終止結(jié)構(gòu)及其制作方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體裝置包括：屏蔽柵極SHG晶體管，其位于襯底的有源區(qū)域中，所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞；及第一多晶硅層，其位于所述SHG晶體管中。所述第一多晶硅層在所述終止區(qū)域上方延伸并進入所述終止區(qū)域中。
【專利說明】
終止結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明一般來說設(shè)及半導(dǎo)體裝置，且更特定來說，設(shè)及半導(dǎo)體裝置的終止結(jié)構(gòu)及 其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 功率半導(dǎo)體裝置可包含分裂柵極結(jié)構(gòu)，所述分裂柵極結(jié)構(gòu)進一步包含垂直金屬氧 化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管。垂直MOS晶體管包含溝槽、位于所述溝槽下方的漏極區(qū)域、位于所 述溝槽中的屏蔽多晶娃、位于所述溝槽中在所述屏蔽多晶娃上方的柵極，W及源極區(qū)域。運 些垂直MOS晶體管形成于單元區(qū)域處W提供所要功能。所述單元區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞。所述 終止區(qū)域處的擊穿電壓需高于所述單元區(qū)域處的擊穿電壓。在一些現(xiàn)有功率半導(dǎo)體裝置的 分裂柵極結(jié)構(gòu)中，在終止區(qū)域處延伸的源極金屬層充當(dāng)場板，其起作用W增加終止區(qū)域處 的擊穿電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，一種半導(dǎo)體裝置包括:屏蔽柵極(SHG)晶體管，其位于 襯底的有源區(qū)域中，其中所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞;且所述裝置包括第一多晶娃層，其 位于所述細G晶體管中。所述第一多晶娃層在所述終止區(qū)域上方延伸并進入所述終止區(qū)域 中。
[0004] 根據(jù)本發(fā)明的又一些實施例，一種制作半導(dǎo)體裝置的方法包括:在襯底的有源區(qū) 域中形成溝槽，其中所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞;及在所述溝槽中形成經(jīng)圖案化第一多 晶娃層，所述經(jīng)圖案化第一多晶娃層在所述終止區(qū)域上方延伸并進入所述終止區(qū)域中。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，一種制作半導(dǎo)體裝置的方法包括:在襯底的有源區(qū)域 中形成溝槽，其中所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞;在所述溝槽中形成經(jīng)圖案化第一多晶娃 層;及使用所述經(jīng)圖案化第一多晶娃層作為掩模來在所述襯底中形成第一經(jīng)滲雜區(qū)域及第 二經(jīng)滲雜區(qū)域。
【附圖說明】
[0006] 圖IA到II是展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成半導(dǎo)體裝置的方法的示意性橫截面 圖；
[0007] 圖IJ是根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置的示意性橫截面圖；及
[000引圖2A到2G是展示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的形成半導(dǎo)體裝置的方法的示意性橫 截面圖。
【具體實施方式】
[0009]圖IA到II是展示根據(jù)本發(fā)明的實施例的形成半導(dǎo)體裝置的方法的示意性橫截面 圖。在一些實施例中，所述半導(dǎo)體裝置充當(dāng)功率半導(dǎo)體裝置，其包含屏蔽柵極晶體管。
[0010] 參考圖lA，提供襯底11。襯底11包含重滲雜N型層及輕滲雜N型外延層，所述輕滲雜 N型外延層位于所述重滲雜層上方。在一實施例中，襯底11包含重滲雜P型層及輕滲雜P型外 延層，所述輕滲雜P型外延層位于所述重滲雜P型層上方。在另一實施例中，襯底11包含輕滲 雜N型外延層及重滲雜N型層，所述重滲雜N型層位于所述輕滲雜N型層上方。在又一實施例 中，襯底11包含輕滲雜P型外延層及重滲雜P型層，所述重滲雜P型層位于所述輕滲雜P型層 上方。
[0011] 在襯底11包含位于重滲雜N型層上方的輕滲雜N型外延層的實施例中，所述重滲雜 層具有大約為IOi9Cnf3或更高的濃度，且所述輕滲雜N型外延層具有大約為IOi6Cnf 3到IQi7Cm ^的濃度。所述輕滲雜N型外延層充當(dāng)正在制作的所述半導(dǎo)體裝置的漏極區(qū)域。此外，襯底11 包含晶片，所述晶片具有大約為725微米(Ml)的厚度。
[0012] 第一絕緣層13接著通過(舉例來說)沉積過程而形成于襯底11上，所述沉積過程為 例如化學(xué)氣相沉積(CVD)過程。第一絕緣層13的材料包含氧化娃。第一絕緣層13的厚度大約 為2000 巧(A).，
[0013] 經(jīng)圖案化第一光致抗蝕劑(PR)層15通過光刻過程而形成于第一絕緣層13上，從而 暴露第一絕緣層13的一部分。
[0014] 參考圖1B，第一絕緣層13的經(jīng)暴露部分接著在使用經(jīng)圖案化第一 PR層15作為掩模 的蝕刻過程中被移除，從而產(chǎn)生經(jīng)圖案化第一絕緣層13'。隨后，經(jīng)圖案化第一PR層15被移 除。
[0015] 溝槽17接著通過(舉例來說)使用經(jīng)圖案化第一絕緣層13'作為掩模的蝕刻過程或 適合過程而形成于襯底11中。經(jīng)圖案化第一絕緣層13'隨后被移除。溝槽17位于正在制作的 所述半導(dǎo)體裝置的終止區(qū)域處或附近，如稍后將論述。溝槽17具有大約為2WI1到如m的深度。
[0016] 參考圖1C，第二絕緣層19通過(舉例來說)熱過程而形成于襯底11與溝槽17上，從 而產(chǎn)生基本上保形層。針對30伏(V)應(yīng)用，第二絕緣層19的厚度大約為1撕0 A，或針對IOOV 應(yīng)用，所述厚度大約為3000 A到4000 A。第二絕緣層19的材料包含氧化娃。
[0017] 第一多晶娃層31接著通過(舉例來說)沉積過程與原位(in-si化)滲雜而形成于第 二絕緣層19上，從而填充溝槽17。第一多晶娃層31的厚度大約為10,000 A到15海00 A。在原 位滲雜中使用的滲雜劑包含(舉例來說)憐。所述滲雜劑的濃度大約為IO2Vf3到IO2Icnf 3D
[0018] 經(jīng)圖案化第二PR層33通過光刻過程而形成于第一多晶娃層31上，從而暴露第一多 晶娃層31的一部分。
[0019] 參考圖1D，經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'及經(jīng)圖案化第二絕緣層19'被形成。具體來 說，經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'通過使用經(jīng)圖案化第二PR層33作為掩模的回蝕過程而形成。 隨后，經(jīng)圖案化第二PR層33被移除，且接著經(jīng)圖案化第二絕緣層19'通過(舉例來說)濕式蝕 刻過程而形成。因此，凹部18形成于溝槽17所在的襯底11中，從而暴露溝槽17中經(jīng)圖案化第 一多晶娃層31'的一部分及經(jīng)圖案化第二絕緣層19 '的一部分。
[0020] 參考圖化，第=絕緣層37通過(舉例來說)熱過程而形成于經(jīng)圖案化第一多晶娃層 31'、經(jīng)圖案化第二絕緣層19'及襯底11上。第=絕緣層37的材料包含氧化娃，且第=絕緣層 37的厚度大約為500 Ad
[0021] 經(jīng)圖案化第二多晶娃層39接著通過(舉例來說)沉積過程后續(xù)接著蝕刻過程而形 成于凹部18中的第=絕緣層37上。第二多晶娃層39充當(dāng)正在制作的所述半導(dǎo)體裝置的柵極 電極。經(jīng)圖案化第二多晶娃層39的厚度大約為10,說)0 A。
[0022] 參考圖1F，第一經(jīng)滲雜區(qū)域53通過植入過程后續(xù)接著驅(qū)入(drive-in)過程而形成 于襯底11中，所述植入過程及所述驅(qū)入過程兩者均使用經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'作為掩 模。所述植入過程中所使用的滲雜劑包含P型滲雜劑，所述P型滲雜劑具有大約為lotions/ cm2的劑量。所述驅(qū)入過程包含熱過程，且驅(qū)入深度大約為Iiim。第一經(jīng)滲雜區(qū)域53充當(dāng)正在 制作的所述半導(dǎo)體裝置的本體區(qū)域。
[0023] 第二經(jīng)滲雜區(qū)域57接著通過植入過程后續(xù)接著驅(qū)入過程而形成于襯底11中，所述 植入過程及所述驅(qū)入過程兩者均使用經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'作為掩模。所述植入過程 中所使用的滲雜劑包含N型滲雜劑，所述N型滲雜劑具有大約為l〇i6ions/cm2的劑量。所述驅(qū) 入過程包含熱過程，且驅(qū)入深度大約為0.25皿到0.3皿。第二經(jīng)滲雜區(qū)域57充當(dāng)正在制作的 所述半導(dǎo)體裝置的源極區(qū)域。第一經(jīng)滲雜區(qū)域53基本上安置于第二經(jīng)滲雜區(qū)域57下面。
[0024] 參考圖1G，內(nèi)層電介質(zhì)（ILD)層59通過沉積過程而形成于第S絕緣層37及第二多 晶娃層39上。接下來，經(jīng)圖案化第SPR層79通過光刻過程而形成于ILD氧化物層59上，從而 暴露ILD氧化物層59的部分。
[0025] 參考圖IHJLD氧化物層59的經(jīng)暴露部分被蝕刻，所述蝕刻使用經(jīng)圖案化第SPR層 79作為掩模。當(dāng)蝕刻ILD氧化物層5卵寸，第=絕緣層37、經(jīng)圖案化第一絕緣層13'及第一經(jīng)滲 雜區(qū)域53也同時被蝕刻，從而暴露經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'及第一經(jīng)滲雜區(qū)域53。隨后， 經(jīng)圖案化第SPR層79被移除。
[00%]接下來，第=經(jīng)滲雜區(qū)域61通過植入過程而形成于第二經(jīng)滲雜區(qū)域57中。所述植 入過程中所使用的滲雜劑的材料包含P+型滲雜劑。
[0027] 參考圖II，金屬層69通過(舉例來說)沉積過程而基本上形成于ILD氧化物層59上， 從而產(chǎn)生半導(dǎo)體裝置10。金屬層69經(jīng)由區(qū)域61、第二經(jīng)滲雜區(qū)域57及經(jīng)圖案化第一多晶娃 層31'而與第一經(jīng)滲雜區(qū)域53接觸。金屬層69包含侶(Al)或銅(Cu),且金屬層69的厚度大約 為4WI1至化Ml。圖II中所展示的半導(dǎo)體裝置10包含功率半導(dǎo)體裝置，例如功率金屬氧化物半 導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)。半導(dǎo)體裝置10在有源區(qū)域中包含屏蔽柵極(SHG)晶體管83,所 述有源區(qū)域由終止區(qū)域81環(huán)繞。所述有源區(qū)域指的是有源裝置可形成于其中的區(qū)域，而終 止區(qū)域81指的是大體不具有有源裝置且用W給有源區(qū)域提供保護的區(qū)域。
[0028] 經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'在終止區(qū)域81上方延伸并進入所述終止區(qū)域中。延伸 的經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'充當(dāng)場板W增加半導(dǎo)體裝置10的終止區(qū)域81處的擊穿電壓。 如先前所論述，在形成第一經(jīng)滲雜區(qū)域53、第二經(jīng)滲雜區(qū)域57期間，經(jīng)圖案化第一多晶娃層 31'充當(dāng)掩模。
[0029] 圖IJ是根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置20的示意性橫截面圖。如圖IJ中所展 示，半導(dǎo)體裝置20類似于參考圖IG所描述及圖解說明的半導(dǎo)體裝置10,惟(舉例來說)填充 W經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'的至少一個溝槽85安置于終止區(qū)域81處除外。至少一個溝槽 85起作用W進一步增加半導(dǎo)體20的終止區(qū)域81處的擊穿電壓。
[0030] 圖2A到2G是展示根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的形成半導(dǎo)體裝置的方法的示意性橫 截面圖。
[0031] 參考圖2A，襯底11、經(jīng)圖案化第一絕緣層13'、第二絕緣層19及第一多晶娃層31已 在圖IA到IB中描述并圖解說明，且因此不再詳細地論述。然而，與圖IA及IB的實施例相比， 經(jīng)圖案化第一絕緣層13'被保留。如圖2A中所圖解說明，在形成第一多晶娃層31之后，經(jīng)圖 案化第二PR層33通過光刻過程而形成于第一多晶娃層31上，從而暴露第一多晶娃層31的一 部分。
[0032] 參考圖2B，經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'及經(jīng)圖案化第二絕緣層19'被形成。具體來 說，經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'通過使用經(jīng)圖案化第二PR層33作為掩模的回蝕過程而形成。 隨后，經(jīng)圖案化第二PR層33被移除，且接著經(jīng)圖案化第二絕緣層19'通過(舉例來說)濕式蝕 刻過程而形成。因此，凹部18形成于溝槽17所處的襯底11中，從而暴露溝槽17中經(jīng)圖案化第 一多晶娃層31'的一部分及經(jīng)圖案化第二絕緣層19'的一部分，W及經(jīng)圖案化第一絕緣層 13'的一部分。
[0033] 參考圖2C，第=絕緣層37通過(舉例來說)熱過程而形成于經(jīng)圖案化第一多晶娃層 31'、經(jīng)圖案化第二絕緣層19'及襯底11上。第=絕緣層37的材料為氧化娃，且第=絕緣層37 的厚度大約為500 A。
[0034] 經(jīng)圖案化第二多晶娃層39接著通過(舉例來說)沉積過程后續(xù)接著蝕刻過程而形 成于凹部18中的第=絕緣層37上。經(jīng)圖案化第二多晶娃層39充當(dāng)正在制作的所述半導(dǎo)體裝 置的柵極電極。經(jīng)圖案化第二多晶娃層39的厚度大約為10,000 A。
[0035] 參考圖2D，第一經(jīng)滲雜區(qū)域33通過(舉例來說)植入過程后續(xù)接著驅(qū)入過程而形成 于襯底11中，所述植入過程及所述驅(qū)入過程兩者均使用經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'作為掩 模。所述植入過程中所使用的滲雜劑包含P型滲雜劑，所述P型滲雜劑具有大約為lotions/ cm2的劑量。所述驅(qū)入過程包含熱過程，且驅(qū)入深度大約為Iiim。第一經(jīng)滲雜區(qū)域53充當(dāng)正在 制作的所述半導(dǎo)體裝置的本體區(qū)域。
[0036] 第二經(jīng)滲雜區(qū)域57接著通過(舉例來說)植入過程后續(xù)接著驅(qū)入過程而形成于襯 底11中，所述植入過程及所述驅(qū)入過程兩者均使用第一多晶娃層31'作為掩模。所述植入過 程中所使用的滲雜劑包含N型滲雜劑，所述N型滲雜劑具有大約為l〇i6ions/cm2的劑量。所述 驅(qū)入過程包含熱過程，且驅(qū)入深度大約為0.25WI1到0.3皿。第二經(jīng)滲雜區(qū)域57充當(dāng)正在制作 的所述半導(dǎo)體裝置的源極區(qū)域。
[0037] 參考圖2E，內(nèi)層電介質(zhì)（ILD)層59通過(舉例來說)沉積過程而形成于第S絕緣層 37及第二多晶娃層39上。接下來，經(jīng)圖案化第SPR層79通過光刻過程而形成于ILD氧化物層 59上，從而暴露ILD氧化物層59的部分。
[0038] 參考圖2F，ILD氧化物層59的經(jīng)暴露部分被蝕刻，所述蝕刻使用經(jīng)圖案化第SPR層 79作為掩模。當(dāng)蝕刻ILD氧化物層5卵寸，第=絕緣層37、經(jīng)圖案化第一絕緣層13'及第一經(jīng)滲 雜區(qū)域53也同時被蝕刻，從而暴露經(jīng)圖案化第一多晶娃層31'及第一經(jīng)滲雜區(qū)域53,其中蝕 刻在虛線附近停止。
[0039] 接下來，第=經(jīng)滲雜區(qū)域61通過(舉例來說)植入過程而形成于第一經(jīng)滲雜區(qū)域53 中。所述植入過程中所使用的滲雜劑包含P+型滲雜劑。經(jīng)暴露第一經(jīng)滲雜區(qū)域53接著被進 一步蝕刻，從而暴露襯底11。隨后，經(jīng)圖案化第SPR層79被移除。
[0040] 參考圖2G，金屬層69通過(舉例來說)沉積過程而形成，從而填充經(jīng)暴露經(jīng)圖案化 第一多晶娃層31'及經(jīng)暴露襯底11。有效地，半導(dǎo)體裝置10'被形成。金屬層69包含Al或Cu, 且金屬層69的厚度大約為4皿到6皿。
[0041] 圖2G中所展示的半導(dǎo)體裝置10'包含功率半導(dǎo)體裝置，舉例來說，功率M0SFET。半 導(dǎo)體10'在有源區(qū)域中包含屏蔽柵極(SHG)晶體管83,所述有源區(qū)域由襯底11的終止區(qū)域81 環(huán)繞。第一多晶娃層31'在終止區(qū)域81上方延伸并進入所述終止區(qū)域中。延伸的第一多晶娃 層31'充當(dāng)場板，其增加半導(dǎo)體10'的終止區(qū)域81處的擊穿電壓。安置于終止區(qū)域81處的第 一絕緣層13'增加半導(dǎo)體裝置10'的終止區(qū)域81處的擊穿電壓，運是因為所述終止區(qū)域處的 耗盡區(qū)域被延伸。
[0042]半導(dǎo)體10'的金屬層69與襯底11(例如N型襯底)接觸，從而在接觸區(qū)域88處產(chǎn)生肖 特基(Schottky)二極管方案。接觸區(qū)域88處的所述肖特基二極管方案使得半導(dǎo)體裝置10' 能夠在反向擊穿期間耗費較少功率，并增強半導(dǎo)體裝置10'的切換功能。
【主權(quán)項】
1. 一種半導(dǎo)體裝置，其包括： 屏蔽柵極SHG晶體管，其位于襯底的有源區(qū)域中，所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞;及 第一多晶硅層，其位于所述SHG晶體管中，所述第一多晶硅層在所述終止區(qū)域上方延伸 并進入所述終止區(qū)域中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其進一步包括第二多晶硅層，所述第二多晶硅層 位于所述SHG晶體管中，其中所述第二多晶硅層充當(dāng)所述SHG晶體管的柵極，且所述第一多 晶硅層充當(dāng)所述半導(dǎo)體裝置的場板。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其進一步包括金屬層，所述金屬層與所述襯底接 觸。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述襯底為N型的。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其進一步包括所述終止區(qū)域處的至少一個溝槽。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中所述至少一個溝槽填充有所述第一多晶硅。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其進一步包括所述終止區(qū)域處的所述襯底上的 絕緣層。8. -種制作半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括： 在襯底的有源區(qū)域中形成溝槽，所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞;及 在所述溝槽中形成經(jīng)圖案化第一多晶硅層，所述經(jīng)圖案化第一多晶硅層在所述終止區(qū) 域上方延伸并進入所述終止區(qū)域中。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進一步包括在所述襯底上于所述終止區(qū)域處形成經(jīng) 圖案化第一絕緣層。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進一步包括形成經(jīng)圖案化第二絕緣層，所述經(jīng)圖案 化第二絕緣層在所述第一絕緣層上方延伸到所述終止區(qū)域。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其進一步包括： 在所述溝槽中形成經(jīng)圖案化第二多晶硅層;及 使用所述經(jīng)圖案化第一多晶硅層作為掩模而在所述襯底中形成第一經(jīng)摻雜區(qū)域及第 二經(jīng)摻雜區(qū)域。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進一步包括： 形成金屬層，所述金屬層與所述襯底接觸。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述襯底為N型的。14. 一種制作半導(dǎo)體裝置的方法，所述方法包括： 在襯底的有源區(qū)域中形成溝槽，所述有源區(qū)域由終止區(qū)域環(huán)繞； 在所述溝槽中形成經(jīng)圖案化第一多晶硅層;及 使用所述經(jīng)圖案化第一多晶硅層作為掩模而在所述襯底中形成第一經(jīng)摻雜區(qū)域及第 二經(jīng)摻雜區(qū)域。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述經(jīng)圖案化第一多晶硅層在所述終止區(qū)域上 方延伸并進入所述終止區(qū)域中。16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進一步包括在所述襯底上于所述終止區(qū)域處形成 經(jīng)圖案化第一絕緣層。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其進一步包括形成經(jīng)圖案化第二絕緣層，所述經(jīng)圖案 化第二絕緣層在所述第一絕緣層上方延伸到所述終止區(qū)域。18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進一步包括在所述溝槽中形成經(jīng)圖案化第二多晶 娃層。19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進一步包括形成金屬層，所述金屬層與所述襯底接 觸。
【文檔編號】H01L21/336GK105981144SQ201380082040
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2013年12月16日
【發(fā)明人】莊喬舜, 林哲雍, 陳開宇, 黃正鑫
【申請人】達爾科技股份有限公司