具有雙平行溝道結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種半導(dǎo)體器件，包括：基板，具有摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型的漂移區(qū)；溝槽，通過(guò)垂直地蝕刻基板的上表面而形成；柵極，沿著溝槽的側(cè)壁布置；柵氧化物層，布置在溝槽的側(cè)壁與柵極之間以及在溝槽的底表面與柵極之間；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一源極區(qū)，形成在基板的上表面上；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第二源極區(qū)，形成在溝槽的底表面上；第一阱區(qū)，形成在第一源極區(qū)與漂移區(qū)之間；以及第二阱區(qū)，形成在第二源極區(qū)與漂移區(qū)之間，其中第一和第二阱區(qū)被摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第二導(dǎo)電類(lèi)型與第一導(dǎo)電類(lèi)型電學(xué)上相反。
【專(zhuān)利說(shuō)明】具有雙平行溝道結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開(kāi)了具有雙平行溝道結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法，更具體地，公開(kāi)了具有能夠降低通導(dǎo)電阻并防止大電場(chǎng)施加到在柵極下面的柵氧化物層的雙平行溝道結(jié)構(gòu)的高功率半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于接收將轉(zhuǎn)換為多個(gè)器件所需的電壓或?qū)⒈环峙涞闹麟娏Φ碾娏D(zhuǎn)換系統(tǒng)中，功率開(kāi)關(guān)器件的功能是重要的。例如，通過(guò)基于半導(dǎo)體材料(諸如硅、GaN或SiC)的晶體管，例如金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)，可以實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)器件。功率開(kāi)關(guān)器件需要具有高的擊穿電壓。為了獲得通導(dǎo)電阻減小、高密度集成和快速切換的特性，正在進(jìn)行對(duì)于功率開(kāi)關(guān)器件的大量研究。
[0003]例如，溝槽柵極結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)在大電流和高密度集成方面是有利的，在該溝槽柵極結(jié)構(gòu)的FET中垂直地形成溝槽并且柵氧化物層和柵極形成在溝槽中。然而，在溝槽柵極結(jié)構(gòu)的FET中，由于在柵極下面的柵氧化物層暴露于漏極，該漏極形成在基板下面，所以當(dāng)在截止?fàn)顟B(tài)下高電壓施加到漏極時(shí)，大的電場(chǎng)集中到在柵極下面的柵氧化物層。因此，在達(dá)到擊穿電壓之前，絕緣擊穿會(huì)通過(guò)柵氧化物層而產(chǎn)生。
[0004]另一方面，由于低的溝道遷移率，導(dǎo)致難以將使用SiC的MOSFET投入商業(yè)使用。因此，例如，正在進(jìn)行通過(guò)氮化工藝改善遷移率的研究。然而，由于閾值電壓隨著遷移率增大而降低，所以存在對(duì)于改善遷移率的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]提供了一種大功率半導(dǎo)體器件，其具有能夠使閾值電壓的降低最小化、減小通導(dǎo)電阻和防止大電場(chǎng)施加到在其下面的柵氧化物層的雙平行溝道結(jié)構(gòu)。
[0006]此外，提供了一種制造該大功率半導(dǎo)體器件的方法。
[0007]根據(jù)實(shí)施方式，可以提供一種半導(dǎo)體器件，其包括:基板，具有摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型的漂移區(qū)；溝槽，通過(guò)垂直地蝕刻基板的上表面而形成；柵極，沿著溝槽的側(cè)壁布置；柵氧化物層，布置在溝槽的側(cè)壁與柵極之間以及在溝槽的底表面與柵極之間；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一源極區(qū)，形成在基板的上表面上；第一導(dǎo)電類(lèi)型的第二源極區(qū)，形成在溝槽的底表面上；第一阱區(qū)，形成在第一源極區(qū)與漂移區(qū)之間；以及第二阱區(qū)，形成在第二源極區(qū)與漂移區(qū)之間，其中第一和第二阱區(qū)被摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第二導(dǎo)電類(lèi)型與第一導(dǎo)電類(lèi)型電學(xué)上相反。
[0008]半導(dǎo)體器件可以還包括:漏電極，布置在基板的下表面上；源電極，形成在基板上和在溝槽中以電連接到第一和第二源極區(qū)；以及層間絕緣層，覆蓋柵極和柵氧化物層，使得柵極和柵氧化物層不接觸源電極。
[0009]半導(dǎo)體器件可以還包括:第一歐姆接觸層，布置在第一阱區(qū)與源電極之間以在源電極與第一源極區(qū)之間提供歐姆接觸；以及第二歐姆接觸層，布置在第二源極區(qū)的中心部以鄰近第二源極區(qū)，從而在源電極與第二源極區(qū)之間提供歐姆接觸。
[0010]第一歐姆接觸層可以布置在第一阱區(qū)上以鄰近第一源極區(qū)。第二歐姆接觸層可以布置在第二阱區(qū)上以鄰近第二源極區(qū)。
[0011 ] 第一和第二歐姆接觸層可以被第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜。
[0012]基板可以包括下部區(qū)域和形成在下部區(qū)域上的漂移區(qū)。下部區(qū)域和漂移區(qū)可以被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型，漂移區(qū)的摻雜濃度可以比下部區(qū)域的摻雜濃度低。
[0013]基板的下部區(qū)域可以被N+摻雜，漂移區(qū)可以被N摻雜。
[0014]柵極可以沿著溝槽的側(cè)壁形成為圓環(huán)形或多邊環(huán)形，或者線(xiàn)形。
[0015]柵氧化物層可以形成在溝槽的底表面的邊緣處并且沿著溝槽的側(cè)壁形成，使得溝槽的底表面的中心部可以被部分地暴露。
[0016]第二源極區(qū)可以部分地形成在溝槽的底表面的中心部。第二源極區(qū)的邊緣可以面對(duì)柵極。
[0017]第一源極區(qū)可以布置為面對(duì)柵極的側(cè)表面的上部。第二源極區(qū)可以布置在柵極下面以面對(duì)柵極的底表面。
[0018]例如，第一和第二源極區(qū)可以被N+摻雜。
[0019]第一阱區(qū)可以形成在整個(gè)第一源極區(qū)上方。第二阱區(qū)可以完全圍繞第二源極區(qū)的底表面和側(cè)壁。
[0020]圍繞第二源極區(qū)的側(cè)壁的一部分第二阱區(qū)可以面對(duì)柵極的底表面。
[0021]例如，第一和第二阱區(qū)可以被P摻雜。
[0022]根據(jù)另一實(shí)施方式的方面，可以提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括:垂直地蝕刻基板的上表面以形成溝槽，該基板包括下部區(qū)域和在下部區(qū)域上的漂移區(qū)，基板的下部區(qū)域和漂移區(qū)被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型；將基板的上表面和溝槽的底表面摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一阱區(qū)和第二阱區(qū)；在第一阱區(qū)和第二阱區(qū)上分別形成第一源極區(qū)和第二源極區(qū)，第一和第二源極區(qū)被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型；在溝槽的底表面的邊緣和溝槽的側(cè)壁上形成柵絕緣層；以及在位于溝槽的底表面的邊緣處的柵絕緣層上并且沿著溝槽的側(cè)壁形成柵極。
[0023]例如，基板的下部區(qū)域可以被N+摻雜，漂移區(qū)可以被N摻雜。
[0024]當(dāng)對(duì)準(zhǔn)鍵形成在基板的表面上時(shí)可以執(zhí)行溝槽的形成。
[0025]該方法可以還包括控制蝕刻深度以使得溝槽的底表面位于漂移區(qū)中。
[0026]形成第一阱區(qū)和第二阱區(qū)可以包括:形成圍繞溝槽的側(cè)壁的掩模，使得僅暴露溝槽的底表面的中心部并且該底表面的邊緣被覆蓋；以及將基板的上表面摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一阱區(qū)，將溝槽的暴露的底表面摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第二阱區(qū)。
[0027]形成掩?？梢园?在基板的上表面和溝槽的側(cè)壁及底表面上沉積掩模材料；以及部分地留下在溝槽的側(cè)壁上的掩模材料，并且利用各向異性蝕刻去除其余的掩模材料。
[0028]例如，形成第一源極區(qū)和第二源極區(qū)可以包括:增大掩模的厚度以用掩模覆蓋第二阱區(qū)的邊緣；以及將在基板的上表面上的第一阱區(qū)摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一源極區(qū)，以及將第二阱區(qū)的暴露的部分摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型以形成第二源極區(qū)，使得第二阱區(qū)完全圍繞第二源極區(qū)的下表面和側(cè)表面。
[0029]例如，第一和第二源極區(qū)可以被N+摻雜，第一和第二阱區(qū)可以被P摻雜。[0030]該方法可以還包括將第一源極區(qū)的邊緣以及第二源極區(qū)的中心部摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一歐姆接觸層和第二歐姆接觸層。
[0031]形成柵氧化物層和柵極可以包括:在基板的上表面上以及在溝槽的側(cè)壁和底表面上形成柵氧化物層達(dá)到均勻厚度；沿著柵氧化物層沉積柵極材料；以及部分地留下在溝槽的側(cè)壁上的柵極材料，并且利用各向異性蝕刻去除其余的柵極材料以形成柵極。
[0032]該方法可以還包括:在基板的上表面上以及在溝槽的側(cè)壁和底表面上形成層間絕緣層以覆蓋柵極和柵氧化物層；部分地去除覆蓋第一和第二源極區(qū)的柵氧化物層和層間絕緣層以暴露出部分的第一和第二源極區(qū)；以及在基板的上表面上以及在溝槽中沉積導(dǎo)電材料以形成源電極。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0033]通過(guò)參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示范實(shí)施方式，本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更明顯，附圖中:
[0034]圖1是示意示出根據(jù)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖；
[0035]圖2是示出圖1中的半導(dǎo)體器件的柵極結(jié)構(gòu)的示意透視圖；
[0036]圖3是示出圖1中示出的半導(dǎo)體器件的溝槽內(nèi)部的平面圖；
[0037]圖4是示意地示出沿圖3的B-B’線(xiàn)獲得的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的截面圖；以及
[0038]圖5A至圖51是示意地示出圖4中示出的制造半導(dǎo)體器件的工藝的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0039]在下文，將參考附圖詳細(xì)描述具有雙平行溝道結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件以及制造該半導(dǎo)體器件的方法。在附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件，并且為了清楚和方便，夸大了元件的尺寸。在下文描述的實(shí)施方式僅是示范性的并且可以對(duì)其進(jìn)行不同的改變。當(dāng)層被稱(chēng)為“在”另一層或基板“上”時(shí)，它可直接在另一層或基板上，或者也可以存在居間層。
[0040]圖1是示意地示出根據(jù)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0041]參考圖1，根據(jù)實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100可包括:具有漂移區(qū)102的基板110，該漂移區(qū)102摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型；溝槽103，通過(guò)垂直地蝕刻基板110的上表面而形成；柵極107，沿著溝槽103的內(nèi)側(cè)壁布置；柵氧化物層108，布置在溝槽103的側(cè)壁與柵極107之間以及在溝槽103的底表面與柵極107之間；第一源極區(qū)105a，形成在基板110的上表面上；第二源極區(qū)105b，形成在溝槽103的底表面上；第一阱區(qū)104a，形成在第一源極區(qū)105a與漂移區(qū)102之間；以及第二阱區(qū)104b，形成在第二源極區(qū)105b與漂移區(qū)102之間。另外，半導(dǎo)體器件100可進(jìn)一步包括:漏電極109，布置在基板110的下表面上；源電極125，形成在基板110上并且在溝槽103中以電連接到第一和第二源極區(qū)105a和105b ;層間絕緣層120，覆蓋柵極107和柵氧化物層108，使得柵極107和柵氧化物層108不接觸源電極125。
[0042]根據(jù)本實(shí)施方式，半導(dǎo)體器件100可以是可用作功率開(kāi)關(guān)器件的大功率晶體管，特別地，可以是溝槽柵極結(jié)構(gòu)的大功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET)。因此，基板110可具有以低濃度摻雜的漂移區(qū)102，使得半導(dǎo)體器件100具有耐電壓特性。例如，基板110的下部101被N+摻雜，以用作漏極區(qū)，基板110的上部可以是漂移區(qū)102，該漂移區(qū)102以比N+摻雜濃度更低的濃度被N摻雜，用于耐電壓特性。例如，包括漂移區(qū)102的基板110可由半導(dǎo)體材料例如娃和碳化娃(SiC)形成。
[0043]通過(guò)垂直地蝕刻基板110的上表面，特別是漂移區(qū)102的一部分，可形成溝槽103。在圖1中，看起來(lái)兩個(gè)柵極107形成在溝槽103的兩個(gè)側(cè)壁上。然而，示出為在溝槽103的兩個(gè)側(cè)壁上的柵極107彼此連接以形成一個(gè)柵極。例如，如圖2所示，一個(gè)環(huán)形柵極107可沿著溝槽103的側(cè)壁形成。在圖2中，溝槽103和柵極107是正方形。然而，以上僅是示范性的，本實(shí)施方式不限于此。溝槽103和柵極107的形狀可考慮到基板110的材料的晶體結(jié)構(gòu)和制造工藝的效率而適當(dāng)?shù)剡x擇，例如，可以是圓形環(huán)或諸如六邊形環(huán)的多邊形環(huán)，或直線(xiàn)形。
[0044]柵氧化物層108插置在柵極107與溝槽103之間，使得柵極107不直接接觸溝槽103的底表面或側(cè)壁。柵氧化物層108可以由硅氧化物、硅氮化物或具有高介電常數(shù)(高K)的另一介電材料形成。如圖1和圖2所示，柵氧化物層108可以布置在溝槽103的側(cè)壁與柵極107之間以及在溝槽103的底部與柵極107之間。由于柵氧化物層108在溝槽103的底表面的邊緣處并且沿著溝槽103的側(cè)壁形成，所以溝槽103的底表面的中心部可以被部分地暴露。
[0045]另外，柵極107的不接觸柵氧化物層108的其余表面可以用層間絕緣層120覆蓋。層間絕緣層120可完全覆蓋柵極107和柵氧化物層108，使得柵極107和柵氧化物層108不接觸源電極125，并且層間絕緣層120可以延伸到第一源極區(qū)105a的上表面。另外，層間絕緣層120可以延伸到溝槽103的底表面的邊緣。因此，由于溝槽103的底表面的中心可以暴露于外部，所以填入溝槽103中的源電極125可以電連接到形成在溝槽103的底表面上的第二源極區(qū)105b。層間絕緣層120可以由與柵氧化物層108相同的材料形成。另外，源電極125可以從溝槽103延伸到基板110的上表面，以電連接到第一源極區(qū)105a。
[0046]第一源極區(qū)105a和第二源極區(qū)105b可以分別形成在基板110的上表面上和溝槽103的底表面上。參考圖1，第一源極區(qū)105a可以形成在基板110的沒(méi)有被蝕刻的上表面(即，在溝槽103的側(cè)壁的上部區(qū)域中)上。另一方面，第二源極區(qū)105b可以不形成在溝槽103的整個(gè)底表面上而是可以部分地形成在溝槽103的底表面的中心。例如，第二源極區(qū)105b可以形成為具有一尺寸，使得第二源極區(qū)105b的邊緣面對(duì)柵極107。因此，第一源極區(qū)105a可以布置為面對(duì)在柵極107的上部中的柵極107的側(cè)表面，第二源極區(qū)105b可以布置為在柵極107下面、面對(duì)柵極107的底表面。第一和第二源極區(qū)105a和105b可以類(lèi)似于基板110被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型。例如,第一和第二源極區(qū)105a和105b可以被N+摻雜。
[0047]另外，第一阱區(qū)104a和第二阱區(qū)104b可以分別形成在第一源極區(qū)105a與漂移區(qū)102之間以及在第二源極區(qū)105b與漂移區(qū)102之間。第一阱區(qū)104a和第二阱區(qū)104b可降低電場(chǎng)的強(qiáng)度，使得極大的電場(chǎng)沒(méi)有施加到柵氧化物層108。第一阱區(qū)104a可以形成在第一源極區(qū)105a的整個(gè)區(qū)域上，使得第一源極區(qū)105a不直接接觸漂移區(qū)102。另外，如圖1所示，第二阱區(qū)104b可以形成為圍繞第二源極區(qū)105b的下表面和側(cè)表面，使得第二源極區(qū)105b不直接接觸漂移區(qū)102。例如，第二阱區(qū)104b可以形成為具有一尺寸，使得第二阱區(qū)104b的邊緣面對(duì)柵極107的外壁。例如，圍繞第二源極區(qū)105b的側(cè)壁的一部分第二阱區(qū)104b可面對(duì)柵極107的底表面。第一和第二講區(qū)104a和104b可以摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型，第二導(dǎo)電類(lèi)型與第一導(dǎo)電類(lèi)型電學(xué)上相反。例如，第一和第二阱區(qū)104a和104b可以被P摻雜。
[0048]為了在源電極125與第一源極區(qū)105a之間提供歐姆接觸層，第一歐姆接觸層106a可以進(jìn)一步布置在第一阱區(qū)104a與源電極125之間。例如，第一歐姆接觸層106a可以布置在第一阱區(qū)104a上以鄰近第一源極區(qū)105a，并且可電接觸第一源極區(qū)105a和源電極125。圖3是示出第一歐姆接觸層106a的平面圖。在圖3中，為了方便，源電極125被去除。如圖3所示，第一歐姆接觸層106a可以例如沿著第一源極區(qū)105a的外側(cè)表面線(xiàn)性地形成。因此，第一源極區(qū)105a可以位于柵極107與第一歐姆接觸層106a之間。
[0049]另外，如圖3所示，為了在源電極125與第二源極區(qū)105b之間提供歐姆接觸，第二歐姆接觸層106b可以設(shè)置在溝槽103中。第二歐姆接觸層106b可以形成在第二源極區(qū)105b的中心部，以鄰近第二源極區(qū)105b。例如，參考圖4，S卩，沿圖3的B-B’線(xiàn)獲得的截面圖，第二歐姆接觸層106b可以與第二源極區(qū)105b —起布置在第二阱區(qū)104b上并且可電接觸第二源極區(qū)105a和源電極125。第一和第二歐姆接觸層106a和106b可以以高摻雜濃度摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型。例如，第一和第二歐姆接觸層106a和106b可以被P+摻雜。另一方面，圖1可以是沿圖3的A-A’線(xiàn)獲得的截面圖。
[0050]在具有上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件100中，當(dāng)電壓施加到柵極107時(shí)，電流在第一源極區(qū)105a與漏電極109之間流動(dòng)以及電流在第二源極區(qū)105b與漏電極109之間流動(dòng)。即，如圖1的箭頭所指示，當(dāng)半導(dǎo)體器件100導(dǎo)通時(shí)，可以形成兩個(gè)溝道。因此，可以認(rèn)為，根據(jù)本實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件100具有雙平行溝道結(jié)構(gòu)。因此，由于電流可流過(guò)兩個(gè)溝道，半導(dǎo)體器件100的導(dǎo)通電阻Ron可以減小。另外，由于施加到柵氧化物層108的電場(chǎng)的強(qiáng)度可以通過(guò)第一阱區(qū)104a和第二阱區(qū)104b而降低，所以半導(dǎo)體器件100的擊穿電壓可以增大。特別地，由于第二阱區(qū)104b和第二源極區(qū)105b布置在溝槽103下面，所以能夠防止大電場(chǎng)集中到圍繞溝槽103的底表面的柵氧化物層108。
[0051]圖5A至圖51是示意地示出圖4中示出的制造半導(dǎo)體器件的工藝的截面圖。在下文，將參考圖5A至圖51描述根據(jù)本實(shí)施方式的制造半導(dǎo)體器件100的方法。
[0052]首先，如圖5A所示，提供了包括N+摻雜的下部101和N摻雜的漂移區(qū)102的基板110。在5A圖中，示出了在基板110下面預(yù)先形成了漏電極109。然而，本實(shí)施方式不限于以上所述。例如，漏電極109可以在完成圖51中示出的工藝之后形成。
[0053]當(dāng)提供基板110時(shí)，如圖5B所示，在基板110的上表面上形成掩模112并且將其圖案化。掩模112可以被圖案化使得掩模112的相應(yīng)于將形成溝槽的位置的一部分被去除并且基板110的上表面的中心部被暴露。然后，如圖5C所示，基板110的暴露部分被垂直地蝕刻，使得可以形成溝槽103。此時(shí)，蝕刻深度可以被控制，使得溝槽103的底表面位于基板110的漂移區(qū)102中。當(dāng)對(duì)準(zhǔn)鍵(未示出)形成在基板110上時(shí)可以執(zhí)行圖5B和圖5C示出的形成溝槽的工藝。通常，由于在一個(gè)基板110上制造多個(gè)半導(dǎo)體器件100，所以對(duì)準(zhǔn)鍵形成在基板110的上表面的邊緣處，使得包括沉積和蝕刻材料的工藝的一系列制造工藝可以在正確的位置執(zhí)行。由于溝槽103可以在形成對(duì)準(zhǔn)鍵的步驟中形成，因此可以不需要附加的工藝來(lái)形成溝槽103。
[0054]然后，參考圖溝槽103的內(nèi)側(cè)壁被掩模115圍繞。然后，僅溝槽103的底表面的中心部被暴露，底表面的邊緣被掩模115覆蓋。形成掩模115的工藝可包括例如在基板110的上表面和溝槽103的側(cè)壁及底表面上沉積掩模材料達(dá)到均勻厚度的步驟以及通過(guò)各向異性蝕刻去除沉積的掩模材料的步驟。然后，當(dāng)掩模材料從基板Iio的上表面和溝槽103的底表面的中心部被完全地除去時(shí)，掩模材料部分地留在溝槽103的內(nèi)側(cè)壁上，使得可以形成掩模115。當(dāng)通過(guò)上述方法形成掩模115時(shí)，因?yàn)橛糜趫D案化掩模115的光刻和刻蝕工藝可以被省略，所以可以降低關(guān)于半導(dǎo)體器件100的制造成本和時(shí)間。
[0055]在溝槽103的內(nèi)側(cè)壁上形成掩模115之后，如圖所示，通過(guò)利用例如離子注入，P型雜質(zhì)注入到基板110的上表面和溝槽103的暴露底表面中。然后，P摻雜的第一和第二阱區(qū)104a和104b可以形成在基板110的上表面和溝槽103的底表面中。
[0056]然后，如圖5E所示，掩模115的厚度增大，使得掩模115’進(jìn)一步形成在溝槽103的內(nèi)側(cè)壁上。例如，在圖中示出的掩模115沒(méi)有被去除的狀態(tài)下，可以進(jìn)一步執(zhí)行沉積掩模材料和各向異性蝕刻被沉積的掩模材料的工藝。然后，可以形成比圖中示出的掩模115更厚的掩模115’。因此，掩模115’覆蓋第二阱區(qū)104b的邊緣。
[0057]然后，通過(guò)利用例如離子注入，η型雜質(zhì)注入到第一阱區(qū)104a和溝槽103中的第二阱區(qū)104b的暴露部分中，該第一阱區(qū)104a形成在基板110的上表面中。然后，N+摻雜的第一和第二源極區(qū)105a和105b可以分別形成在第一阱區(qū)104a和第二阱區(qū)104b上。此時(shí)，注入能量被適當(dāng)?shù)乜刂埔允沟玫谝缓偷诙礃O區(qū)105a和105b的深度不大于第一阱區(qū)104a和第二阱區(qū)104b的深度。另一方面，因?yàn)檠谀?15’形成在第二阱區(qū)104b的邊緣處，所以可以?xún)H在第二阱區(qū)104b的中心部中部分地形成第二源極區(qū)105b。
[0058]然后，如圖5F所示，在溝槽103的內(nèi)側(cè)壁上的掩模115’被完全去除。然后，在基板Iio的上表面上以及溝槽103中形成掩模116達(dá)到均勻厚度之后，掩模116被圖案化以使得第一源極區(qū)105a的一部分和第二源極區(qū)105b的一部分被暴露。例如，掩模116可以被圖案化以使得第一源極區(qū)105a的外邊緣被暴露并且第二源極區(qū)105b的中心部被暴露。在圖案化掩模116之后，通過(guò)利用離子注入，P型雜質(zhì)可以注入到暴露的第一源極區(qū)105a和暴露的第二源極區(qū)105b中。然后，P+摻雜的第一和第二歐姆接觸層106a和106b可以分別形成在第一阱區(qū)104a和第二阱區(qū)104b上。
[0059]然后，如圖5G所示，掩模116被去除，柵氧化物層108可以形成在基板110的上表面和溝槽103的側(cè)壁及底表面上達(dá)到均勻厚度。在形成柵氧化物層108之后，可以沿著溝槽103的內(nèi)側(cè)壁形成柵極107。形成柵極107的方法可以與形成掩模115的上述方法相同。例如，在沿著柵氧化物層108沉積柵極材料達(dá)到均勻厚度之后，在基板110的上表面上和在溝槽103的底表面的中心部中的柵極材料可以通過(guò)各向異性蝕刻被去除。然后，僅在溝槽103的內(nèi)側(cè)壁上部分地留下了柵極材料，使得可以形成柵極107。當(dāng)通過(guò)上述方法形成柵極107時(shí)，可以省略用于圖案化柵極107的光刻和刻蝕工藝。因此，可以降低關(guān)于半導(dǎo)體器件100的制造成本和時(shí)間。
[0060]在形成柵極107之后，如圖5H所示，層間絕緣層120可以形成在基板110的上表面和溝槽103的側(cè)壁和底表面上達(dá)到均勻厚度，以覆蓋柵極107和柵氧化物層108。在此，柵氧化物層108和層間絕緣層120可以由相同的材料形成。
[0061]最后，參考圖51，覆蓋第一和第二源極區(qū)105a和105b的柵氧化物層108和層間絕緣層120被部分地去除，使得部分的第一和第二源極區(qū)105a和105b被暴露。此時(shí)，整個(gè)第一和第二歐姆接觸層106a和106b可以被完全暴露。然后,諸如金屬的導(dǎo)電材料沉積在基板110的上表面上以及在溝槽103中，使得可以形成源電極125。[0062]雖然已經(jīng)參考其示范實(shí)施方式具體顯示和描述了根據(jù)本發(fā)明的具有雙平行溝道結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制造方法，然而本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將理解在不脫離由權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出形式和細(xì)節(jié)上的不同變化。
[0063]本申請(qǐng)要求于2013年I月14日向韓國(guó)專(zhuān)利局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.10-2013-0004038的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合在此。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 基板，具有摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型的漂移區(qū)； 溝槽,通過(guò)垂直地蝕刻所述基板的上表面而形成； 柵極，沿著所述溝槽的側(cè)壁布置； 柵氧化物層，布置在所述溝槽的所述側(cè)壁與所述柵極之間以及在所述溝槽的底表面與所述柵極之間； 第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一源極區(qū)，形成在所述基板的所述上表面上； 第一導(dǎo)電類(lèi)型的第二源極區(qū)，形成在所述溝槽的所述底表面上； 第一阱區(qū)，形成在所述第一源極區(qū)與所述漂移區(qū)之間；以及 第二阱區(qū)，形成在所述第二源極區(qū)與所述漂移區(qū)之間， 其中所述第一阱區(qū)和所述第二阱區(qū)被摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型，該第二導(dǎo)電類(lèi)型與第一導(dǎo)電類(lèi)型電學(xué)上相反。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 漏電極，布置在所述基板的下表面上； 源電極，形成在所 述基板上和所述溝槽中以電連接到所述第一和第二源極區(qū)；以及層間絕緣層，覆蓋所述柵極和所述柵氧化物層，使得所述柵極和所述柵氧化物層不接觸所述源電極。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 第一歐姆接觸層，布置在所述第一阱區(qū)與所述源電極之間以在所述源電極與所述第一源極區(qū)之間提供歐姆接觸；以及 第二歐姆接觸層，布置在所述第二源極區(qū)的中心部以鄰近所述第二源極區(qū)，從而在所述源電極和所述第二源極區(qū)之間提供歐姆接觸， 其中所述第一和第二歐姆接觸層被摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一歐姆接觸層布置在所述第一阱區(qū)上以鄰近所述第一源極區(qū)，以及 其中所述第二歐姆接觸層布置在所述第二阱區(qū)上以鄰近所述第二源極區(qū)。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述基板包括下部區(qū)域和形成在所述下部區(qū)域上的漂移區(qū)，以及其中所述下部區(qū)域和所述漂移區(qū)被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型，漂移區(qū)的摻雜濃度比所述下部區(qū)域的摻雜濃度低， 其中所述基板的所述下部區(qū)域被N+摻雜，所述漂移區(qū)被N摻雜。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述柵極沿著所述溝槽的所述側(cè)壁形成為圓環(huán)形或多邊環(huán)形，或者線(xiàn)形。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述柵氧化物層形成在所述溝槽的所述底表面的邊緣處并且沿著所述溝槽的所述側(cè)壁形成，使得所述溝槽的所述底表面的所述中心部被部分地暴露。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第二源極區(qū)部分地形成在所述溝槽的所述底表面的中心部， 其中所述第二源極區(qū)的邊緣面對(duì)所述柵極，其中所述第一源極區(qū)布置為面對(duì)所述柵極的側(cè)表面的上部，以及 其中所述第二源極區(qū)布置在所述柵極下面以面對(duì)所述柵極的底表面。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第一和第二源極區(qū)被N+摻雜，所述第一和第二阱區(qū)被P摻雜。
10.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件， 其中所述第一阱區(qū)形成在整個(gè)第一源極區(qū)上， 其中所述第二阱區(qū)完全圍繞所述第二源極區(qū)的底表面和側(cè)壁，以及 其中圍繞所述第二源極區(qū)的側(cè)壁的一部分所述第二阱區(qū)面對(duì)所述柵極的所述底表面。
11.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 垂直地蝕刻基板的上表面以形成溝槽，該基板包括下部區(qū)域和在所述下部區(qū)域上的漂移區(qū)，所述基板的下部區(qū)域和漂移區(qū)被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型； 將所述基板的上表面和所述溝槽的底表面摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一阱區(qū)和第二阱區(qū)； 在所述第一阱區(qū)和所述第二阱區(qū)上分別形成第一源極區(qū)和第二源極區(qū)，所述第一和第二源極區(qū)被摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型； 在所述溝槽的底表面的邊緣和所述溝槽的側(cè)壁上形成柵絕緣層；以及在位于所述溝槽的底表面的邊緣處的所述柵絕緣層上并且沿著所述溝槽的側(cè)壁形成柵極。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括控制蝕刻深度以使得所述溝槽的底表面位于所述漂移區(qū)中。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成所述第一阱區(qū)和所述第二阱區(qū)包括: 形成圍繞所述溝槽的側(cè)壁的掩模，使得僅暴露所述溝槽的所述底表面的中心部并且所述底表面的邊緣被覆蓋；以及 將所述基板的所述上表面摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一阱區(qū)，將所述溝槽的暴露的底表面摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第二阱區(qū)。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述掩模包括: 在所述基板的所述上表面和所述溝槽的所述側(cè)壁及所述底表面上沉積掩模材料；以及部分地留下在所述溝槽的所述側(cè)壁上的所述掩模材料，并且利用各向異性蝕刻去除其余的掩模材料。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述第一源極區(qū)和所述第二源極區(qū)包括: 增大所述掩模的厚度以用所述掩模覆蓋所述第二阱區(qū)的邊緣；以及 將在所述基板的所述上表面上的所述第一阱區(qū)摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型以形成所述第一源極區(qū)，將所述第二阱區(qū)的暴露的部分摻雜成第一導(dǎo)電類(lèi)型以形成所述第二源極區(qū)，使得所述第二阱區(qū)完全圍繞所述第二源極區(qū)的下表面和側(cè)表面。
16.如權(quán)利要求15所述的方法， 其中所述基板的所述下部區(qū)域被N+摻雜， 其中所述漂移區(qū)被N摻雜， 其中所述第一和第二源極區(qū)被N+摻雜，以及 其中所述第一和第二阱區(qū)被P摻雜。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述第一源極區(qū)的邊緣以及所述第二源極區(qū)的中心部摻雜成第二導(dǎo)電類(lèi)型以形成第一歐姆接觸層和第二歐姆接觸層。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中形成所述柵氧化物層和所述柵極包括: 在所述基板的所述上表面上以及在所述溝槽的所述側(cè)壁和所述底表面上形成柵氧化物層達(dá)到均勻厚度； 沿著所述柵氧化物層沉積柵極材料；以及 部分地留下在所述溝槽的所述側(cè)壁上的所述柵極材料，并且利用各向異性蝕刻去除其余的柵極材料以形成柵極。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 在所述基板的所述上表面上以及在所述溝槽的所述側(cè)壁和所述底表面上形成層間絕緣層以覆蓋所述柵極和所述柵氧化物層； 部分地去除覆蓋所述第一和第二源極區(qū)的所述柵氧化物層和所述層間絕緣層以暴露出部分的所述第一和第二源極區(qū)；以及 在所述基板的所述上表面上以及在所述溝槽中沉積導(dǎo)電材料以形成源電極。
20.如權(quán)利要求11所述的方法， 其中所述第一源極區(qū)形成為面對(duì)所述柵極的側(cè)表面的上部， 其中所述第二源極區(qū)形成在所述柵極下面以面對(duì)所述柵極的底表面， 其中所述第一阱區(qū)形成在整個(gè) 第一源極區(qū)上方， 其中所述第二阱區(qū)形成為完全圍繞所述第二源極區(qū)的底表面和側(cè)壁，以及其中圍繞所述第二源極區(qū)的側(cè)壁的一部分所述第二阱區(qū)形成為面對(duì)所述柵極的所述底表面。
【文檔編號(hào)】H01L29/10GK103928516SQ201310376017
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月14日
【發(fā)明者】嚴(yán)昌镕, 申在光 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社