能。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明的主要目的即在于提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件及其制造方法，以產(chǎn)生具有低導(dǎo)通電阻的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件。

本發(fā)明披露一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件，包含有半導(dǎo)體基底；外延層，設(shè)于該半導(dǎo)體基底上；氧化層，設(shè)于該外延層上；柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)于該氧化層上，包含有導(dǎo)電層，該導(dǎo)電層的側(cè)壁上緣包含缺口；以及間隙壁，位于該導(dǎo)電層的側(cè)壁，且覆蓋于該導(dǎo)電層的該缺口上；以及淺結(jié)阱區(qū)，設(shè)于該柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，包含有源極及重阱區(qū)區(qū)域。

本發(fā)明另披露一種制造金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件的方法，包含有提供半導(dǎo)體基底；在該半導(dǎo)體基底上形成外延層；在該外延層上形成氧化層；在該氧化層上形成導(dǎo)電層；在該導(dǎo)電層形成第一開口；該第一開口進(jìn)行第一離子摻雜工藝，以形成淺結(jié)阱區(qū)；沉積氧化層及進(jìn)行回蝕刻工藝，以于該第一開口的側(cè)壁形成間隙壁；以該間隙壁為掩模進(jìn)行蝕刻工藝，以形成柵極結(jié)構(gòu)；在該柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該淺結(jié)阱區(qū)中，形成源極及重阱區(qū)區(qū)域；以及進(jìn)行絕緣層的沉積與蝕刻工藝及金屬層的沉積與蝕刻工藝，以形成功率金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件。

附圖說明

圖1為已知垂直式雙擴(kuò)散功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的剖面示意圖。

圖2為圖1的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件形成阱區(qū)時的剖面示意圖。

圖3為圖1的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件完成源極離子摻雜工藝時的剖面示意圖。

圖4為圖1的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件完成重阱區(qū)摻雜工藝時的剖面示意圖。