[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

本发明提供一种半导体装置及其制造方法，该半导体装置包括：基底，具有主动区及终端区；外延层，设于基底上；多个第一沟槽，设于主动区的外延层中；多个第二沟槽，设于终端区的外延层中；注入阻挡层，形成于第一沟槽与第二沟槽的底部；衬层，具有第二导电型，且沿着第一沟槽与第二沟槽的侧壁顺应性形成；介电材料，填入第一沟槽与第二沟槽，且分别定义多个第一柱及多个第二柱；栅极介电层，设于外延层上；两个浮栅，形成于栅极介电层上；源极区，形成于浮栅之间；层间介电层及接触插塞。由于本发明的超级结装置使用注入阻挡层以使在终端区的沟槽底部没有高电场，因此可有效消除超级结装置的终端区击穿问题。

技术领域

本发明是有关于半导体装置，且特别是有关于一种超级结(super junction)半导体装置及其制造方法。

背景技术

近年来由于对环保产品及绿色科技的提倡，业界对省电电子装置有着大量的需求。为了满足此日益增加的需求，半导体产业对于能源的部分更加地关注。因此，可提供较佳能源效率的超级结金属氧化物半导体场效应晶体管被开发出来。相对于传统平面金属氧化物半导体场效应晶体管结构，超级结金属氧化物半导体场效应晶体管可在不影响装置的电压容差(voltage tolerance)的情况下将导通电阻降至非常低的程度。因此，可得到每单位面积具有低导通电阻的金属氧化物半导体场效应晶体管。

典型的超级结金属氧化物半导体场效应晶体管装置包括两个区域：主动区(或称为晶胞区(cell region))及终端区(termination region)。此超级结金属氧化物半导体场效应晶体管装置的终端区是设计用来维持(sustain)装置的横向(transverse)电压。当此终端区所维持的电压较小时，在装置的垂直及水平方向会产生极大的电场。故此装置的终端区容易击穿。

因此，业界亟须一种改良的超级结金属氧化物半导体场效应晶体管装置。

发明内容

本发明的主要目的是：提供一种半导体装置及其制造方法，以解决上述装置的终端区容易击穿的问题。

本发明提供一种半导体装置，包括：基底，具有第一导电型，且具有主动区及终端区(termination region)；外延层，设于基底上且具有第一导电型；多个第一沟槽，设于主动区的外延层中；多个第二沟槽，设于终端区的外延层中；注入阻挡层，形成于第一沟槽与第二沟槽的底部；衬层，具有第二导电型，且沿着第一沟槽与第二沟槽的侧壁顺应性形成，其中第一导电型与第二导电型相异；介电材料，填入第一沟槽与第二沟槽，且分别定义多个第一柱及多个第二柱；栅极介电层，设于外延层上；两个浮栅(floating gate)，形成于栅极介电层上，且设于距离终端区最远的第一柱的相对应的两侧上；源极区，形成于浮栅之间；层间介电层，覆盖栅极介电层与浮栅；及接触插塞，形成于源极区上且穿过层间介电层。

本发明还提供一种半导体装置的制造方法，包括：提供基底，具有第一导电型，其中基底具有主动区及终端区(termination region)；形成外延层于基底上，外延层具有第一导电型；形成多个第一沟槽于主动区的外延层中；形成多个第二沟槽于终端区的外延层中；形成注入阻挡层于第一沟槽与第二沟槽的底部；顺应性形成衬层于第一沟槽与第二沟槽的侧壁；将第二导电型掺杂剂注入衬层，其中第一导电型与第二导电型相异，且注入阻挡层阻挡掺杂剂，防止掺杂剂进入第一沟槽与第二沟槽的底部；将介电材料填入第一沟槽与第二沟槽以分别形成多个第一柱及多个第二柱；形成栅极介电层于外延层上；形成两个浮栅(floating gate)于栅极介电层上，且上述两个浮栅设于距离终端区最远的第一柱的相对应的两侧上；形成源极区于浮栅之间；形成层间介电层覆盖栅极介电层与浮栅；及形成接触插塞于源极区上且穿过层间介电层。

本发明使用注入阻挡层以防止超级结装置的终端区因衬层中的注入掺杂剂扩散进入第二沟槽的底部而导致电压损失，借此可减少传统超级结装置常产生的位于终端区的沟槽底部的电场。由于本发明的超级结装置在终端区的沟槽底部没有高电场，因此可有效消除超级结装置的终端区击穿问题。