[发明专利]金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法

说明书

本发明提供一种金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法，其中的制造方法依序包含下列步骤：提供半导体衬底，半导体衬底包含衬底以及外延层，外延层形成于衬底上方；于外延层上形成掺杂区；于掺杂区形成多个沟渠环，沟渠环穿过掺杂区进入到外延层；形成栅极氧化层于各沟渠环内；以多晶硅沉积于栅极氧化层上方；进行多晶硅回蚀刻而于各沟渠环的二个侧壁形成自对准的二个岛状多晶硅区，二个岛状多晶硅区互不接触；形成绝缘氧化层于各沟渠环内，绝缘氧化层覆盖于二个岛状多晶硅区上方；以及覆盖金属层于掺杂区，并对金属层进行图形布建以形成不连续金属层。本发明的金氧半场效应晶体管的终端区结构具有中高压崩溃电压且不受沟渠环深度影响。

技术领域

本发明涉及一种金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法，尤其涉及一种具有中高压保护环的金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法。

背景技术

金氧半场效应晶体管被广泛地应用于电力装置的开关组件，例如是电源供应器、整流器或低压马达控制器等等。现有的金氧半场效应晶体管多采取垂直结构的设计，例如沟渠式(trench)金氧半场效应晶体管，以提升组件密度。一般金氧半场效应晶体管会有主体区与终端区的设计，主体区设有晶体管组件，终端区位于主体区边缘而用以提高组件边缘的耐压能力。最常见的终端区设计方式，是利用井区形成多个保护环(guard ring)，可降低终端区的电场迫使组件崩溃点发生在主体区。而为了不降低主体区的整体崩溃电压能力，较合适的方式是确保在终端区中的崩溃电压(其为侧向崩溃电压)大于主体区的崩溃电压(其为垂直崩溃电压)。

现有的由井区形成的保护环的终端区结构，其保护环深度(即井区深度)与崩溃电压成正比，增加保护环深度即可增加崩溃电压，然而在半导体制程中，井区深度越深，意味着就需要更高的热预算(thermal budge)来将杂质做趋入扩散，因此耐压与外延层厚度亦成正比。这样的制程，会使得实务上必须要选用更厚的外延层来制作产品，而这样的选择，会使产品的导通电阻增加，不利生产。

发明内容

有鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种具有中高压崩溃电压且不受保护环深度影响的金氧半场效应晶体管的终端区结构及其制造方法。

为达上述目的，本发明提供一种金氧半场效应晶体管的终端区结构的制造方法，依序包含下列步骤：提供半导体衬底，半导体衬底包含衬底(substrate)以及外延层(epitaxial layer)，外延层形成于衬底上方；于外延层上形成掺杂区；于掺杂区形成多个沟渠环，沟渠环穿过掺杂区进入到外延层；形成栅极氧化层于各沟渠环内；以多晶硅沉积于栅极氧化层上方；进行多晶硅回蚀刻而于各沟渠环的二个侧壁形成自对准的二个岛状多晶硅区，二个岛状多晶硅区互不接触；形成绝缘氧化层于各沟渠环内，绝缘氧化层覆盖于二个岛状多晶硅区上方；以及覆盖金属层于掺杂区，并对金属层进行图形布建以形成不连续金属层。

在一实施例中，于掺杂区形成沟渠环依序包含下列步骤：于掺杂区上方沉积硬掩模(hard mask)；于硬掩模上形成图形化光阻(patterned photoresist)；以图形化光阻于硬掩模进行沟渠环图形布建；以及进行干蚀刻，于掺杂区形成沟渠环。

在一实施例中，于掺杂区形成沟渠环之后，以及形成栅极氧化层于各沟渠环内之前还包含下列步骤：形成牺牲氧化层于各沟渠环内，再移除牺牲氧化层。

在一实施例中，在形成绝缘氧化层于各沟渠环内之后，以及在覆盖金属层于掺杂区之前还包含下列步骤：于绝缘氧化层上形成图形化光阻；以图形化光阻于金氧半场效应晶体管的主体区对暴露的绝缘氧化层进行蚀刻以形成接触窗，再移除图形化光阻；以及通过接触窗于主体区的掺杂区形成源极多晶硅区及重掺杂区。

在一实施例中，形成绝缘氧化层于各沟渠环内依序包含下列步骤：形成内层介电(Inter-Layer Dielectric, ILD)层于各沟渠环内；以及形成硼磷硅玻璃(Boro-Phospho-Silicate Glass,BPSG)层于内层介电层上。