[发明专利]具有终端结构的金氧半二极管元件及其制法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有终端结构的金氧半二极管元件，特别是涉及一种具有较低的漏电流及有较大反向耐压的金氧半二极管元件。

背景技术

肖特基二极管为以电子作为载子的单极性元件，其特性为速度快与正向导通压降值（VF）低，但反向偏压漏电流则较大（与金属功函数及半导体掺杂浓度所造成的肖特基能障值有关），且因为以电子作为载子的单极性元件，没有少数载子复合的因素，反向回复时间较短。而P-N二极管，为一种双载子元件，传导电流量大。但元件的正向导通压降值（VF）一般较肖特基二极管高，且因电洞载子的作用使P-N二极管反应速度较慢，反向回复时间较长。

为综合肖特基二极管与P-N二极管的优点，一种栅控二极管的架构，利用平面式金氧半场效晶体管的栅极与源极等电位，设定为阳极。而晶背漏极设定为阴极的二极管被提出来。该元件具有与肖特基二极管相匹敌或更低的正向导通压降值（VF）。反向偏压漏电流的性能接近P-N二极管，较肖特基二极管为低。在高温的反向回复时间与肖特基二极管相近。元件的接口可耐受温度则较肖特基二极管更高。在应用上为较肖特基二极管性能更优良的元件。

关于栅控二极管装置，其代表性现有技术可参阅2003年的美国专利，第6624030号专利名称RECTIFIER DEVICE HAVING A LATERALLY GRADEDP-N JUNCTION FOR A CHANNEL REGION所揭示的元件结构为代表。请参阅图1A~L所示，其制作方法主要包括步骤：首先，如图1A所示，提供N+基板20与已长好的N-型外延层22，于其上成长场氧化层（Field Oxide）50。而后如图1B所示，于场氧化层50上形成光阻层52后进行微影工程及蚀刻工程，以移除部分场氧化层50，然后进行第一离子植入层硼离子的植入。之后，如图1C所示，于光阻去除后，进行第一离子植入层硼离子的热驱入，形成边缘的P型层28与中心的P型层30。然后进行第二离子植入层氟化硼离子的植入。接着如图1D及E所示，进行第二微影工程及蚀刻工程，于元件周围为光阻54所覆盖，以移除元件中心区域的场氧化层50。如图1F所示，成长栅极氧化层56、栅极复晶硅层58及氮化硅层60，并进行砷离子的植入。接着如图1G所示，披覆一化学气相沉积的氧化层62，并于其上进行第三微影工程，留下栅极图案的光阻层64。然后，如图1H所示，对化学气相沉积的氧化层62，进行湿式蚀刻。于图1I所示，对基板进行一干式蚀刻以移除部分的氮化硅层60，然后进行一第三离子植入层硼离子的植入，以形成区域66。接着如图1J所示，于去除光阻层64之后，进行一第四离子植入层硼离子的植入，以形成P型包覆层（P-type Pocket）36。如图1K所示，对基板进行一湿式蚀刻，以移除氧化层62，然后再对基板进行一干式蚀刻以移除一部分的栅极复晶硅层58。然后，进行一砷离子植入工程，以形成一N+的植入区24，如图1L所示，将氮化硅层60以湿蚀刻的方式去除，然后对基板进行砷离子的植入。元件的工程部分于此完成，后续则陆续上表面金属层，微影工程与蚀刻工程等，以完成晶片的前端工程。

由上述的工法制作的栅控二极管，其栅极复晶硅层58会有较大的寄生电容，反应速度较慢。且于高压产品的正向导通压降值（Vf）较高。

发明内容

为了克服现有技术问题，本发明的一目的为提供一种可有利于分散电场及提高反向耐压的具有终端结构的金氧半二极管元件。

依据本发明的一实施例，本发明提供一种具有终端结构的金氧半二极管元件，包含：

一基板具有至少一第一导电型外延层，该第一导电型外延层具有多个平台区；

多个浅沟槽区域分别环绕该些平台区；

多个第二导电型半导体区，位在该些平台区外侧浅沟槽区域内；

多个栅极氧化层分别位于该些平台区的上；

多个多晶硅层分别位在该些栅极氧化层上；

多个屏蔽氧化层分别位在该些多晶硅层上，且覆盖该些多晶硅层的部分上表面，其中该屏蔽场氧化层的厚度较该栅极氧化层厚；

一终端结构包含：

一沟槽，形成于该第一导电型外延层上；

至少一氧化层，位于该沟槽内；及

侧壁多晶硅层，位在该沟槽侧壁的该氧化层上；及

一金属复合层，覆盖该些第二导电型半导体区、该多晶硅层、该屏蔽氧化层、及至少该沟槽中的该氧化层及该侧壁多晶硅层。