專(zhuān)利名稱：雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件及其制作方法，尤其涉及一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件及其制作方法，其柵極絕緣層的底部厚度大于側(cè)壁厚度。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件(bilateralconduction semiconductor device)是設(shè)置在電池中，且是用在電池的充放電過(guò)程中保護(hù)電池免于因充放電而損壞。為了具有保護(hù)電池的功效，公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件是由兩個(gè)N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)所組成，且兩個(gè)N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的汲 極電連接在一起。并且，各N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管具有一寄生二極管(diode)，且二極管的P端電連接至N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極，而二極管的N端電連接至N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的汲極。請(qǐng)參考圖I,圖I為公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的剖視示意圖。如圖I所示,公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件10包含一 P型基底12以及一設(shè)于P型基底12上的N型外延層14，并且N型外延層14具有兩溝槽16。兩P型基體摻雜區(qū)18設(shè)于各溝槽16兩側(cè)的N型外延層14中，且兩N型源極摻雜區(qū)20分別設(shè)于各P型基體摻雜區(qū)18中，以分別作為兩N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極。兩柵極導(dǎo)電層22設(shè)于各溝槽16中，以分別作為兩N型功率金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，且一絕緣層24設(shè)于各溝槽16中，并電絕緣兩柵極導(dǎo)電層22以及電絕緣柵極導(dǎo)電層22與P型基體摻雜區(qū)18以及N型外延層14。此外，兩源極金屬層設(shè)于各N型源極摻雜區(qū)20上。由上述可知，公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件10是在P型基底12上形成N型外延層14，以于P型基底12與N型外延層14之間形成一耗盡區(qū)。借此，可提升N型外延層14的耐壓能力，然而所提供的P型基底12與N型外延層14具有不同的導(dǎo)電類(lèi)型，因此需額外進(jìn)行一外延工藝，在P型基底12上形成N型外延層14，而增加制作成本。所以，目前亦有發(fā)展出在N型基底上制作雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，不過(guò)所制作出的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的耐壓能力較差。有鑒于此，提升雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的耐壓能力且降低制作成本實(shí)為業(yè)界努力的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件及其制作方法，以提升雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的耐壓能力，且縮小雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的尺寸。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件。雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件包括一半導(dǎo)體基底、一第一基體摻雜區(qū)、一第二基體摻雜區(qū)、一柵極絕緣層、一第一柵極導(dǎo)電層、一第二柵極導(dǎo)電層、一第一源極摻雜區(qū)以及一第二源極摻雜區(qū)。半導(dǎo)體基底具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，且半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽。第一基體摻雜區(qū)具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，且第一基體摻雜區(qū)設(shè)于第一溝槽的一側(cè)的半導(dǎo)體基底中。第二基體摻雜區(qū)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型，且第二基體摻雜區(qū)設(shè)于第一溝槽的另一側(cè)的半導(dǎo)體基底中。柵極絕緣層覆蓋于第一溝槽的表面，且柵極絕緣層具有一第一部分、一第二部分與一第三部分，其中第一部分鄰近第一基體摻雜區(qū)，第二部分鄰近第二基體摻雜區(qū)，第三部分位于第一溝槽的一底部與一側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處，且第一部分的厚度與第二部分的厚度小于第三部分的厚度。第一柵極導(dǎo)電層設(shè)于鄰近第一基體摻雜區(qū)的柵極絕緣層上，其中第一部分位于第一柵極導(dǎo)電層與第一基體摻雜區(qū)之間。第二柵極導(dǎo)電層設(shè)于鄰近第二基體摻雜區(qū)的柵極絕緣層上，且第二柵極導(dǎo)電層與第一柵極導(dǎo)電層電絕緣，其中第二部分位于第二柵極導(dǎo)電層與第二基體摻雜區(qū)之間。第一源極摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于第一基體摻雜區(qū)中。第二源極摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于第二基體摻雜區(qū)中。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件。雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件包括一半導(dǎo)體基底、一第一基體摻雜區(qū)、一第二基體摻雜區(qū)、一柵極絕緣層、一第一柵極導(dǎo)電層、一第二柵極導(dǎo)電層、一第一源極摻雜區(qū)以及一第二源極摻雜區(qū)。半導(dǎo)體基底具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，且半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽。第一基體摻雜區(qū)具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，且第一基體摻雜區(qū)設(shè)于第一溝槽的一側(cè)的半導(dǎo)體基底中。第二基體摻雜區(qū)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型，且第二基體摻雜區(qū)設(shè)于第一溝槽的另一側(cè)的半導(dǎo)體基底中。柵極絕緣層覆蓋于第一溝槽的表面。第一柵極導(dǎo)電層設(shè)于鄰近第一基體摻雜區(qū)的柵極絕緣層上。第二柵極導(dǎo)電層設(shè)于鄰近第二基·體摻雜區(qū)的柵極絕緣層上，且第二柵極導(dǎo)電層與第一柵極導(dǎo)電層電絕緣。第一源極摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于第一基體摻雜區(qū)中。第二源極摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于第二基體摻雜區(qū)中。第一接觸插塞與第二接觸插塞分別設(shè)于第一基體摻雜區(qū)與第二基體摻雜區(qū)上，第一接觸插塞電連接第一源極摻雜區(qū)，且第二接觸插塞電連接第二源極摻雜區(qū)，其中第一接觸插塞與第二接觸插塞部分重迭于第一溝槽，并與第一柵極導(dǎo)電層以及第二柵極導(dǎo)電層電絕緣。為達(dá)上述的目的，本發(fā)明提供一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法。首先，提供一半導(dǎo)體基底，半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽，其中半導(dǎo)體基底具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型。接著，于第一溝槽中形成一第一絕緣材料層與一填充材料層。然后，移除部分位于第一溝槽中的第一絕緣材料層與填充材料層，以暴露出第一溝槽的兩側(cè)壁。隨后，移除殘留的填充材料層。接著，于第一溝槽暴露出的兩側(cè)壁與第一絕緣材料層上形成一第二絕緣材料層，以形成一柵極絕緣層，且柵極絕緣層具有一第一部分、一第二部分與一第三部分，其中第一部分與第二部分分別位于第一溝槽的兩側(cè)壁，第三部分位于第一溝槽的一底部與一側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處，且第一部分的厚度與第二部分的厚度小于第三部分的厚度。其后，進(jìn)行一第一離子注入工藝與一第一熱驅(qū)入工藝，于第一溝槽兩側(cè)的半導(dǎo)體基底中形成一第一基體摻雜區(qū)與一第二基體摻雜區(qū)，其中第一基體摻雜區(qū)與第二基體摻雜區(qū)具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型。隨后，進(jìn)行一第二離子注入工藝與一第二熱驅(qū)入工藝，分別于第一基體摻雜區(qū)與第二基體摻雜區(qū)中形成一第一源極摻雜區(qū)與一第二源極摻雜區(qū)，其中第一源極摻雜區(qū)與第二源極摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電類(lèi)型。然后，于柵極絕緣層上形成一第一柵極導(dǎo)電層與一第二柵極導(dǎo)電層，其中第一柵極導(dǎo)電層鄰近第一基體摻雜區(qū)，且第二柵極導(dǎo)電層鄰近第二基體摻雜區(qū)。本發(fā)明通過(guò)進(jìn)行兩次形成絕緣材料層的步驟來(lái)增加位于第一溝槽的底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的柵極絕緣層的厚度，并且在兩次形成絕緣材料層的步驟之間進(jìn)行移除位于第一溝槽側(cè)壁的絕緣材料層，使位于第一溝槽側(cè)壁的柵極絕緣層的厚度小于位于第一溝槽的底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的柵極絕緣層的厚度。借此，雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的耐壓能力可被提升。另外，本發(fā)明將位于第一溝槽中的第一柵極導(dǎo)電層與第二柵極導(dǎo)電層的高度刻蝕至小于第一溝槽的深度，因此各絕緣層可位于第一接觸插塞與第一柵極導(dǎo)電層之間以及位于第二接觸插塞與第二柵極導(dǎo)電層之間。借此，第一接觸插塞可部分重迭于P型第一基體摻雜區(qū)兩側(cè)的第一溝槽，且第二接觸插塞可部分重迭于P型第二基體摻雜區(qū)兩側(cè)的第一溝槽，進(jìn)而縮小雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件。


圖I為公知雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的剖視示意圖。圖2為本發(fā)明雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的上視示意圖。圖3為圖2的區(qū)域A的放大示意圖。 圖4為圖3沿著剖視線AA’的剖視示意圖。圖5為圖3沿著剖視線BB’的剖視示意圖。圖6至圖13為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下10雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件 12基底14外延層16溝槽18基體摻雜區(qū)20源極摻雜區(qū)22柵極導(dǎo)電層24絕緣層100雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件102半導(dǎo)體基底102a基材102b外延層102c上表面104第一柵極金屬層106第二柵極金屬層108第一源極金屬層110第二源極金屬層112第一方向114第一基體摻雜區(qū)116第二基體摻雜區(qū)118柵極絕緣層118a第一部分118b第二部分118c第三部分120第一柵極導(dǎo)電層122第二柵極導(dǎo)電層124第一源極摻雜區(qū)126第二源極摻雜區(qū)128第一溝槽128a條狀部130第二方向132絕緣層134第一介電層134a第一孔洞134b第二孔洞136第一接觸插塞138第二接觸插塞140第二介電層140a第三孔洞140b第四孔洞140c第五孔洞140d第六孔洞202第一絕緣材料層204填充材料層206第二絕緣材料層208導(dǎo)電層210側(cè)壁子212第二溝槽
具體實(shí)施例方式請(qǐng)參考圖2，圖2為本發(fā)明 一優(yōu)選實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的上視示意圖。如圖2所不，雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100包含有一半導(dǎo)體基底102、一第一柵極金屬層104、一第二柵極金屬層106、一第一源極金屬層108以及一第二源極金屬層110。第一柵極金屬層104、第一源極金屬層108、第二源極金屬層110以及第二柵極金屬層106設(shè)于半導(dǎo)體基底102上，且依序沿著一第一方向112排列。第一柵極金屬層104與第一源極金屬層108是用于將雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100中的一第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與源極分別電連接至外界，且第二柵極金屬層106與第二源極金屬層110是用于將雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件中的一第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極與源極分別電連接至外界。以下將進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的結(jié)構(gòu)。請(qǐng)參考圖3至圖5，圖3為圖2的區(qū)域A的放大示意圖，圖4為圖3沿著剖視線AA’的剖視示意圖，且圖5為圖3沿著剖視線BB’的剖視示意圖。如圖3至圖5所示，本實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100包含有多個(gè)第一基體摻雜區(qū)114、多個(gè)第二基體摻雜區(qū)116、一柵極絕緣層118、多個(gè)第一柵極導(dǎo)電層120、多個(gè)第二柵極導(dǎo)電層122、多個(gè)第一源極摻雜區(qū)124以及多個(gè)第二源極摻雜區(qū)126。其中，半導(dǎo)體基底102、第一源極摻雜區(qū)124與第二源極摻雜區(qū)126具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，且第一基體摻雜區(qū)114與第二基體摻雜區(qū)116具有不同于第一導(dǎo)電類(lèi)型的第二導(dǎo)電類(lèi)型。于本實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，且第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型，但本發(fā)明不限于此，亦可互換。N型半導(dǎo)體基底102是同時(shí)作為第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極，借此可電連接第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極與第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的漏極。并且，本實(shí)施例的N型半導(dǎo)體基底102由一 N型基材102a與設(shè)于N形基材102a上的一 N型外延層102b所構(gòu)成，但不限于此，且N型半導(dǎo)體基底102具有一第一溝槽128。本實(shí)施例的第一溝槽128為柵狀，且具有多個(gè)條狀部128a，沿著一第二方向130排列。各P型第一基體摻雜區(qū)114與各P型第二基體摻雜區(qū)116分別設(shè)于兩相鄰的條狀部128a之間的N型半導(dǎo)體基底102中，并依序沿著第二方向130交錯(cuò)排列。各P型第一基體摻雜區(qū)114作為第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基極，且各P型第二基體摻雜區(qū)116作為第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的基極。各柵極絕緣層118覆蓋第一溝槽128的表面。各第一柵極導(dǎo)電層120設(shè)于各條狀部128a中的柵極絕緣層118上，并位于各條狀部128a鄰近P型第一基體摻雜區(qū)114的一側(cè)，以作為第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。各第二柵極導(dǎo)電層122設(shè)于各條狀部128a中的柵極絕緣層118上，并位于各條狀部128a鄰近P型第二基體摻雜區(qū)116的一側(cè)，以作為第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極。換句話說(shuō)，兩相鄰的P型第一基體摻雜區(qū)114與P型第二基體摻雜區(qū)116是分別位于條狀部128a的兩側(cè)，且在各條狀部128a中，第一柵極導(dǎo)電層120是鄰近P型第一基體摻雜區(qū)114，而第二柵極導(dǎo)電層122是鄰近P型第二基體摻雜區(qū)116。并且，各柵極絕緣層118電絕緣第一柵極導(dǎo)電層120與N型半導(dǎo)體基底102、電絕緣第二柵極導(dǎo)電層122與N型半導(dǎo)體基底102以及電絕緣第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122。此外，兩相鄰N型第一源極摻雜區(qū)124設(shè)于各P型第一基體摻雜區(qū)114中，且分別與相鄰于P型第一基體摻雜區(qū)114的兩第一溝槽128相接觸，以作為第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極。兩相鄰N型第二源極摻雜區(qū)126設(shè)于各P型第二基體摻雜區(qū)116中，且分別與相鄰于P型第二基體摻雜區(qū)116的兩條狀部128a相接觸，以作為第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極。
在本實(shí)施例中，于各條狀部128a中的柵極絕緣層118具有一第一部分118a、一第二部分118b與一第三部分118c。第一部分118a鄰近P型第一基體摻雜區(qū)114，且位于第一柵極導(dǎo)電層120與P型第一基體摻雜區(qū)114之間，以作為第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極絕緣層。第二部分118b鄰近P型第二基體摻雜區(qū)116，且位于第二柵極導(dǎo)電層122與P型第二基體摻雜區(qū)116之間，以作為第二金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極絕緣層。第三部分118c位于第一溝槽128的底部，亦即位于第一柵極導(dǎo)電層120與N型半導(dǎo)體基底102之間以及位于第二柵極導(dǎo)電層122與N型半導(dǎo)體基底102之間。并且，第一部分118a的厚度與第二部分118b的厚度，例如介于200埃至300埃之間，小于第三部分118c的厚度，例如介于500埃至800埃之間，因此相較于第一部分118a與第二部分118b，第三部分118c可承受較高的電場(chǎng)。值得一提的是，當(dāng)雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的第一金氧半場(chǎng)效應(yīng)晶體管的源極施以高電壓時(shí),高電場(chǎng)會(huì)從位于第一柵極導(dǎo)電層120之間的N型半導(dǎo)體基底102延伸至第一溝槽128底部的N型半導(dǎo)體基底102，且位于第一溝槽128的底部與側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處會(huì)因電場(chǎng)集中的效應(yīng)而有較高密度的電場(chǎng)。因此，本實(shí)施例借由增加位于第一溝槽128底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的柵極絕緣層118的厚度來(lái)減緩第一溝槽128底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的電 場(chǎng)密度，以提升雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的耐壓能力，且增加雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的崩潰電壓。于本實(shí)施例中，第三部分118c亦可延伸至第一溝槽128的部分側(cè)壁，但不限于此，本發(fā)明的第三部分118c亦可僅位于第一溝槽128的底部與側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處，以降低第一溝槽128底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的電場(chǎng)密度。此外，本實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100另包括一絕緣層132、一第一介電層134、多個(gè)第一接觸插塞136、多個(gè)第二接觸插塞138以及一第二介電層140。絕緣層132設(shè)于第一溝槽128中的第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122之間，以電絕緣第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122。并且,位于第一溝槽128中的第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122的高度小于第一溝槽128的深度，且絕緣層132延伸至各條狀部128a中的第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122上，以填滿第一溝槽128。第一介電層134設(shè)于N型半導(dǎo)體基底102與絕緣層132上，且具有多個(gè)第一孔洞134a以及多個(gè)第二孔洞134b。并且，第一孔洞134a與第二孔洞134b沿著第二方向130依序交錯(cuò)排列。第一孔洞134a暴露出P型第一基體摻雜區(qū)114、N型第一源極摻雜區(qū)124以及絕緣層132，且第二孔洞134b暴露出P型第二基體摻雜區(qū)116、N型第二源極摻雜區(qū)126以及絕緣層132。各第一接觸插塞136填滿第一孔洞134a，而位于P型第一基體摻雜區(qū)114上，并與其相接觸。各第二接觸插塞138填滿第二孔洞134b，而位于P型第二基體摻雜區(qū)116上，并與其相接觸。借此，第一接觸插塞136與第二接觸插塞138亦沿著第二方向130依序交錯(cuò)排列。值得注意的是，由于位于第一溝槽128中的第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122的高度小于第一溝槽128的深度，因此各絕緣層132位于第一接觸插塞136與第一柵極導(dǎo)電層120之間，以電絕緣第一接觸插塞136與第一柵極導(dǎo)電層120。絕緣層132亦位于第二接觸插塞138與第二柵極導(dǎo)電層122之間，以電絕緣第二接觸插塞138與第二柵極導(dǎo)電層122。并且，第一接觸插塞136可部分重迭于P型第一基體摻雜區(qū)114兩側(cè)的第一溝槽128，且第二接觸插塞138可部分重迭于P型第二基體摻雜區(qū)116兩側(cè)的第一溝槽128。由此可知，本實(shí)施例的兩相鄰第一溝槽128之間的距離并不受限于第一接觸插塞136與第二接觸插塞138在第二方向130的寬度，因此本實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100可借由部分重迭第一接觸插塞136與第一柵極導(dǎo)電層120以及部分重迭第二接觸插塞138與第二柵極導(dǎo)電層122來(lái)縮減兩相鄰條狀部128a之間的距離，進(jìn)而縮小雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的尺寸。另外，第二介電層140設(shè)于第一接觸插塞136、第二接觸插塞138與第一介電層134上，且具有多個(gè)第三孔洞140a與多個(gè)第四孔洞140b。第三孔洞140a暴露出第一接觸插塞136，且第四孔洞140b暴露出第二接觸插塞138。并且，第一源極金屬層108設(shè)于第二介電層140上，并填入第三孔洞140a，以與第一接觸插塞136相接觸，借此可通過(guò)第一接觸插塞136電連接至各N型第一源極摻雜區(qū)124。第二源極金屬層110設(shè)于第二介電層140上，并填入第四孔洞140b，以與第二接觸插塞138相接觸，借此可通過(guò)第二接觸插塞138電連接至各N型第二源極摻雜區(qū)126。再者，第二介電層140另具有多個(gè)第五孔洞140c與多個(gè)第六孔洞140d。并且，第一柵極金屬層104設(shè)于第二介電層140上，并通過(guò)第五孔洞140c電連接第一柵極導(dǎo)電層120，且第二柵極金屬層106設(shè)于第二介電層140上，并通過(guò)第六孔洞140d電連接第二柵極導(dǎo)電層122。此外，本發(fā)明的第一溝槽128不限具有多個(gè)條狀部128a，亦可僅具有一個(gè)條狀部 128a，且條狀部128a的數(shù)量可根據(jù)所需的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的導(dǎo)通電流大小來(lái)決定。因此，本發(fā)明的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100亦不限具有多個(gè)P型第一基體摻雜區(qū)114、多個(gè)P型第二基體摻雜區(qū)116、多個(gè)第一柵極導(dǎo)電層120、多個(gè)第二柵極導(dǎo)電層122、多個(gè)N型第一源極摻雜區(qū)124以及多個(gè)N型第二源極摻雜區(qū)126，亦可僅具有一個(gè)P型第一基體摻雜區(qū)114、一個(gè)P型第二基體摻雜區(qū)116、一個(gè)第一柵極導(dǎo)電層120、一個(gè)第二柵極導(dǎo)電層122、一個(gè)N型第一源極摻雜區(qū)124以及一個(gè)N型第二源極摻雜區(qū)126，其數(shù)量可依照所形成的條狀部128a的數(shù)量來(lái)決定。由上述可知，本實(shí)施例位于第一溝槽128底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的柵極絕緣層118的厚度大于位于柵極導(dǎo)電層120、122與基體摻雜區(qū)114、116之間的柵極絕緣層118，可減緩第一溝槽128底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的電場(chǎng)密度，以提升雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的耐壓能力，且增加雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的崩潰電壓。并且，本實(shí)施例位于第一溝槽128中的第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122的高度小于第一溝槽128的深度，使第一接觸插塞136可部分重迭于P型第一基體摻雜區(qū)120兩側(cè)的第一溝槽128，且第二接觸插塞138可部分重迭于P型第二基體摻雜區(qū)122兩側(cè)的第一溝槽128，進(jìn)而可縮小雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100。以下將進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100的制作方法。請(qǐng)參考圖6至圖13，且一并參考圖3至圖5。圖6至圖13為本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法。如圖6所示，首先，提供N型半導(dǎo)體基底102，例如由單晶硅所構(gòu)成的硅晶圓。然后，利用一掩膜，在N型半導(dǎo)體基底102的上表面102c形成第一溝槽128的多個(gè)條狀部128a。接著，于各條狀部128a中與N型半導(dǎo)體基底102上覆蓋一第一絕緣材料層202與一填充材料層204。隨后，移除位于第一溝槽128外的第一絕緣材料層202與填充材料層204。其中填充材料層204是由對(duì)N型半導(dǎo)體基底102與第一絕緣材料層202具有高刻蝕選擇比的材料所構(gòu)成，例如多晶硅。如圖7所示，接著，利用N型半導(dǎo)體基底102與填充材料層204之間具有高刻蝕選擇比，且N型半導(dǎo)體基底102與第一絕緣材料層202之間具有高刻蝕選擇比，進(jìn)行一刻蝕工藝，移除部分位于各條狀部128a中的第一絕緣材料層202與填充材料層204，以暴露出各條狀部128a的兩側(cè)壁。暴露出的第一絕緣材料層202與填充材料層204的表面與N型半導(dǎo)體基底102的上表面102c的距離大于后續(xù)所形成P型第一基體摻雜區(qū)114與P型第二基體摻雜區(qū)116的底部與N型半導(dǎo)體基底102的上表面102c的距離，但不限于此，本發(fā)明殘留的第一絕緣材料層202與填充材料層204至少覆蓋各條狀部128a底部與側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處。如圖8所示，隨后，利用N型半導(dǎo)體基底102與填充材料層204之間具有高刻蝕選擇比，且第一絕緣材料層202與填充材料層204之間具有高刻蝕選擇比，進(jìn)行另一刻蝕工藝，移除殘留的填充材料層204。接著，于暴露出的各條狀部128a的兩側(cè)壁與第一絕緣材料層202上形成一第二絕緣材料層206，以形成一柵極絕緣層118。柵極絕緣層118的第一部分118a是由形成在各條狀部128a —側(cè)壁的第二絕緣材料層206所構(gòu)成，且柵極絕緣層118的第二部分118b是由形成在各條狀部128a另一側(cè)壁的第二絕緣材料層206所構(gòu)成。并且，柵極絕緣層118的第三部分118c是由殘留的第一絕緣材料層202與位于第一絕緣材料層202上的第二絕緣材料層206所構(gòu)成，因此第三部分118c的厚度大于第一部分118a的厚度與第二部分118b的厚度。于本實(shí)施例中，形成第一絕緣材料層202與第二絕緣材料 層206的步驟可利用熱氧化工藝，但不以此為限。如圖9所示，然后，于各條狀部128a中形成一導(dǎo)電層208，例如多晶硅。接著，進(jìn)行一第一離子注入工藝與一第一熱驅(qū)入工藝，于各條狀部128a兩側(cè)的N型半導(dǎo)體基底102中分別形成P型第一基體摻雜區(qū)114與P型第二基體摻雜區(qū)116，其中各P型第一基體摻雜區(qū)114與各P型第二基體摻雜區(qū)116依序沿著第二方向130交錯(cuò)排列。如圖10所示，接下來(lái)，移除部分導(dǎo)電層208，其中殘留的導(dǎo)電層208的表面與N型半導(dǎo)體基底102的上表面102c的距離小于所形成P型第一基體摻雜區(qū)114與P型第二基體摻雜區(qū)116與N型半導(dǎo)體基底102的上表面102c的距離。然后，進(jìn)行一第二離子注入工藝與一第二熱驅(qū)入工藝，于P型第一基體摻雜區(qū)114中形成N型第一源極摻雜區(qū)124，且于P型第二基體摻雜區(qū)116中形成N型第二源極摻雜區(qū)126。由于殘留的導(dǎo)電層208的表面與N型半導(dǎo)體基底102的上表面102c的距離小于所形成P型第一基體摻雜區(qū)114與P型第二基體摻雜區(qū)116的深度，使所形成的N型第一源極摻雜區(qū)124與N型第二源極摻雜區(qū)126不會(huì)與P型第一基體摻雜區(qū)114與P型第二基體摻雜區(qū)116下方的N型半導(dǎo)體基底102相接觸。如圖11所示，接著，于導(dǎo)電層208與N型半導(dǎo)體基底102上形成一第三絕緣材料層，然后全面性進(jìn)行另一刻蝕工藝，以于各條狀部128a中的導(dǎo)電層208上兩側(cè)壁子210。兩側(cè)壁子210分別鄰近各條狀部128a的兩側(cè)壁且暴露出位于其間的導(dǎo)電層208。隨后，以兩側(cè)壁子210為掩膜，于殘留的導(dǎo)電層208中形成一第二溝槽212，以于柵極絕緣層118上形成第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122。第一柵極導(dǎo)電層120鄰近P型第一基體摻雜區(qū)114，且第二柵極導(dǎo)電層122鄰近P型第二基體摻雜區(qū)116。如圖12所示，然后，于各條狀部128a中的第一柵極導(dǎo)電層120與第二柵極導(dǎo)電層122之間形成一第四絕緣材料層，以填滿各條狀部128a，使各第四絕緣材料層與兩側(cè)壁子210構(gòu)成絕緣層132。如圖13所示，接著，于絕緣層132與N型半導(dǎo)體基底102上形成第一介電層134。然后，進(jìn)行一光刻工藝，于第一介電層134中形成第一孔洞134a與第二孔洞134b，且移除部分絕緣層132、部分N型第一源極摻雜區(qū)124、部分N型第二源極摻雜區(qū)126以及柵極絕緣層118。隨后，于第一孔洞134a中形成第一接觸插塞136，且于第二孔洞134b中形成第二接觸插塞138。由于形成第一孔洞134a與第二孔洞134b的步驟會(huì)移除部分位于P型第一基體摻雜區(qū)114上的N型第一源極摻雜區(qū)124以及部分位于P型第二基體摻雜區(qū)116上的N型第二源極摻雜區(qū)126，因此第一接觸插塞136可電連接N型第一源極摻雜區(qū)124與P型第一基體摻雜區(qū)114，且第二接觸插塞138可電連接N型第二源極摻雜區(qū)126與P型第二基體摻雜區(qū)116。此外，于本發(fā)明的其它實(shí)施例中，在形成第一孔洞134a與第二孔洞134b的步驟與形成第一接觸插塞136與第二接觸插塞138的步驟之間，可包含有在各P型第一基體摻雜區(qū)114與各P型第二基體摻雜區(qū)116中分別形成一 P型接觸摻雜區(qū)。如圖3至圖5所不,接著，于第一介電層134、第一接觸插塞136與第二接觸插塞138上形成第二介電層140。然后,進(jìn)行另一光刻工藝,于第二介電層140中形成第三孔洞140a、第四孔洞140b、第五孔洞140c以及第六孔洞140d。最后，于第二介電層140上形成第一源極金屬層108、第二源極金屬層110、第一柵極金屬層104以及第二柵極金屬層106。至此已完成本實(shí)施例的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件100?！ぞC上所述，本發(fā)明通過(guò)進(jìn)行兩次形成絕緣材料層的步驟來(lái)增加位于第一溝槽的底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的柵極絕緣層的厚度，并且在兩次形成絕緣材料層的步驟之間進(jìn)行移除位于第一溝槽側(cè)壁的絕緣材料層，使位于第一溝槽側(cè)壁的柵極絕緣層的厚度小于位于第一溝槽的底部與側(cè)壁轉(zhuǎn)折處的柵極絕緣層的厚度。借此，雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的耐壓能力可被提升。另外，本發(fā)明將位于第一溝槽中的第一柵極導(dǎo)電層與第二柵極導(dǎo)電層的高度刻蝕至小于第一溝槽的深度，因此絕緣層可位于第一接觸插塞與第一柵極導(dǎo)電層之間以及位于第二接觸插塞與第二柵極導(dǎo)電層之間。借此，第一接觸插塞可部分重迭于P型第一基體摻雜區(qū)兩側(cè)的第一溝槽，且第二接觸插塞可部分重迭于P型第二基體摻雜區(qū)兩側(cè)的第一溝槽，進(jìn)而縮小雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，包括 一半導(dǎo)體基底，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，且該半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽； 一第一基體摻雜區(qū)，具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第一基體摻雜區(qū)設(shè)于該第一溝槽的一側(cè)的該半導(dǎo)體基底中； 一第二基體摻雜區(qū)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第二基體摻雜區(qū)設(shè)于該第一溝槽的另一側(cè)的該半導(dǎo)體基底中； 一柵極絕緣層，覆蓋于該第一溝槽的表面，且該柵極絕緣層具有一第一部分、一第二部分與一第三部分，其中該第一部分鄰近該第一基體摻雜區(qū)，該第二部分鄰近該第二基體摻雜區(qū)，該第三部分位于該第一溝槽的一底部與一側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處，且該第一部分的厚度與該第二部分的厚度小于該第三部分的厚度； 一第一柵極導(dǎo)電層，設(shè)于鄰近該第一基體摻雜區(qū)的該柵極絕緣層上，其中該第一部分位于該第一柵極導(dǎo)電層與該第一基體摻雜區(qū)之間； 一第二柵極導(dǎo)電層，設(shè)于鄰近該第二基體摻雜區(qū)的該柵極絕緣層上，且該第二柵極導(dǎo)電層與該第一柵極導(dǎo)電層電絕緣，其中該第二部分位于該第二柵極導(dǎo)電層與該第二基體摻雜區(qū)之間； 一第一源極摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于該第一基體摻雜區(qū)中；以及 一第二源極摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于該第二基體摻雜區(qū)中。
2.如權(quán)利要求I所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第一接觸插塞與一第二接觸插塞，分別設(shè)于該第一基體摻雜區(qū)與該第二基體摻雜區(qū)上，且該第一接觸插塞與該第二接觸插塞部分重迭于該第一溝槽。
3.如權(quán)利要求2所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一絕緣層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第一柵極導(dǎo)電層之間以及該第二接觸插塞與該第二柵極導(dǎo)電層之間。
4.如權(quán)利要求3所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該絕緣層延伸至該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層之間，以將該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層電絕緣。
5.如權(quán)利要求2所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第一介電層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第二接觸插塞之間。
6.如權(quán)利要求2所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第一源極金屬層以及一第二源極金屬層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第二接觸插塞上，其中該第一源極金屬層通過(guò)該第一接觸插塞電連接該第一源極摻雜區(qū)，且該第二源極金屬層通過(guò)該第二接觸插塞電連接該第二源極摻雜區(qū)。
7.如權(quán)利要求6所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第二介電層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第二源極金屬層之間以及設(shè)于該第二接觸插塞與該第一源極金屬層之間。
8.一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，包括 一半導(dǎo)體基底，具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型，且該半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽； 一第一基體摻雜區(qū)，具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第一基體摻雜區(qū)設(shè)于該第一溝槽的一側(cè)的該半導(dǎo)體基底中； 一第二基體摻雜區(qū)，具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第二基體摻雜區(qū)設(shè)于該第一溝槽的另一側(cè)的該半導(dǎo)體基底中；一柵極絕緣層，覆蓋于該第一溝槽的表面； 一第一柵極導(dǎo)電層，設(shè)于鄰近該第一基體摻雜區(qū)的該柵極絕緣層上； 一第二柵極導(dǎo)電層，設(shè)于鄰近該第二基體摻雜區(qū)的該柵極絕緣層上，且該第二柵極導(dǎo)電層與該第一柵極導(dǎo)電層電絕緣； 一第一源極摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于該第一基體摻雜區(qū)中； 一第二源極摻雜區(qū)，具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型，且設(shè)于該第二基體摻雜區(qū)中；以及 一第一接觸插塞與一第二接觸插塞，分別設(shè)于該第一基體摻雜區(qū)與該第二基體摻雜區(qū)上，該第一接觸插塞電連接該第一源極摻雜區(qū)，且該第二接觸插塞電連接該第二源極摻雜區(qū)，其中該第一接觸插塞與該第二接觸插塞部分重迭于該第一溝槽，并與該第一柵極導(dǎo)電層以及該第二柵極導(dǎo)電層電絕緣。
9.如權(quán)利要求8所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該柵極絕緣層具有一第一部分、一第二部分與一第三部分，其中該第一部分位于該第一柵極導(dǎo)電層與該第一基體摻雜區(qū)之間，該第二部分位于該第二柵極導(dǎo)電層與該第二基體摻雜區(qū)之間，該第三部分位于該第一溝槽的一底部與一側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處，且該第一部分的厚度與該第二部分的厚度小于該第三部分的厚度。
10.如權(quán)利要求8所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一絕緣層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第一柵極導(dǎo)電層之間以及該第二接觸插塞與該第二柵極導(dǎo)電層之間。
11.如權(quán)利要求10所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，該絕緣層延伸至該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層之間，以將該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層電絕緣。
12.如權(quán)利要求8所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第一介電層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第二接觸插塞之間。
13.如權(quán)利要求8所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第一源極金屬層以及一第二源極金屬層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第二接觸插塞上，其中該第一源極金屬層通過(guò)該第一接觸插塞電連接該第一源極摻雜區(qū)，且該第二源極金屬層通過(guò)該第二接觸插塞電連接該第二源極摻雜區(qū)。
14.如權(quán)利要求13所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件，其特征在于，還包括一第二介電層，設(shè)于該第一接觸插塞與該第二源極金屬層之間以及設(shè)于該第二接觸插塞與該第一源極金屬層之間。
15.一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，包括 提供一半導(dǎo)體基底，該半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽，其中該半導(dǎo)體基底具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型； 于該第一溝槽中形成一第一絕緣材料層與一填充材料層； 移除部分位于該第一溝槽中的該第一絕緣材料層與該填充材料層，以暴露出該第一溝槽的兩側(cè)壁； 移除殘留的該填充材料層； 于該第一溝槽暴露出的該兩側(cè)壁與該第一絕緣材料層上形成一第二絕緣材料層，以形成一柵極絕緣層，且該柵極絕緣層具有一第一部分、一第二部分與一第三部分，其中該第一部分與該第二部分分別位于該第一溝槽的該兩側(cè)壁，該第三部分位于該第一溝槽的一底部與一側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處，且該第一部分的厚度與該第二部分的厚度小于該第三部分的厚度；進(jìn)行一第一離子注入工藝與一第一熱驅(qū)入工藝，于該第一溝槽兩側(cè)的該半導(dǎo)體基底中形成一第一基體摻雜區(qū)與一第二基體摻雜區(qū)，其中該第一基體摻雜區(qū)與該第二基體摻雜區(qū)具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型； 進(jìn)行一第二離子注入工藝與一第二熱驅(qū)入工藝，分別于該第一基體摻雜區(qū)與該第二基體摻雜區(qū)中形成一第一源極摻雜區(qū)與一第二源極摻雜區(qū)，其中該第一源極摻雜區(qū)與該第二源極摻雜區(qū)具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型；以及 于該柵極絕緣層上形成一第一柵極導(dǎo)電層與一第二柵極導(dǎo)電層，其中該第一柵極導(dǎo)電層鄰近該第一基體摻雜區(qū)，且該第二柵極導(dǎo)電層鄰近該第二基體摻雜區(qū)。
16.如權(quán)利要求15所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，形成該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層的步驟包括 于進(jìn)行該第一離子注入工藝與該第一熱驅(qū)入工藝的步驟之前形成一導(dǎo)電層于該第一溝槽中； 于進(jìn)行該第一離子注入工藝與該第一熱驅(qū)入工藝的步驟與進(jìn)行該第二離子注入工藝與該第二熱驅(qū)入工藝的步驟之間移除部分該導(dǎo)電層；以及 于該導(dǎo)電層中形成一第二溝槽，以形成該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層。
17.如權(quán)利要求16所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，形成該第二溝槽的步驟包括 于該導(dǎo)電層上形成兩側(cè)壁子，該兩側(cè)壁子分別鄰近該第一溝槽的該兩側(cè)壁且暴露出位于其間的該導(dǎo)電層；以及 移除暴露出的該導(dǎo)電層，以形成該第二溝槽。
18.如權(quán)利要求17所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，該第二離子注入工藝與該第二熱驅(qū)入工藝進(jìn)行于移除部分該導(dǎo)電層的步驟與形成該兩側(cè)壁子的步驟之間。
19.如權(quán)利要求17所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，于形成該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層的步驟之后，該制作方法還包括于該第一柵極導(dǎo)電層與該第二柵極導(dǎo)電層之間形成一絕緣層。
20.如權(quán)利要求19所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，還包括于該絕緣層與該半導(dǎo)體基底上形成一第一介電層。
21.如權(quán)利要求20所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，還包括于該第一介電層中形成一第一接觸插塞與一第二接觸插塞，該第一接觸插塞電連接該第一源極摻雜區(qū)，且該第二接觸插塞電連接該第二源極摻雜區(qū)，其中該第一接觸插塞與該第二接觸插塞部分重迭于該第一溝槽，并與該第一柵極導(dǎo)電層以及該第二柵極導(dǎo)電層電絕緣。
22.如權(quán)利要求21所述的雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的制作方法，其特征在于，還包括 于該第一介電層、該第一接觸插塞與該第二接觸插塞上形成一第二介電層；以及 于該第二介電層上形成一第一源極金屬層與一第二源極金屬層，其中該第一源極金屬層電連接該第一接觸插塞，且該第二源極金屬層電連接該第二接觸插塞。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件包括具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型的一半導(dǎo)體基底、具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型的一第一基體摻雜區(qū)與一第二基體摻雜區(qū)以及一柵極絕緣層。半導(dǎo)體基底具有一第一溝槽，且第一基體摻雜區(qū)與第二基體摻雜區(qū)分別設(shè)于第一溝槽的兩側(cè)的半導(dǎo)體基底中。柵極絕緣層覆蓋于第一溝槽的表面，且柵極絕緣層具有鄰近第一基體摻雜區(qū)的一第一部分、鄰近第二基體摻雜區(qū)的一第二部分與位于第一溝槽的底部與側(cè)壁的轉(zhuǎn)折處的一第三部分，其中第一部分的厚度與第二部分的厚度小于第三部分的厚度。借此，可提升雙導(dǎo)通半導(dǎo)體組件的耐壓能力。
文檔編號(hào)H01L21/8234GK102956640SQ20111024311
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者林偉捷 申請(qǐng)人:大中積體電路股份有限公司