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TWI478241B - 金氧半場效應電晶體作用區與邊界終止區的電荷平衡 - Google Patents

金氧半場效應電晶體作用區與邊界終止區的電荷平衡 Download PDF

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TWI478241B
TWI478241B TW097138251A TW97138251A TWI478241B TW I478241 B TWI478241 B TW I478241B TW 097138251 A TW097138251 A TW 097138251A TW 97138251 A TW97138251 A TW 97138251A TW I478241 B TWI478241 B TW I478241B
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Inventor
Qufei Chen
Kyle Terrill
Sharon Shi
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Vishay Siliconix
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Description

金氧半場效應電晶體作用區與邊界終止區的電荷平衡
本申請案主張同時待決之美國臨時申請案之權益，該臨時申請案之臨時申請案號為60/997,945，名稱為「金氧半場效應電晶體作用區與邊界終止區之電荷平衡(MOSFET ACTIVE AREA AND EDGE TERMINATION AREA CHARGE BALANCE)，其於2007年10月5日遞件申請，並且以全文引用方式納入本說明書中。
本發明係關於一種金氧半場效應電晶體作用區與邊界終止區電荷平衡。
 發明背景
金氧半場效應電晶體(MOSFET)為一種場效應電晶體，其透過改變金氧半場效應電晶體載流通道的寬度來運作。金氧半場效應電晶體的載流通道(channel)越寬，其導電能力越好。金氧半場效應電晶體包含閘極(gate)、汲極(drain)，以及源極(source)。電荷載子由源極進入，然後從汲極離開，而金氧半場效應電晶體的載疏通道寬度可藉由改變閘極的電壓來控制。在習知的金氧半場效應電晶體中，閘極通常藉由一薄氧化層與載流通道隔絕。
金氧半場效應電晶體的操作參數(operation parameters)，影響著金氧半場效應電晶體的運作及表現。金氧半場效應電晶體的操作參數包含汲極與源極間的崩潰電壓(drain-source breakdown voltage,BVds)，以及汲極與源極間的導通電阻(drain-source on resistance,RDson)。
金氧半場效應電晶體的崩潰電壓(BVds)係指，使得一絕緣體的一部份具有導電性所需的最小電壓。因此，可預期崩潰電壓為一高電壓。更重要的是，當電壓值超過崩潰電壓值時，一電流將被產生，該電流會妨礙金氧半場效應電晶體的正常運作。導通電阻(RDson)係指在特定汲極電流與閘極電壓下的汲極與源極之間的電阻。在許多應用中，低導通電阻是較理想的，且其與增加金氧半場效應電晶體的載流能力相關。
金氧半場效應電晶體的設計者通常會在崩潰電壓與導通電阻作取捨。舉例來說，藉由混合較寬且摻雜度較低的漂移區(drift region)來提高BVds會造成較高的RDSon。反之，若藉由混合較窄且摻雜度較高的漂移區來降低RDSon則會降低BVds。因此，為了在崩潰電壓與導通電阻作取拾，設計者尋求最理想的崩潰電壓及導通電阻作為金氧半場效應電晶體之用由於使用在作用區(active area)與邊界終止區(edge terrnination area)的溝槽寬度不同，要在作用區和邊界終止區都達到相似的崩潰電壓是有困難的。
圖1A係繪示習知的金氧半場效應電晶體元件100。該金氧半場效應電晶體元件100包合一作用區101及一邊界終止區103。如圖1A所示，理想的電流方向你垂直通過金氧半場效應電晶體(虛線表示垂直的載流通道105，鄰近於作用區溝糟107)。然而，假如電壓值超過崩潰電壓，位於溝槽元件角落的氧化層產生電崩潰，且金氧半場效應電晶體中會產生一非期望的電流。這是因為常見的金氧半場效應電晶體其電場強度不均勻，並且金氧半場效應電晶體的電場強 度在溝槽的角落有最大值。
圖1B係繪示圖1A中之金氧半場效應電晶體100之邊界終止區溝槽109中，溝槽壁上之氧化層容易受損的位置111、113以及115。如上所述，此非期望的電流也將妨礙金氧半場效應電晶體正常的運作。但重要的是，許多習知的金氧半場效應電晶體無法對邊界終止區溝槽的崩潰提供適當的保護措施，也容易受到因崩潰而產生的電流影響。
 發明概要
因此，本發明之一範疇在於提供一種方法，該方法提供金氧半場效應電晶體更好的保護，以防範崩潰電壓及非期望之電流危害。
根據本發明之一具體實施例，該方法藉由形成植入物於金氧半場效應電晶體的作用區及邊界終止區溝槽底部中，以獲得最理想的崩潰電壓，並藉此達到植入區的電荷平衡。電持平衡的結果，使得植入區中產生一均勻電場，同時也提高了崩潰電壓。此外，形成植入物於作用區中，使得接雜濃度提高，此舉也有效的降低金氧半場效應電晶體的導通電阻。
本發明之方法的一部份提供了其有電荷平衡的作用區及邊界終止區的金氧半場效應電晶體。複數個第一植入物形成於一金氧半場效應電晶體作用區及邊界終止區之多個溝槽的底部。隨之，複數第二個植入物形成於一金氧半場效應電晶體作用區之多個溝槽的底部。該形成於一金氧半場效應電晶體作用區之該多個溝槽底部的第二複數個植入 物，致使形成於該作用區之該多個溝槽底部之植入物達到一預定濃度。
根據本發明之一具體實施例，本發明揭露一種製造金氧半場效應電晶體的方法，該金氧半場效應電晶體包含一作用區、一邊界終止區、-N型磊晶層及-P型磊晶層形成於基板上、多個溝槽形成於作用區及邊界終止區，且位於磊晶層最上方，以及複合植入物形成於作用區及邊界終止區之多個溝槽的底部。此外，該方法包含光罩該邊界終止區、形成複數個複合植入物於該作用區之多個溝槽的底部，以及形成在邊界終止區中形成一厚的氧化層。該形成於邊界終止區中之該多個溝槽的壁面上之該氧化層的厚度，大於形成於該作用區中之該多個溝槽的壁面上之該氧化層的厚度。
本發明另揭露一種金氧半場效應電晶體，該金氧半場效應電晶體包含一作用區及一邊界終止區，且該作用區與該邊界終止區其崩潰電壓值相近。根據一具體實施例，該作用區包含複數個作用區溝槽、一個源極區域連接著該一或多個溝槽壁面，一個汲極區域位於閘極正下方。該邊界終止區包含一個閘極拾起溝槽以及多個邊界終止區溝槽。第一複數個植入物被形成於作用區及邊界終止區之多個溝槽的底部；第二複數個植入物被形成於作用區之多個溝槽的底部，致使形成於該複數個作用區溝槽的底部之植入物達到一預定濃度。該金氧半場效應電晶體對於該作用區及該邊界終止區而言有最理想的崩潰電壓。
關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及 所附圖式得到進一步的瞭解。
 較佳實施例之詳細說明
本發明揭露一種製造金氧半場效應電晶體的方法。根據本發明法之金氧半場效應電晶體包含一作用區與一邊界終止區。本發明之金氧半場效應電晶體，包含一作用區，形成複數個第一植入物於住在該作用區之多個溝槽的底部，以及形成複數個第二植入物於位在該邊界終止區之多個溝槽的底部。此外，形成複數個第二植入物於位在該作用區之多個溝槽的底部。其中，該複數個第二植入物致使形成於該作用區溝槽的底部之植入物達到預定濃度。如上所為，則該作用區與該邊界終止區的崩潰電壓值將會相近，以便有效的維持導通電阻值。本發明將藉由不同的實施例以及其附圖得到詳盡的描述，此外，針對本發明中所運用到的習知技術，在文中不再多作贅述。
根據本發明之一具體實施例的金氧半場效應電晶體之作用區以及邊界終止區的電荷平衡
圖2A係繪示根據本發明之一具體實施例之剖面圖。根據本發明之一具體實施例，複合植入物被形成於金氧半場效應電晶體200作用區200a及邊界終止區200b之多個溝槽的底部，致使該作用區200a及該邊界終止區200b電荷平衡。根據一具體實施例，電荷平衡的結果可使得該金氧半場效應電晶體200在該作用區200a及該邊界終止區200b的崩潰電壓值相近，且崩潰電壓於該上述兩區中有最理想值。植入物摻雜濃度越高，則越能降低金氧半場效應電晶 體200的導通電阻值(RDson)。因此，電荷平衡使得植入區(implant region)的電場均勻，藉此該金氧半場效應電晶體200比非電荷平衡之植入區的金氧半場效應電晶體，能支撐更高的崩潰電壓。
於圖2A所示之具體實施例中，該金氧半場效應電晶體200，包含一基板201、一N型磊晶層203、一P型磊晶層205、複合作用區植入物207、複合邊界終止區植入物209、源極植入物211、一P井體(body well)213、一閘極區域215、一汲極區域217、作用區溝槽219、221、一閘極拾起溝槽223、多個邊界終止區溝槽255a-255c、一氧化層(二氧化矽)227、一作用區溝槽氧化層229、一邊界終止區溝槽氧化物231、一多晶閘極233、一源極(source electrode)235、一閘極(gate electrode)237、一汲極(drain electrode)239、一絕緣層(passive layer)241以及一切割道(scribeline)243。
如圖2A所示，該複合作用區植入物207與該複合邊界終止區植入物209形成於該作用區200a及該邊界終止區200b之該多個溝槽219、221、223及225a-225c的底部(見圖3A至3H的討論)。根據圖2A之一具體實施例，該作用區之該多個溝槽219、221底部的植入物形成一部分的該汲極區域217。根據一具體實施例，經由兩次植佈操作(implantation operation)形成該植入物。一開始，先形成複合植入物於該作用區之該多個溝槽219、221的底部，以及形成複合植入物於邊界終止區之該多個溝槽223、225a-225c的底部，接著，再形成第二複合植入物於作用區之該多個溝槽219、221的底部。
根據一具體實施例，將該形成於作用區之多個溝槽219、221底部的第二複合植入物，加入在經過第一次佈植操作而形成於該作用區之該多個溝槽219、221底部的第一複合植入物中。該第二複合植入物用來調整及修正形成於該作用區200a之該多個溝槽219、221底部的植入物，致使達到第一次複合植入物操作中所預定的摻雜濃度。根據一具體實施例，該調整用的植入物，致使該金氧半場效應半導體200中的該作用區200a及該邊界終止區200b的電荷平衡，電荷平衡的結果能支撐更高的崩潰電壓，也使得在該作用區200a及該邊界終止區200b之崩潰電壓得以最佳化。
圖2B係繪示根據本發明一具體實施例，用以達到作用區及邊界終止區電荷平衡之佈植過程的調整操作。如圖2B所示，A代表當形成第一複合植入物於該作用區200a之多個溝槽219、221與該邊界終止區200b之多個溝槽223、225a-225c的底部，則第一複合植入物於該多個溝槽底部的接雜濃度能達到一對該邊界終止區溝槽223、225a-225b而言之理想值。B代表當形成第二複合植入物於該作用區200a之該多個溝槽219、221底部時，可藉由自該邊界終止區之溝槽單獨移除該第二複合植入物來調整該作用區的摻雜濃度，致使該作用區溝槽的摻雜濃度能達一理想值。
利用植佈能量(implantation energies)來挑選植入物以達到預定之接雜濃度。根據一具體實施例，對於一個堅硬且厚度為8000Å之光罩(詳見以下的討論)而言，其佈植能量可為150eV、350eV、450eV，但不僅限於此。對於其他具體實施例，其可使用不同的佈植能量。
如圖2A所示，該金氧半場效應電晶體200具有一邊界結構，該邊界結構包含多個邊界終止區溝槽225a-225b。根據一具體實施例，當該金氧半場效應電晶體200晶粒被沿著切割線243切割時，該結構可以避免電壓崩潰或藉由路徑產生漏電流。該複數個溝槽225a-225c為邊界終止區結構的一部份用以降低源極到汲極間的電壓來減低電壓崩潰的風險。
根據一具體實施例，該邊界終止區溝槽氧化層231的厚度，大於作用區溝槽氧化層229的厚度。該邊界終止區溝槽氧化層231的厚度在關斷狀態(off-state)時，與較薄的氧化層相比，該邊界終止區溝槽氧化層231能支撐更大的反向偏壓。根據一具體實施例，可形成一個厚度為1500Å的氧化層作為上述之氧化層使用。在其他具體實施例中，可使用其他厚度的氧化層。該厚氧化層藉由支撐更大的反向偏壓以提供一免於電壓崩潰的保護。
操作時，當提供一導通電壓(turn-on voltage)於該閘極237時，該電壓透過該閘極拾起溝槽223將該作用區該多個溝槽219、221連結起來，並且產生一電流，該電流流經鄰近於該作用區溝槽219之載流通道。當提供一截斷電壓(turn-off voltage)於該閘極237時，圍繞於該邊界終止區溝槽225-225c之厚氧化層231可支撐高截斷電壓。如上所述，該厚氧化層231可免於因未預期狀況(如，產生未預期電流)，所造成的崩潰現象。
根據一具體實施例，由該複合植入物所提供之該高摻雜濃度可降低電阻，使得導通電阻值下降。此外，該複合植入物使得作用區200a及邊界終止區200b的電荷平衡，且 在截斷狀態時，作用區200a及邊界終止區200b的電荷平衡能允許消耗所有在植入區的電荷，也能支撐更高的電壓。在導通狀態，該複合活化區植入物207提供給該金氧半場效應電晶體漂流區更高濃度的摻雜，讓電荷更容易流動也因此降低了導通電阻。
本發明之調整植佈方法(tuned implantation approach)，調整植入物以正確的達到特定寬度的溝槽所需的摻雜濃度。在該金氧半場效應半導體元件中，即使該溝槽的寬度有所不同，仍可達到電荷平衡的狀態。此外，根據一具體實施例，當該邊界終止區200b中可避免未預期的電流與電壓崩潰時，則在於該作用區200a中可存在垂直的電流方向。
根據一具體實施例。該金氧半場效應電晶體200可由N型通道元件P epi layerlN epi layerlN+substrate或P型通道元件N epi layer/P epi layer/P十substrate所製成。為了達到一預定之導通電阻值與一高崩潰電壓，該全氧半場效應電晶體200之該複合植入物207、209形成於溝槽底部，致使該元件之植入區的電持平衡，以達到理想的崩潰電壓。在典型的具體實施例中，將該作用區200a溝槽與該邊界終止區200b溝槽之間的複合植入物分開可提供該兩區之理想崩潰電壓。
金氧半場鼓應電晶體作用區與邊界終止區之電荷平衡過程
圖3A至3I係繪示根據本發明之一具體實施例，藉由複合植入物，使得一金氧半場效應電晶體作用區與邊界終止區達到電荷平衡之一系列剖面圈。在圖3A至圖3I中，與圖2A相似的結構也具有相似的標號。
如圖3A所示，於嵐始操作時，在一N+基板上形成N型磊晶層203與一P型磊晶層205。如圖3B所示，在經過一或多個操作，形成如圖3A所示之剖面圖之後，接著形成作用區及邊界終止區溝槽219、221、223、225a-225c於該P磊晶層205上。根據一具體實施例，一堅硬的光罩301是用來定義該多個溝槽的位置，且該光罩301的形成步驟是以一低熱氧化層過程(LTO，SiO2)進行。根據其他具體實施例，該光罩301可由其他物質所形成。根據一具體實施例，該可藉由該光罩301開口的位置並利用光阻劑(photoresis未繪於圖中)來定義該作用區200a及該邊界終止區200b之多個溝槽的位置。根據一具體實施例，利用電漿蝕刻過程(plasma etching process)形成該多個溝槽。於另一具體實施例中，亦可利用其他過程形成該多個溝槽，在電漿蝕刻時，可由植入能量控制該多個溝槽的厚度。
此外，如圖3B所示，在該多個溝槽壁面及底部形成一氧化層303。根據一具體實施例，形成於溝槽壁面及底部之該氧化層303，可能由SiO2所組成，該氧化層303的形成步驟也可能是以一低熱氧化過程LTO來進行。
如圖3C所示，在經過一或數個操作形成如圖3B所繪示之剖面圖之後，接著操作該第一N型複合植入物305，用以形成第一N型複合植入物305於作用區與邊界終止區之該多個溝槽的底部(例207、209)。如圖3C所示，雖然該植入物被用以形成一平行於元件表面之覆蓋層，但該光罩301(藉由選擇性地遮蔽植入物)能確保植入物被形成在位於該多個溝槽底部(例207、209)的預定位置。根據一具體實施例， 在該第一N型複合植入物305的操作中，我們可以使含磷的植入物。根據其他具體實施例，我們亦可使用其他物質作為第一N型複合植入物。
根據一具體實施例，利用佈植能量，使得位於該溝槽底部的植入物與預定的崩潰電壓有關聯。此外，植入物的劑量與該溝槽寬度有關。根據一具體實施例，對於一個堅硬且厚度為8000Å之光罩，其佈植能量可為150eV、350eV、450Ev，但不僅限於此。
如圖3D所示，在經過一或多次的操作，形成如圖3C所示之剖面圖之後，接著操作第二N型複合植入物307，用以形成第二N型複合植入物307於該作用區之多個溝槽的底部(例：207)。根據一具體實施例，該第二N型複合植入物307用以調整形成該位於作用區溝槽219、221底部之植入物，以達到預定之濃度。根據一具體實施例，在第二N型複合植入物307的植佈前，利用一光阻劑光罩309，光罩該邊界終止區200b，使得該第二N型複合植入物307不會植佈於該邊界終止區之多個溝槽223、225a、225b、225中。
於一具體實施例中，在該第二N型複合植入物307的操作中，可使用含磷植入物。根據其他具體實施例，亦可使用其他物質。根據一具體實施例，使用一光阻劑光罩309來覆蓋除了該作用區溝槽219、221以外的每一個溝槽。根據一具體實施例，該佈植能量與所預定的崩潰電壓值有關，且該佈植的劑量與溝槽的寬度有關。
如圖3E所示，在經過一或多次的操作，形成如圖3D所示之剖面圖之後，接著使用光罩(未繪示於圈中)形成一厚氧 化層311於邊界終止區溝槽上，之後形成一閘極氧化層313於作用區溝槽之上。根據一具體實施例，上述可藉由下述來完成：(1)在整個元件的表面還有於溝槽上，形成一厚氧化層；(2)光罩該元件的表面以及該邊界終止區之該多個溝槽，然後將該厚氧化層從剩下的表面和溝槽移開；(3)形成一閘極氧化層(薄氧化層)於剩下的表面和溝槽。於其他具體實施例中，可以其他技術來形成該厚氧化層311與該閘極氧化層(薄氧化層)313。
根據一具體實施例，該厚氧化層311其厚度可成長至1500 Å於其他具體實施例中，該厚氧化層311可成長至不同的厚度。於一具體實施例中，該薄氧化層313其厚度可成長至100Å；於其他具體實施例中，薄氧化層313可成長至不同的厚度。
如圖3F所示，在經過一或多次的操作，形成如圖3E所示之剖面圖之後，沉積該多晶矽315於該作用區200a與該邊界終止區200b之該多個溝槽219、221、223、225a-225c中。如此一來，將表現出被沉積的該多晶矽315的摻雜，接著對該多晶矽315進行蝕回(etch-back)與化學機械拋光(chemical mechanical polishing)。
如圖3G所示，在經過一或多次的操作，形成如圖3F所示之剖面圖之後，形成一臨界電壓(Vt)調節植入物317以及一源極植入物211。於一具體實施例中，一源極光罩(未繪於圖示)用以形成臨界電壓調節植入物317以及源極植入物211。於一具體實施例中，該臨界電壓調節植入物317包含一P型植入物，該P型植入物形成於P型磊晶層205之P井體 213中。該植入物藉由增加該P型雜質用以調整位於該區域的P型雜質以達到預定的濃度。根據一具體實施例，藉由該形成調整用之P型植入物來調整該區域的摻雜濃度，修正該臨界電壓以達預定之濃度。
如圖3H所示，在經過一或多次的操作，形成如圖3G所示之剖面圖之後，執行低熱氧化過程(LTO)與沉積含磷硼玻璃(BPSG)，然後形成溝槽接點及平面接點323以及溝槽接點321。該平面接點323形成於該元件的表面。該溝槽接點321係指可透過元件表面之溝槽進行接觸的接點。
如圖3I所示，在經過一或多次的操作，形成如圖3H所示之剖面圖之後，接著形成接觸植入物、金屬層、絕緣層。該操作用以提供場極、閘極、以及源極供應電壓或接地使用。完整的結構圖，如圖3I所示。
綜上所述，本發明係揭露一種製造金氧半場效應電晶體的方法，根據本發明法之金氧半場效應電晶體包含一作用區與一邊界終止區。本發明之金氧半場效應電晶體，包含一活性臣，形成複數個第一植入物於位在該作用區之多個溝槽的底部，以及形成複數個第二植入物於位在該邊界終止區之多個溝槽的底部；此外，形成複數個第二植入物於位在該作用區之多個溝槽的底部，其中，該複數個第二植入物致使形成於該作用區溝槽的底部之植入物達到預定濃度。
藉由以上較佳具體實施例之詳述，係希望能更加清楚描述本發明之特徵與精神，而並非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本發明之範疇加以限制。相反地，其目的是 希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排於本發明所欲申請之專利範圍的範疇內。因此，本發明所申請之專利範圍的範疇應該根據上述的說明作最寬廣的解釋，以致使其涵蓋所有可能的改變以及具相等性的安排。
100‧‧‧金氧半場效應電晶體
101‧‧‧作用區
103‧‧‧邊界終止區
105‧‧‧載流通道
107‧‧‧作用區溝槽
109‧‧‧邊界終止區溝槽
111、113、115‧‧‧溝槽位置
200‧‧‧金氧半場效應電晶體
200a‧‧‧作用區
200b‧‧‧邊界終止區
201‧‧‧基板
203‧‧‧N型磊晶層
205‧‧‧P型磊晶層
207‧‧‧複合作用區植入物
209‧‧‧複合邊界終止區植入物
211‧‧‧源極植入物
213‧‧‧P型井體
215‧‧‧閘極區域
217‧‧‧汲極區域
219、221‧‧‧作用區溝槽
223‧‧‧閘極拾起溝槽
225a、225b、225c‧‧‧邊界終止區 溝槽
227‧‧‧氧化層
229‧‧‧作用區溝槽氧化層
231‧‧‧邊界終止區溝槽氧化層
233‧‧‧多晶矽閘極
235‧‧‧源極
237‧‧‧閘極
239‧‧‧汲極
241‧‧‧絕緣層
243‧‧‧切割線
301‧‧‧光罩
303‧‧‧氧化層
305‧‧‧第一N型複合植入物
307‧‧‧第二N型複合植入物
309‧‧‧光阻劑光罩
311‧‧‧厚氧化層
313‧‧‧閘極氧化層
315‧‧‧多晶矽
317‧‧‧修正臨界電壓植入物
321‧‧‧溝槽接點
323‧‧‧平面接點
圖1A係繪示習知的包含作用區以及邊界終止區的金氧半場效應電晶體元件。
圖1B係繪示圖1A中之金氧半場效應電晶體之邊界終止區溝槽中，溝槽壁上之氧化層容易受損的位置。
圖2A係繪示根據本發明之一具體實施例所形成之金氧半場效應電晶體的剖面圈。
圖2B係繪示根據本發明之一具體實施例，用以達到作用區及邊界終止區電荷平衡之植佈過程的調整操作。
圖3A係繪示根據本發明之一具體實施例的形成於N+ 基板上之一N型磊晶層及一p型磊晶層。
圖3B係繪示根據本發明之一具體實施例的形成於一P型磊晶層上之作用區溝槽及邊界終止區溝槽。
圖3C係繪示根據本發明之一具體實施例的形成於作用區與邊界終止區溝槽底部之第一N型複合植入物。
圖3D係繪示根據本發明之一具體實施例的形成於作用區溝槽底部之第二N型複合植入物。
圖3E係繪示根據本發明之一具體實施例，利用光罩技術，形成一位於邊界終止區溝槽上之氧化層，以及一位於作用區上之閘極氧化層。
圖3F係繪示根據本發明之一具體實施例的沉積於作用 區及邊界終止區溝槽處之多晶矽。
圖3G係繪示根據本發明之一具體實施例的修正臨界電壓植入物及源極植入物。
圖3H係繪示根據本發明之一具體實施例的經過低熱氧化處理及沉積磷硼矽玻璃後之元件的剖面圈。
圖3I係繪示根據本發明之一具體實施例的在形成接觸植入物、金屬層、絕緣層後之元件的剖面圈。
200‧‧‧金氧半場效應電晶體
200a‧‧‧作用區
200b‧‧‧邊界終止區
201‧‧‧基板
203‧‧‧N型磊晶層
205‧‧‧P型磊晶層
207‧‧‧複合作用區植入物
209‧‧‧複合邊界終止區植入物
211‧‧‧源極植入物
213‧‧‧P型井體
215‧‧‧閘極區域
217‧‧‧汲極區域
219、221‧‧‧作用區溝槽
223‧‧‧閘極拾起溝槽
225a、225b、225c‧‧‧邊界終止區溝槽
227‧‧‧氧化層(二氧化矽)
229‧‧‧作用區溝槽氧化層
231‧‧‧邊界終止區溝槽氧化層
233‧‧‧多晶矽閘極
235‧‧‧源極
237‧‧‧閘極
239‧‧‧汲極
241‧‧‧絕緣層
243‧‧‧切割線

Claims (31)

  1. 一種用於製造半導體元件(semiconductor device)的方法，該半導體元件具有一作用區(active area)與一邊界終止區(edge termination area)，該方法包含：形成複數個第一植入物(implant)於位在該作用區中之多個溝槽(trench)的底部，以及位在該邊界終止區中之多個溝槽的底部，其中該等溝槽係形成於一磊晶層中，該磊晶層係形成於一基板上方；形成複數個第二植入物於位在該作用區中之該等多個溝槽的底部，而不涉及位在該邊界終止區中之該等複數個第一植入物，其中，形成於位在該作用區中之該等多個溝槽的該底部的該等複數個第二植入物致使形成於位在該作用區的該等多個溝槽的該底部之該等植入物達到一預定濃度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含：在形成該等複數個第二植入物於位在該作用區中之該等多個溝槽的該底部前，遮蓋(masking)該邊界終止區。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含：形成一氧化層於位在該作用區中之該等多個溝槽的壁面上；以及形成一氧化層於位在該邊界終止區中之該等多個溝槽的壁面上，其中，位在該邊界終止區中之該等多個溝槽的壁面上之該氧化層的厚度，大於形成於位在該作 用區中之該等多個溝槽的壁面上之該氧化層的厚度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，進一步包含：形成複數個邊界終止接點於該邊界終止區中。
  5. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其中，形成該氧化層於位在該作用區中之該等多個溝槽的壁面上的步驟，係在形成該氧化層於位在該邊界終止區中之該等多個溝槽的壁面上的步驟之後進行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等複數個第一及第二植入物致使該作用區以及該邊界終止區同時達到電荷平衡。
  7. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該等複數個第一植入物係在遮蓋該邊界終止區的步驟之前形成。
  8. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該等複數個第二植入物係在遮蓋該邊界終止區的步驟之後形成。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，對於N型通道元件，該等複數個第一及第二植入物為含磷植入物(phosphorous implant)；且對於P型通道元件，該等複數個第一及第二植入物為含硼植入物(boron implant)。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，形成該氧化層於位在該作用區中之該等多個溝槽的壁面上之步驟，以及形成該氧化層於位在該邊界終止區中之該等多個溝槽的壁面上之步驟係以一低熱氧化(low thermal oxide,LTO)處理進行。
  11. 一種用於製造金氧半場效應電晶體(MOSFET)的方法， 該金氧半場效應電晶體具有一作用區(active area)與一邊界終止區(edge termination area)，該方法包含：形成一第一半導體層以及一第二半導體層於一基板上；在該等半導體層之最上方處，於該作用區中和該邊界終止區中形成多個溝槽，其中該等半導體層之最上方為一磊晶層；形成複數個第一植入物於形成在該作用區和該邊界終止區中之多個溝槽的底部；遮蓋該邊界終止區；形成複數個第二植入物於位在該作用區中之該等多個溝槽的底部；以及形成一氧化層於形成於該邊界終止區中之該等多個溝槽中，並形成一氧化層於形成於該作用區中之該等多個溝槽中，其中，形成於該邊界終止區中之該等多個溝槽中之該氧化層的厚度，大於形成於該作用區中之該等多個溝槽中之該氧化層的厚度。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含：形成一多晶矽層(polysilicon layer)，該多晶矽層係用以填充該等溝槽，並對該多晶矽層進行多晶矽摻雜(polysilicon doping)及多晶矽蝕回(polysilicon etch back)；形成多個源極植入物(source implant)以及一臨界電壓調節植入物(threshold voltage adjustment implant)； 形成平面接點以及溝槽接點；以及形成複數個接觸植入物(contact implants)以及一金屬層(metallization layer)於該等接點中，並且形成一保護層(passivation layer)於該金屬層上。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之方法，進一步包含：於該邊界終止區中形成複數個邊界終止接點。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中形成該氧化層於形成於該作用區中之該等多個溝槽的步驟係在形成該氧化層於形成於該邊界終止區中之該等多個溝槽的步驟之後進行。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該等複數個第一及第二植入物致使該作用區以及該邊界終止區同時達到電荷平衡。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之方法，該等複數個第一植入物係在遮蓋該邊界終止區的步驟之前形成。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該等複數個第二植入物係在遮蓋該邊界終止區的步驟之後形成。
  18. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，對於N型通道元件，該等複數個第一及二植入物為含磷的植入物；且對於P型通道元件，該等複數個第一及第二植入物為含硼的植入物。
  19. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中，該形成於該作用區之該等溝槽上之氧化層，與該形成於該邊界終止區之該等溝槽上之氧化層係使用低熱氧化(a low thermal oxide,LTO)處理形成。
  20. 一種半導體元件，包含：一作用區，包含：形成於一磊晶層中之複數個作用區溝槽，該磊晶層係形成於一基板上方；一源極區域(source region)，該源極區域鄰近該等複數個作用區溝槽之一或多個側壁；一閘極區域(gate region)，該閘極區域鄰近該源極區域，且位於該源極區域的正下方；以及一汲極區域(drain region)，該汲極區域鄰近該閘極區域，且位於該閘極區域的正下方；以及一邊界終止區，包含：一閘極抬起溝槽；以及形成於該磊晶層中之複數個邊界終止區溝槽，該磊晶層係形成於該基板上方；其中，複數個第一植入物製成於形成在該作用區以及該邊界終止區兩者內的溝槽的底部，且其中，複數個第二植入物製成於形成在該作用區之該等多個溝槽的底部，並且使得製成於形成在該作用區之該等溝槽的底部之該等植入物達到一預定濃度。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件，進一步包含：形成於該等複數個作用區溝槽中之一氧化層；以及形成於該等複數個邊界終止區溝槽中之一氧化 層；其中，形成於該等複數個邊界終止區溝槽中之該氧化層的厚度，大於形成於該等複數個作用區溝槽中之該氧化層的厚度。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之半導體元件，進一步包含：位於該邊界終止區中的複數個邊界終止接點。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件，其中該等複數個第一及第二植入物使得該作用區及該邊界終止區同時達到電荷平衡。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件，其中，對於N型通道元件，該等複數個第一及第二植入物為含磷植入物；且對於P型通道元件，該等複數個第一及第二植入物為含硼植入物。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之半導體元件，其中，形成於該等作用區溝槽中之該氧化層，以及形成於該等邊界終止區溝槽中之該氧化層係使用一低熱氧化(low thermal oxide,LTO)處理形成。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之半導體元件，其中該等活性區溝槽以及該等邊界終止區溝槽係以經摻雜的多晶矽填充。
  27. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件，其中該源極係形成於一井體(body well)之上，且該井體包含一電壓調節植入物(voltage adjustment implant)。
  28. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件，進一步包含 以金屬填充之複數個平面接點以及複數個溝槽接點。
  29. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等複數個第一和第二植入物係為相同的傳導類型。
  30. 如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該等複數個第一和第二植入物係為相同的傳導類型。
  31. 如申請專利範圍第20項所述之半導體元件，其中該等複數個第一和第二植入物係為相同的傳導類型。
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