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5. 实用新型

TWM378481U 功率金氧半導體場效電晶體 POWER MOSFET 有权
简体标题：功率金属氧化物半导体场效应管 POWER MOSFET
公开(公告)号：TWM378481U
公开(公告)日：2010-04-11
申请号：TW098222635
申请日：2009-12-03
申请人：杰力科技股份有限公司
发明人：張翊麒 , 吳嘉連
IPC分类号： H01L
摘要：一種功率金氧半導體場效電晶體。溝渠配置在主體層及磊晶層中。隔離結構配置於溝渠之一側的基底上。氧化物層配置於溝渠的表面。第一導體層填滿溝渠並延伸至隔離結構上。介電層配置於第一導體層及隔離結構上，且具有曝露第一導體層之開口。至少一源極區配置於溝渠之另一側的主體層中。第二導體層配置於介電層上，且與源極區電性連接，但與第一導體層藉由介電層而電性隔絕。第三導體層配置於介電層上，且經介電層的開口與第一導體層電性連接，其中第二導體層與第三導體層分開。 A power MOSFET is described. A trench is in a body layer and an epitaxial layer. An isolation structure is on the substrate at one side of the trench. An oxide layer is on the surface of the trench. A first conductive layer fills the trench and extends to the isolation structure. A dielectric layer is on the first conductive layer and isolation structure and has an opening exposing the first conductive layer. At least one source region is in the body layer at the other side of the trench. A second conductive layer is on the dielectric layer and electrically connected to the source region while electrically isolated from the first conductive layer by the dielectric layer. A third conductive layer is on the dielectric layer and electrically connected to the first conductive layer through the opening of the dielectric layer. The second and third conductive layers are separated. 【創作特點】有鑑於此，本創作提出一種功率金氧半導體場效電晶體，可以將功率金氧半導體場效電晶體的晶胞區、閘極金屬區及金屬場板區有效地整合在一起。
本創作另提出一種功率金氧半導體場效電晶體的製造方法，其利用削減製程及自對準製程，可以避免功率金氧半導體場效電晶體之接觸洞對溝渠的對準偏差，進而縮小晶胞間的間距(cell pitch)，提高元件的集積度。
本創作提出一種功率金氧半導體場效電晶體，包括具有第一導電型之基底、具有第一導電型之磊晶層、具有一第二導電型之主體層、隔離結構、第一導體層、介電層、具有第一導電型的至少一源極區、第二導體層及第三導體層。磊晶層配置在基底上。主體層配置在磊晶層中，其中溝渠配置在主體層及部分磊晶層中。隔離結構配置於溝渠之一側的基底上。第一氧化物層配置於溝渠的表面。第一導體層填滿溝渠並延伸至部分隔離結構上。介電層配置於第一導體層及隔離結構上，且具有曝露部分第一導體層之開口。源極區配置於溝渠之另一側的主體層中。第二導體層配置於介電層上，且與源極區電性連接，但與第一導體層藉由介電層而電性隔絕。第三導體層配置於介電層上，且經介電層的開口與第一導體層電性連接，其中第二導體層與第三導體層分開。
在本創作之一實施例中，上述第一導體層包括填滿溝渠之第一部分以及從第一部分延伸至部分隔離結構上的第二部分，且介電層覆蓋部分第一部分。第一導體層之第一部分的表面不高於主體層的表面。
在本創作之一實施例中，上述第一導體層包括填滿溝渠之第一部分以及從第一部分延伸至部分隔離結構上的第二部分，且介電層未覆蓋第一部分。第一導體層之第一部分的表面不高於主體層的表面。
在本創作之一實施例中，上述主體層與隔離結構為部分重疊或彼此分開。
在本創作之一實施例中，上述功率金氧半導體場效電晶體更包括至少配置在溝渠之底部的第二氧化物層。第二氧化物層的材料包括介電常數低於4的氧化物。此外，第二氧化物層更配置在隔離結構的上表面與第一導體層之間。
在本創作之一實施例中，上述功率金氧半導體場效電晶體更包括配置於第二氧化物層與第一氧化物層之間以及於第二氧化物層與隔離結構的上表面之間的罩幕層。罩幕層的材料包括氮化矽。
在本創作之一實施例中，上述功率金氧半導體場效電晶體更包括覆蓋在隔離結構上的罩幕圖案，且罩幕圖案位於罩幕層及隔離結構之間。罩幕圖案的材料包括氮化矽。
在本創作之一實施例中，上述功率金氧半導體場效電晶體更包括覆蓋在隔離結構上的罩幕圖案。罩幕圖案的材料包括氮化矽。
在本創作之一實施例中，上述功率金氧半導體場效電晶體更包括配置於第二導體層與主體層之間的具有第二導電型的至少一摻雜區。
在本創作之一實施例中，上述功率金氧半導體場效電晶體更包括配置於主體層與第一導體層之間的墊氧化物層。
在本創作之一實施例中，上述隔離結構包括場氧化物結構或淺溝渠隔離結構。
在本創作之一實施例中，上述第一導體層的材料包括摻雜多晶矽。
在本創作之一實施例中，上述第二導體層及第三導體層的材料包括鋁。
在本創作之一實施例中，上述第一導電型為N型，第二導電型為P型；或第一導電型為P型，第二導電型為N型。
基於上述，在本創作的功率金氧半導體場效電晶體中，將同時位於晶胞區及終端區的溝渠中配置填滿溝渠並延伸至部分隔離結構上的導體層，以將晶胞區及終端區有效地整合在一起，達到縮小元件尺寸的目的。
此外，本創作於溝渠之底部形成的底氧化物層(即第二氧化物層)的材料為介電常數低於4的氧化物，因此可以降低閘極對汲極之電容Cgd，有效地減少切換損失。
為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
简体摘要：一种功率金属氧化物半导体场效应管。沟渠配置在主体层及磊晶层中。隔离结构配置于沟渠之一侧的基底上。氧化物层配置于沟渠的表面。第一导体层填满沟渠并延伸至隔离结构上。介电层配置于第一导体层及隔离结构上，且具有曝露第一导体层之开口。至少一源极区配置于沟渠之另一侧的主体层中。第二导体层配置于介电层上，且与源极区电性连接，但与第一导体层借由介电层而电性隔绝。第三导体层配置于介电层上，且经介电层的开口与第一导体层电性连接，其中第二导体层与第三导体层分开。 A power MOSFET is described. A trench is in a body layer and an epitaxial layer. An isolation structure is on the substrate at one side of the trench. An oxide layer is on the surface of the trench. A first conductive layer fills the trench and extends to the isolation structure. A dielectric layer is on the first conductive layer and isolation structure and has an opening exposing the first conductive layer. At least one source region is in the body layer at the other side of the trench. A second conductive layer is on the dielectric layer and electrically connected to the source region while electrically isolated from the first conductive layer by the dielectric layer. A third conductive layer is on the dielectric layer and electrically connected to the first conductive layer through the opening of the dielectric layer. The second and third conductive layers are separated. 【创作特点】有鉴于此，本创作提出一种功率金属氧化物半导体场效应管，可以将功率金属氧化物半导体场效应管的晶胞区、闸极金属区及金属场板区有效地集成在一起。本创作另提出一种功率金属氧化物半导体场效应管的制造方法，其利用削减制程及自对准制程，可以避免功率金属氧化物半导体场效应管之接触洞对沟渠的对准偏差，进而缩小晶胞间的间距(cell pitch)，提高组件的集积度。本创作提出一种功率金属氧化物半导体场效应管，包括具有第一导电型之基底、具有第一导电型之磊晶层、具有一第二导电型之主体层、隔离结构、第一导体层、介电层、具有第一导电型的至少一源极区、第二导体层及第三导体层。磊晶层配置在基底上。主体层配置在磊晶层中，其中沟渠配置在主体层及部分磊晶层中。隔离结构配置于沟渠之一侧的基底上。第一氧化物层配置于沟渠的表面。第一导体层填满沟渠并延伸至部分隔离结构上。介电层配置于第一导体层及隔离结构上，且具有曝露部分第一导体层之开口。源极区配置于沟渠之另一侧的主体层中。第二导体层配置于介电层上，且与源极区电性连接，但与第一导体层借由介电层而电性隔绝。第三导体层配置于介电层上，且经介电层的开口与第一导体层电性连接，其中第二导体层与第三导体层分开。在本创作之一实施例中，上述第一导体层包括填满沟渠之第一部分以及从第一部分延伸至部分隔离结构上的第二部分，且介电层覆盖部分第一部分。第一导体层之第一部分的表面不高于主体层的表面。在本创作之一实施例中，上述第一导体层包括填满沟渠之第一部分以及从第一部分延伸至部分隔离结构上的第二部分，且介电层未覆盖第一部分。第一导体层之第一部分的表面不高于主体层的表面。在本创作之一实施例中，上述主体层与隔离结构为部分重叠或彼此分开。在本创作之一实施例中，上述功率金属氧化物半导体场效应管更包括至少配置在沟渠之底部的第二氧化物层。第二氧化物层的材料包括介电常数低于4的氧化物。此外，第二氧化物层更配置在隔离结构的上表面与第一导体层之间。在本创作之一实施例中，上述功率金属氧化物半导体场效应管更包括配置于第二氧化物层与第一氧化物层之间以及于第二氧化物层与隔离结构的上表面之间的罩幕层。罩幕层的材料包括氮化硅。在本创作之一实施例中，上述功率金属氧化物半导体场效应管更包括覆盖在隔离结构上的罩幕图案，且罩幕图案位于罩幕层及隔离结构之间。罩幕图案的材料包括氮化硅。在本创作之一实施例中，上述功率金属氧化物半导体场效应管更包括覆盖在隔离结构上的罩幕图案。罩幕图案的材料包括氮化硅。在本创作之一实施例中，上述功率金属氧化物半导体场效应管更包括配置于第二导体层与主体层之间的具有第二导电型的至少一掺杂区。在本创作之一实施例中，上述功率金属氧化物半导体场效应管更包括配置于主体层与第一导体层之间的垫氧化物层。在本创作之一实施例中，上述隔离结构包括场氧化物结构或浅沟渠隔离结构。在本创作之一实施例中，上述第一导体层的材料包括掺杂多晶硅。在本创作之一实施例中，上述第二导体层及第三导体层的材料包括铝。在本创作之一实施例中，上述第一导电型为N型，第二导电型为P型；或第一导电型为P型，第二导电型为N型。基于上述，在本创作的功率金属氧化物半导体场效应管中，将同时位于晶胞区及终端区的沟渠中配置填满沟渠并延伸至部分隔离结构上的导体层，以将晶胞区及终端区有效地集成在一起，达到缩小组件尺寸的目的。此外，本创作于沟渠之底部形成的底氧化物层(即第二氧化物层)的材料为介电常数低于4的氧化物，因此可以降低闸极对汲极之电容Cgd，有效地减少切换损失。为让本创作之上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。

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