半導(dǎo)體裝置及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明有關(guān)于一種半導(dǎo)體技術(shù)，特別是有關(guān)于一種具有超級結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的垂直式擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管(VDM0SFET)主要是由N型外延(Epitaxy)漂移區(qū)(Drift reg1n)與其上方P型基體(Base)摻合區(qū)形成P_N結(jié),而半導(dǎo)體元件的耐壓主要是P-N結(jié)來承受。在提高半導(dǎo)體元件的操作電壓時(shí)，必須降低N型外延漂移區(qū)的摻質(zhì)濃度和提升其厚度。相對的，上述提升P-N結(jié)的耐壓的方式同時(shí)也會增加元件的導(dǎo)通電阻(Ron)，而導(dǎo)通電阻也會受到N型外延漂移區(qū)的摻質(zhì)濃度與厚度的限制。而具有超級結(jié)(Super-junct1n)結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效晶體管可以改善元件的導(dǎo)通電阻及承受高崩潰電壓。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)是利用離子注入技術(shù)來形成由柱型的N型摻雜區(qū)及柱型的P型摻雜區(qū)所構(gòu)成的超級結(jié)結(jié)構(gòu)的N型摻雜區(qū)和P形摻雜區(qū)，以達(dá)到載流子平衡(Charge balance),使元件可承受高電壓。然而，此技術(shù)的柱型N型摻雜區(qū)和柱型P形摻雜區(qū)受限于離子注入和之后熱擴(kuò)散所能及的深度，因此電流導(dǎo)通的截面積亦受限。若要提高N型摻雜區(qū)和P形摻雜區(qū)的總表面積，必須使得元件的尺寸增加。
[0004]因此，在此技術(shù)領(lǐng)域中，有需要一種具有超級結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制作方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種半導(dǎo)體裝置及其制作方法，以增加驅(qū)動電流導(dǎo)通截面積。
[0006]本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置，包括:一基底；及一外延層，位于基底上方，其中外延層中包括沿一第一方向交替排列的多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽；其中相鄰的第一溝槽和第二溝槽間的外延層中包括一第一摻雜區(qū)和一第二摻雜區(qū)，第一摻雜區(qū)與第二摻雜區(qū)具有不同的導(dǎo)電型態(tài)，且第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)間的界面形成一超級結(jié)結(jié)構(gòu)；及一柵極結(jié)構(gòu)，位于外延層上方，其中柵極結(jié)構(gòu)下方的外延層中包括沿一第二方向延伸的通道，其中第一方向與第二方向垂直。
[0007]本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括:提供一基底；于基底上方形成一外延層；于外延層中形成沿一第一方向交替排列的多個(gè)第一溝槽和多個(gè)第二溝槽；及于相鄰的第一溝槽和第二溝槽間的外延層中形成一第一摻雜區(qū)和一第二摻雜區(qū)，第一摻雜區(qū)與第二摻雜區(qū)具有不同的導(dǎo)電型態(tài)，且第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)間的界面形成一超級結(jié)結(jié)構(gòu)；于外延層上方形成一柵極結(jié)構(gòu)，其中柵極結(jié)構(gòu)下方的外延層中包括沿一第二方向延伸的通道，其中第一方向與第二方向垂直。
[0008]本發(fā)明以形成溝槽的方式，再于溝槽中注入形成超級結(jié)，其超級結(jié)的深度可對應(yīng)于溝槽的深度，而相較于傳統(tǒng)技術(shù)有較深的深度，因此可增加驅(qū)動電流導(dǎo)通截面積，改善驅(qū)動電流，降低導(dǎo)通電阻。
【附圖說明】
[0009]圖1A?IF顯示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法剖面圖；
[0010]圖2A?2B顯示本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法剖面圖；
[0011]圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例具有超級結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的立體圖；
[0012]圖4A?4D顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法剖面圖。
[0013]符號說明:
[0014]102?半導(dǎo)體基底
[0015]104?外延層
[0016]106?絕緣層
[0017]108?主動區(qū)
[0018]110?第一溝槽
[0019]112?側(cè)壁
[0020]114?底面
[0021]116?第一絕緣襯墊層
[0022]118?摻雜工藝
[0023]120?第一摻雜區(qū)
[0024]122?第三摻雜區(qū)
[0025]124?第一絕緣材料
[0026]126?第二溝槽
[0027]128?摻雜工藝
[0028]130?第二摻雜區(qū)
[0029]131?側(cè)壁
[0030]132?第二絕緣襯墊層
[0031]133?底面
[0032]134?超級結(jié)結(jié)構(gòu)
[0033]136?第二絕緣材料
[0034]138?柵極介電層圖案
[0035]140?柵極層圖案
[0036]142?柵極結(jié)構(gòu)
[0037]143?通道
[0038]144?阱區(qū)
[0039]146?源極區(qū)
[0040]148?漏極區(qū)
[0041]150?接線區(qū)
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下詳細(xì)討論實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例?？梢岳斫獾氖?，實(shí)施例提供許多可應(yīng)用的發(fā)明概念，其可以較廣的變化實(shí)施。所討論的特定實(shí)施例僅用來說明使用實(shí)施例的特定方法，而不用來限定發(fā)明的范疇。為讓本發(fā)明的特征能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下:
[0043]圖3顯示本發(fā)明一實(shí)施例具有超級結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置的立體圖。圖1A?IE顯示本發(fā)明一實(shí)施例沿著圖3的A-A’剖面線的半導(dǎo)體裝置的中間制作步驟的剖面圖。
[0044]請參照圖1A，提供一半導(dǎo)體基底102，具有一第一導(dǎo)電型態(tài)。其后，于半導(dǎo)體基底102上形成一絕緣層106。在一些實(shí)施例中，絕緣層106可以為氧化硅層、氮化硅層、氮氧化硅層或其他適合的絕緣層。
[0045]接著，進(jìn)行一外延成長工藝，于絕緣層106上形成一外延層104。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體基底102和外延層104具有相同的導(dǎo)電型態(tài)。在一實(shí)施例中，半導(dǎo)體基底102可為一 N型重?fù)诫s(N+)半導(dǎo)體基底102，而外延層104可為一 N型輕摻雜(N-)外延層。外延層104可包括一主動區(qū)108。
[0046]接著，請參考圖1B，說明第一溝槽110的形成方式?？蛇M(jìn)行例如低壓化學(xué)氣相沉積形成一硬掩膜(Hard Mask)(圖未顯示)，接著進(jìn)行一圖案化工藝，于外延層104的主動區(qū)108上形成一掩膜圖案(圖未顯示)，定義出第一溝槽110的形成位置，再進(jìn)行一非等向性刻蝕工藝，移除未被掩膜圖案覆蓋的部分外延層104，以于外延層104的主動區(qū)108中形成多個(gè)沿第一方向(如圖3的Y方向)排列的第一溝槽110。在一實(shí)施例中，第一溝槽110的底面114可接觸絕緣層106，或位于外延層104內(nèi)。亦即，第一溝槽110的深度可小于或等于外延層104的厚度。第一溝槽110的深度可依據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格和相關(guān)的工藝改變，本發(fā)明不特別限定溝槽的厚度。
[0047]移除上述掩膜圖案后,接著,進(jìn)行例如熱氧化(Thermal oxidat1n)生長法,順應(yīng)性的于第一溝槽110的側(cè)壁112和底面114上形成第一絕緣襯墊層116。在一些實(shí)施例中，第一絕緣襯墊層116可為氧化襯墊層，其可降低外延層104的應(yīng)力。
[0048]接著，請參考圖1C,進(jìn)行一斜角摻雜工藝118,將具有第一導(dǎo)電型態(tài)的一第一摻質(zhì)沿各第一溝槽110的兩個(gè)相對側(cè)壁112分別摻雜于外延層104內(nèi)，以形成多個(gè)第一摻雜區(qū)120。在一些實(shí)施例中，主要由第一溝槽110的寬度和深度決定摻雜工藝118的摻雜角度Θ 1，例如可介于O至10度(° )之間。另外，在一些實(shí)施例中，第一摻質(zhì)可為包括磷(P)或紳(As)的N型摻質(zhì)。
[0049]在一些實(shí)施例中，在上述摻雜工藝118之后，可進(jìn)行另一摻雜工藝，將具有第一導(dǎo)電型態(tài)的一第一摻質(zhì)經(jīng)由第一溝槽110的側(cè)壁112摻雜于外延層104內(nèi)，形成第三摻雜區(qū)122(請參照圖3)，以提供后續(xù)步驟漏極良好的歐姆接觸。在一些實(shí)施例中，此摻雜步驟的第一摻質(zhì)可為包括磷(P)或紳(As)的N型摻質(zhì)。
[0050]在一些實(shí)施例中，進(jìn)行上述摻雜工藝之后，可進(jìn)行一熱擴(kuò)散工藝，其工藝溫度大約為800°C至1500°C，以使第一摻雜區(qū)120和第三摻雜區(qū)122中的第一摻質(zhì)均勻分布。進(jìn)行熱擴(kuò)散工藝之后的第一摻雜區(qū)120的導(dǎo)電型態(tài)為N型。
[0051]如圖1C所示，第一摻雜區(qū)120大體上形成于第一溝槽110的兩側(cè)側(cè)壁及底部，而第一摻雜區(qū)120的深度大于第一溝槽110的深度，因此第一溝槽110的底面114位于第一摻雜區(qū)120內(nèi)。
[0052]接著，請參考圖1D，可進(jìn)行例如低壓化學(xué)氣相沉積法的一沉積工藝，或例如旋涂式玻璃法的一涂布工藝，在外延層104頂面上形成一第一絕緣材料124并填入第一溝槽110，以覆蓋第一絕緣襯墊層116。然后再進(jìn)行例如化學(xué)機(jī)械研磨工藝的一平坦化工藝，移除外延層104的頂面上多余的第一絕緣材料124。在一些實(shí)施例中，第一絕緣材料124可包括氧化材料或無摻雜的多晶硅材料，且進(jìn)行平坦化工藝之后的第一絕緣材料124的頂面與外延層104的頂面大體上對齊。
[0053]在一些實(shí)施例中，可省略第一絕緣襯墊層116，使填入第一溝槽110中的第一絕緣材料124直接接觸第一溝槽110的側(cè)壁112和底面114。例如，第一絕緣材料124可以為氧化硅，且直接填入第一溝槽110中且直接接觸第一溝槽110的側(cè)壁1