TW200834921A - High withstand voltage trenched MOS transistor and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

200834921 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於高耐壓電晶體及其製造方法，更詳言之， 係關於在液晶驅動器等中，具有溝槽構造之高耐壓電晶體 及其製造方法。 【先前技術】 以往，w有施行作為高耐壓金氧半導體電晶體之功能之 _ +導體裝置之提案。此高耐壓金氧半導體電晶體如圖15所 不，在矽基板71設有元件分離用之隔離區域72、與電場緩 和層73，經由閘極氧化膜74而以兩端部重疊於電場緩和層 73方式形成閘極電極75，在閘極電極乃之兩側，與閘極^ 和5相離疋距離设有所謂偏置構造之源極/汲極區域 76。在此種構造之高耐壓金氧半導體電晶體中，為確保高 ί £將閘極長度及電場緩和層7 3形成大某種程度。 對此，為謀求高積體化，例如在專利文獻(日本特開平 ⑩ 4韻980號公報（平成4年（1992)9月8日公開）），有使用溝槽 之高耐壓金氧半導體電晶體之提案。此高耐壓金氧半導體 電晶體如圖16所示，首先，在Ν型半導體基板5〇形成溝槽 ▲ ，在溝槽60之側面與底面形成Ρ型-雜質擴散層61。其 • * ’如圖17所示，將溝槽6{)之底面進—步下挖而形成溝槽 62。其後，如圖18所示，在溝槽62之側面與底面之表層， 例如糟熱氧化法形成氧化膜63，在含溝槽62之半導體基板 面利用CVD法形成多晶石夕膜。藉光微影及餘刻技術 將夕晶矽膜圖案化成為閘極電極64，形成P-LDD用低濃度 125053.doc 200834921 擴散層65，在閘極電極64之側壁形成側牆66，以通常之製 造方法形成P型高濃度雜質擴散層67，獲得如圖丨8及圖19 所示之P型高耐壓金氧半導體電晶體。 所得之P型高耐壓金氧半導體電晶體係以覆蓋溝槽62方 式形成閘極電極64，在閘極電極64之側壁配置側牆66，與 此鄰接地配置成為源極/汲極區域之p型高濃度雜質擴散層 67 ’在P型高濃度雜質擴散層67與溝槽62之周圍，形成利 用LOCOS法之隔離區域68，在閘極電極64與隔離區域68重 豐之區域形成與金屬布線連接用之接觸區域69。 【發明内容】 (發明所欲解決之問題） 依據此高耐壓金氧半導體電晶體，由於施行作為電場緩 和層之功能之P型-雜質擴散層61形成於溝槽62之側面，故 可縮小電晶體之佔有面積。但，形成溝槽6〇後，需進一步 下挖而形成溝槽62，故步驟較繁雜，製造成本增高，且良 率會降低。 又，在閘極電極64之側壁配置側牆66，在隔離區域68， f必要形成閘極電極64與金屬布線之接觸區域的，故高耐 壓五氧半導體電晶體之縮小效果會相對地減少。 、作為解決此等問題之技術’例如日本特開2〇咏外邮號 公報（專利文獻2、平成i 6(2004)年2月5日公開）提出利用= :斜：向之離子注入而在溝槽側壁形成漂移擴散層之高耐 塗金乳半導體電晶體。此高耐壓金氧半導體電晶體如圖 所不’在半導體基板4G形成溝槽41，㈣沿著斜方向之離 125053.doc 200834921 子注入而在溝槽41側壁形成漂移擴散層42。在其斜方向之 離子注入之際，溝槽41之底壁會成為溝槽41之開口部緣之 遮影而不能被離子注入。 其後，如圖所示，在溝槽41之側壁與底面形成閑極氧 化膜43，將閘極電極44埋入溝槽41，藉離子注入形成高濃 度雜質擴散層45、層間絕緣膜46及汲極·源極·閘極電極 布線47，獲得如圖21所示之高耐壓金氧半導體電晶體。 圖21所示之高耐壓金氧半導體電晶體雖簡化製造方法， 且被高積體化’但因閘極電極44與高濃度雜f擴散層叫目 鄰接，故會受到閘極電極44對電場之影響而降低高耐壓金 氧半導體電晶體之耐壓，而有難以高耐壓化之問題。 更如圖20所示，為了在溝槽41之側壁向斜方向注入離子 而形成漂移擴散層42，在形成漂移擴散層42用之離子注入 之’主入角Θ上，閘極長度（溝槽41之寬度沁與漂移擴散層a 之長度b有關係（b==a/tane)。為此，決定溝槽4ι之深度時， 即可只有一個意思地決定閘極長度（溝槽41之寬度卜因 此，在進行電晶體之特性誤差之影響較大之電路（例如液 晶驅動器之輸出電路）之設計之際，會發生增大閘極長度 而不月b縮小製程之加工精度誤差之問題點，在該種電路 令已不^使用如上述之縮小化之高耐壓電晶體。 (解決問題之技術手段） 發月之目的在於解決此等問題點，而提供大幅縮小化 之高耐壓電晶體及其製造方法。 為解决上述問題點，本發明之高耐壓溝槽型金氧半導體 125053.doc 200834921 電晶體之特徵在於：包含溝槽，其形成於半導體基板丨及 閘極氧化膜，其形成於前述溝槽之表面部；包含閘極電 極，其形成於前述閘極氧化膜上之溝槽内；包含第丨電場 缓彳層’其形成在鄰接於前述閘極電極兩側之半導體基板 • 之表面°卩，包含第2電場緩和層，其沿著具有前述閘極電 極之區域之溝槽之側壁，在半導體基板中連接於前述第i 電場緩和層而形成；包含絕緣膜，其覆蓋前述閘極電極 _ 部；包含源極及汲極區域，其包含於形成在前述閘極電極 兩側之第1電場緩和層之表面部而形成。 為解決上述問題點，本發明之另一高耐壓溝槽型金氧半 導體電晶體之特徵在於：包含溝槽’其形成於半導體基 板，及閘極氧化膜，其形成於前述溝槽之内壁；包含閉極 电極其、、二由如述閘極氧化膜而形成於溝槽内與鄰接於前 料導體基板上之前述溝槽之區域；包含側牆，其形成於 前述半導體基板上之前述閘極電極兩側；包含第1電場緩 • 和層，其形成在鄰接於前述閘極電極兩側之半導體基板之 表面部；包含第2電場緩和層，其沿著具有前述閉極電極 之溝槽之侧壁’在半導體基板中連接於前述第K場緩和 . ^而形成；包含源極及沒極區域，其包含於形成在前述間 . 極電極兩側之第1電場緩和層之表面部而形成。 為解決上述問題點，本發明之又另一高耐壓溝槽型金氧 半導體電晶體之特徵在於：包含溝槽，其形成於半導體基 j ;及閘極氧化膜’其形献前述溝槽之内壁；包含經由 前述閘極氧化膜而形成於溝槽内之間極電極之上表面形成 125053.doc 200834921 得=於前述半導體基板之表面部之構造；包含側牆，其位 於别述閘極電極之上表面，且沿著前述溝槽之内壁而形 成，包含第1電場緩和層，其形成在鄰接於前述閉極電極 兩側之半導體基板之表面部；包含第2電場緩和層，其沿 • =配f前述閘極電極之溝槽側壁，在半導體基板中連接： - I述第1電場緩和層而形成；包含源極及汲極區域，其包 3於形成在丽述閘極電極兩側之第丨電場緩和層之表面部 • 而形成。 為解決上述問題點，本發明之高耐壓溝槽型金氧半導體 電曰曰體之製造方法之特徵在於包含：在第}傳導型之半導 體基板形成溝槽’埋人CVD氧化膜之步驟；以抗餘劑為掩 $沿著f晶體形成區域之前㈣槽兩側之側壁注入第2傳 ‘51之離子，形成第2電場緩和層之步驟；由前述溝槽除 去前述電晶體形成區域之CVD氧化膜，在露出之溝槽之側 底面之半泽體基板形成閘極氧化膜之步驟；將閘極電 • ㈣入前述溝槽内之步驟；形成以期望之寬度覆蓋前述閘 f電極之絕緣膜之步驟；以前述絕緣膜為掩膜注入第2傳 ‘型之離子，形成第丨電場緩和層之步驟；及以前述絕緣 • 帛為掩膜注入第2傳導型之離形成源極區域及汲極區 • 域之步驟。 本匙明之其他目的、特徵及優點由以下所示之記載當可 充刀瞭解。此外’本發明之利益由參照附圖之下列說明當 可明白。 【實施方式】 125053.doc 200834921 (實施型態i) 依據圖1至圖14說明本發明之實施型態時，如以下所 述。 圖1係表示實施型態之高耐壓電晶體丨之構成之平面圖， 圖2係沿著圖1所示之剖面W之剖面圖，圖3係沿著圖丨所示 之剖面II-II之剖面圖。高耐壓電晶體i從垂直於半導體基 板8之表面之方向觀之，包含有互相平行地配置之帶狀之
CVD氧化膜11。在圖丨及圖2中，閘極電極*被埋入於將配 置於t央之CVD氧化膜11寸斷所形成之溝槽7。以覆蓋溝 槽7之底面及兩側面與何體基板8之表面方式形成閑極氧 化膜12。 个由閘極電極4分別隔著特定間隔而形成之源極5及汲極6 路出於半導體基板8之表面而形成於閘極電極4之兩側。沿 者溝槽7之源極5側之側壁與溝槽之汲極6側之側壁，將電 場緩和層2形成於特定之深度。電場緩和層2係沿著溝槽7 之側土而由接近於溝槽7之底面之深度形成至到達源極5或 及極6之下側之深度。將電場緩和層3形成於閘極電極$與 源極5之間、及閘極電極4與汲極6之間。電場緩和層3形成 ^電易緩和層2之上表面更深之位置。電場緩和層3形成 於源極5與電場緩和層2之間及源極5之下側，且形成於汲 ° 电％緩和層2之間及汲極6之下側。電場緩和層2形成 由電場緩和層3之下側向源極5或汲極6伸入。 16〜5xl〇17 em_3，電場緩 cm 3。如此，電場緩和 電場緩和層2之雜質濃度為1x10 和層3之雜質濃度為1χΐ〇ΐ6〜5χ1〇ΐ7 125053.doc 200834921 層2與電場緩和層3之雜質濃度相同。
CVD氧化膜U為了分離元件而被埋人半導體基板8。鄰 接於中央之CVD氧化膜U而埋入閑極電極4。源心及汲極 6係由作為源極/汲極擴散之N型高濃度雜質擴散層所構 成。將作為源極/汲極擴散之高濃度雜質離子注入半導體 基板8之表面之際，作為掩膜之功能之絕緣膜切覆蓋著閘 極電極4。圖2之剖面W之方向為高耐壓電晶體之閘極長度 方向。圖3之剖面Π-n之方向為高耐壓電晶體之閘極寬度 在圖2所示之高耐壓電晶體之閘極長度方向之剖面中， 將溝槽7之側壁與底面熱氧化而形成閉極氧化膜η。在該 =極氧化膜12上埋入閘極電極4。絕緣膜1〇以期望之寬度 覆蓋著閘極電極4。在絕緣膜1()之兩側之半導體基板8之^ ㈣成源極5及汲極6。在溝槽7之側面形成電場緩和層2: ，場缓和層3形成於源極5與閘極電極4之間、及源極$與電 %緩和層2之間’又，形成於汲極6與閘極電極4之間、及 =極6與電場緩和層2之間。在溝槽7之底面形成通道區域 在圖3所示之電晶體之閘極寬度方向之剖面中， 極4之側面鄰接於元件 離用之CVD乳化膜11，形成以期 ,見度復盍閘極電極4之絕緣賴，纟閘極電極4之底面 形成通道區域19。 - 圖4係高耐壓電晶體j 面Η之剖面圖。首先， 之製造方法之說明用之沿著上述剖 如圖4所示，為了元件分離，在？型 125053.doc • 11 - 200834921 如圖4所 半導體基板8分別形成深度〇·3〜2 μηι之溝样18 示，在該等溝槽18中埋入CVD氧化膜η。埋入咖氧化膜 U之方法例如利用CMP處理進行。溝槽18之寬度例如為 0.3〜1 μιη。溝槽18之深度與寬度係依高耐 耐壓加以設定，隨著電晶體之耐壓之升高 壓電晶體所需之 ’該專之尺寸會 增大。在例中所列之尺寸中，可實現1G〜⑽ν之電晶體耐 壓。
以下’以Nch電晶體耐麗30 ν的情形為例加以記述。該 情形，溝槽18之寬度為G.4 μηι，溝槽18之深度為〇8 圖5係高耐壓電晶體丨之製造方法之說明用之沿著剖面^工 之剖面圖。圖6係沿著剖面IMI之剖面圖。其次，利用光 微影法在形成高耐壓電晶體之區域形成據有開口部丨4之光 抗蝕劑圖案13。在此，光抗蝕劑圖案13具有將含溝槽“之 側壁之兩侧之區域開口之開口部14，其開口尺寸例如為 〇·8〜1.0 μιη(溝槽18之寬度〇.4 μΓη之兩侧〇2〜〇3 μιη)。以光 抗蝕劑圖案13為掩膜施行離子15之注入而在溝槽18之兩侧 壁下部形成電場缓和層2。電場緩和層2係由漂移擴散層所 構成。離子15之注入條件例如為填3〇〇 keV、8 〇X 1 〇!2 cm2、及磷 150 keV、1·〇χ1〇ΐ3 cm2。 又，離子注入丽述電場緩和層2之磷而形成之位於N—層 之基板内部裡面之N -層之前端部係被離子注入至溝槽“之 凍度之約85%之深度。另外，既可為8〇〜9〇%之位置，亦可 為70〜100%之位置，甚至於在對電晶體耐壓之高耐壓化之 調整上，可不受前述位置所拘束而加以設定。 125053.doc •12· 200834921 作為形成半導體基板8之雜質濃度分布之條件，例如， 在比電阻10 Qcm之P型矽，施行硼50 keV、1.0xio12 cm2及 硼 150 keV、1·〇χ1012 cm2 及硼 400 keV、l.OxlO12 cm2 及硼 800 keV、l_〇xl013 cm2之離子注入，將由半導體基板8之 表面至溝槽7之底面9附近之半導體基板8之雜質濃度設定 為5xl 016 cm3，將溝槽7、18之底面下側之半導體基板8之 雜質濃度設定為1.5XI017 cm3。 圖7係高耐壓電晶體1之製造方法之說明用之沿著剖面ι_ι 之剖面圖。圖8係沿著剖面Π·ΙΙ之剖面圖。如圖7、圖8所 示，以光抗蝕劑圖案13為掩膜局部地除去溝槽18之CVD氧 化膜11而形成溝槽7。圖7所示之溝槽7之寬度成為高耐壓 電晶體之閘極長度，圖8所示之溝槽7之寬度成為高耐壓電 晶體之閘極寬度。 圖9係高耐壓電晶體1之製造方法之說明用之沿著剖面η 之剖面圖。圖10係沿著剖面ΙΙ·Π之剖面圖。施行犧牲氧化 處理而使溝槽7之内壁犧牲氧化，除去其犧牲氧化膜後， 再度使溝槽7之内壁氧化而形成閘極氧化膜12。其後，將 閘極電極4埋入溝槽7。其方法例如為CMP法。 而，堆積邏輯電晶體之側牆形成用之絕緣膜，以先微影 法，將絕緣膜10形成例如分別覆蓋閘極電極4之兩侧〇1〜〇. 3 μιη之形狀。在此，犧牲氧化膜之膜厚例如為2〇〜5〇 ， 閘極氧化膜12之膜厚例如為50〜8〇 nm，絕緣膜1〇之膜厚例 如在CVD氧化膜之情形為1〇〇 nm，然而，絕緣膜⑺也可為 CVD隨膜、CVD SiN/Si〇2複合膜。，必須遮住後述之 125053.doc -13· 200834921 離子16之注入，而形成使第3種離子17之注入貫通之膜 厚。絕緣膜10之寬度例如為〇4 μιη以上丨5 μηι以下。 圖11係高耐壓電晶體1之製造方法之說明用之圖。如圖 11所示，為形成作為源極5及汲極6之高濃度擴散層，以絕 • 緣膜10為掩膜而施行離子16之注入，再貫通絕緣膜1〇而將 離子17注入至接觸到電場緩和層2之深度，分別形成由高 濃度擴散層所構成之源極5及汲極6與電場緩和層3。在 φ 此’離子16之注入條件例如為砷40 keV、5xl015 cm2，離 子17之注入條件例如為磷100 keV、4xl012 cm2。 圖12係高耐壓電晶體1之製造方法之說明用之沿著剖面 I-Ι之剖面圖。其後，以通常之半導體裝置製程形成cvd氧 化膜24，藉由形成對汲極、源極及閘極電極之布線乃，以 形成如圖12所示之N型高耐壓電晶體。 其後’形成上述實施型態所示之高耐壓電晶體時，電晶 體耐壓及源極•汲極擴散之接合耐壓成為30 V。 • 在此’依照需要之耐壓變更半導體基板8之雜質濃度分 布、溝槽7之尺寸（深度與寬度）、離子15.16.17之注入條 件、及閘極氧化膜12之厚度時，可實現1〇〜1〇〇 v之電晶體 • 耐壓與接合耐壓。此時之溝槽7之深度為〇.4〜2 μιη，溝槽7 ， 之寬度為0·3〜1 Pm，藉離子17之注入所形成之電場缓和層 3附近之半導體基板8之雜質濃度為5χ1〇ΐ5〜5χ1〇17 、溝 槽7之底面附近之半導體基板8之雜質濃度為ιχ1〇15〜1χ1〇η cnT3、閘極氧化膜12之厚度為28〜3〇〇nm。 [實施型態1之效果] 125053.doc •14· 200834921 本實施型態之高耐壓電晶體不必降低耐壓，即可發揮使 高耐壓電晶體大幅縮小化之效果。 (實施型態2) 圖13係表示實施型態2之變形例之高耐壓電晶體丨a之構 • 成之剖面圖。在與前述之構成要素同一之構成要素附上同 一之參照符號。因此，省略此等構成要素之詳細說明。 設於高耐壓電晶體la之閘極電極4a係具有經由前述閘極 _ 氧化膜，在溝槽内與鄰接於前述半導體基板上之前述溝槽 之半導體基板上之區域形成閘極電極，再於前述半導體基 板上之如述閘極電極之兩端形成側牆之構成。 依據此方法，可控制侧牆寬度而調整閘極電極與源極區 域（5)或汲極區域（6)之間隔，藉以控制閘極電極與源極區 域（5)或汲極區域（6)間之耐壓，並可謀求高耐壓化。如 此’閘極電極4也可形成由半導體基板8之表面隆起。 [實施型態2之效果] • 本實施型態之高耐壓電晶體係使高濃度擴散層6與閘極 電極4相離期望之距離，而削減防止電晶體之耐壓降低用 之CVD膜1〇之形成步驟，將閘極電極4殘留至閘極之溝槽7 ' 之外側而形成，並在其側壁形成側牆，藉此可發揮與實施 • 型態1同樣之效果。但，高耐壓電晶體之縮小效果會減少 相當於將閘極電極4殘留至閘極之溝槽7之外侧而形成之部 份。 (實施型態3) 圖丨4係表示實施型態3之高耐壓電晶體lb之另一變形例 125053.doc • 15 - 200834921 之構成之剖面圖。 设於咼耐壓電晶體1 b之閘極電極4b係在露出之溝槽之側 壁與底面之半導體基板形成閘極氧化膜後，在前述溝槽 内，以使閘極電極之頂部低於前述半導體基板之表面部之 方式形成閘極電極。另外，在閘極電極之上，於前述溝槽 内壁之兩側形成侧牆，故可控制閘極電極之頂部位置與侧 牆之寬度而調整閘極電極與源極區域（5)或汲極區域（6)之 間隔，藉以控制閘極電極與源極區域（5)或汲極區域（6)間 之耐壓，可謀求高耐壓化。如此，閘極電極也可由半導體 基板8之表面凹入而形成。 [實施型態3之效果] 本實施型態之高耐壓電晶體係使高濃度擴散層6與閘極 電極4向閘極之溝槽之深度方向相離期望之距離，藉以防 止電晶體之耐壓降低，且刪除CVD膜1〇之形成步驟，可發 揮與實施型態1同樣之效果而不會減少實施型態之縮小效 果。 圖13、圖14之實施型態係在閘極電極與汲極擴散層之間 設置第2電場緩和層，而緩和閘極電極與汲極擴散之間所 發生之強的電場集中之以防止高耐壓電晶體之耐壓降低為 目的之本實施例之變形型態。 在以上之實施型態中，雖揭示N型高耐壓電晶體之例， 但也可同樣將本發明適用於P型高耐壓電晶體。 如此，在本實施型態中，在第i傳導型之半導體基板8形 成元件；7離用之第1溝槽1 8，施行在第J溝槽丨8埋入c 氧 125053.doc •16· 200834921 化膜11。將比其時之第1溝槽18之底面深〇5〜i 位置之 半導體基板之雜質濃度設定成較高，以確保元件間之穿通 而号歷。 另外，為在第1溝槽18之一部分形成高耐壓電晶體，藉 . 光微影法除去電晶體形成區域之光抗蝕膜，在該區域之第 1溝槽1 8之兩側壁部施行第2傳導型之第丨離子丨5之注入 後，局部地除去電晶體形成區域之第丨溝槽丨8内之CVD氧 化膜11而形成第2溝槽7 〇 其後，將第2溝槽7之側壁及底面熱氧化而形成閘極氧化 膜12而在苐2溝槽7施行閘極電極4之埋入。將立時之第2溝 槽7之底面附近之半導體基板之雜質濃度預先設定於期望 之臨限值電壓。 為了开^成以期望之寬度覆盍閘極電極4之絕緣膜1 〇，並 形成源極5及 >及極6(咼濃度擴散層），以絕緣膜丨〇為掩膜而 施行苐2傳導型之第2離子16之注入。另外，為了在閘極電 • 極4之兩側之絕緣膜10下側、與源極5及汲極6(高濃度擴散 層）之下侧形成電場緩和層1，施行第2傳導型之第3離子J 7 之注入。 • 在溝槽7之側壁部，電場緩和層2與電場緩和層3局部重 - 疊而形成漂移擴散層，使閘極電極4對源極5及汲極6(高濃 度擴散層）隔著被絕緣膜1 〇遮蔽之距離。 耩由細*行以上之步驟，可利用形成在埋入溝槽7之閘極 電極4之兩側之源極5及汲極6(高濃度擴散層）作為電晶體之 汲極•源極電極，在被溝槽7之兩側壁部與閘極電極4之兩 125053.doc -17- 200834921 側之絕緣膜1 〇覆蓋之區域形成電場緩和用之漂移擴散，在 溝槽7之底面形成電晶體之通道區域而完成高耐壓電晶體 之構造。
將電壓施加至此種構造之高耐壓電晶體之汲極·源極間 之情形，如圖2所示，汲極•源極擴散端Β與閘極電極端a 會相離絕緣膜10遮蔽形成高濃度擴散層之離子〗6之注入之 距離，故在漂移擴散端B之電場幾乎不受到閘極電極端A 之電場之影響，可提高電晶體之擊穿耐壓。 另外，除了對溝槽7之側壁向垂直方向擴散耗盡層以 外，使下側之半導體基板8之雜質濃度高於溝槽7之底面 時，耗盡層幾乎不會擴散至溝槽7之底面，故縱使縮小溝 槽7之底面之尺寸，電晶體之穿通耐壓也幾乎不會降低。 因此’即使是非常小之電晶體尺寸’也可確保較高之穿通 耐壓。
以上之結果 耐壓之電晶體 可利用非常小尺寸之閘極長度實現非常高 在上述構造之高耐遷電晶體中，不必改變電場緩和之作 用，、即可使半導體基板表面之漂移擴散層（電場緩和層）之 I成面積貝質上成為零’提供可利用短的閘極長度實現高 耐壓之微細之高耐壓電晶體之製造方法。 、回 另外纟於不必在輸出端子及電源端子設置ESD保護電 :而Π達成晶片之大幅縮小，提供最適於輸出端子數較 、、，低成本之液晶驅動器等之半導體裝置之製造方 125053.doc -18- 200834921 如上所述’依據本實施型態，由於形成有溝槽，在其側 壁形成電場缓和層，故可使電場緩和層在半導體基板上所 佔之面積幾近於零，而大幅謀求高耐壓電晶體之佔有面積 之大幅（30〜50%)縮小。 +立个 、 範圍内施行種種之變更。即，將請求項所示之範圍内適=
變更實施形態之技術的手段組合所得之實施形態也包含於 本發明之技術的範圍。 ' 本發明可在液晶驅動器等中，適用於具有溝槽構造之高 耐壓電晶體及其製造方法。 ^ 在本實施型態之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體中，除 了上述構成以外’最好前述閑極電極之頂部之平面係與鄰 接之莉述半導體基板之表面部略同一平面。 在本實施型態之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體中 了上述構成以外，最好前述溝槽之深度為0.3〜2心’、 在本只施型態之鬲耐壓溝槽型全 T W、+、磁上 再倌生至虱+導體電晶體中，除 了上逃構成以外，最好前十 ’、 冓槽之寬度為0.3〜1.0_。 型態之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體中，除 =構成以外，最好前㈣lf場緩和層之 兔 1x10 〜5xi〇17cm-3。 ”貝 /辰度為 雜質濃度在1Χ1016以下時，在電晶體之 # 1電場緩和層會竭盡化 “婆中，第 曰化而降低電晶體之耐壓。 η 以上時，在電晶體之電源電壓 Cm 破壞而降低電晶體之耐壓。 场緩和層會雪崩 125053.doc -19- 200834921 在本實施型悲之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體中，除 了上述構成以外，最好前述第2電場緩和層之雜質濃度為 1χ1〇16〜5 X1017 cm.3。 … 雜質濃度在IX 1016以下時，在電晶體之電源電壓中，第 2電場緩和層會竭盡化而降低源極·汲極之耐壓。在 5X10 01X1-3以上時，在電晶體之電源電壓中，第2電場緩 和層會雪崩破壞而降低源極·汲極之耐壓。
在本實施型態之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體中，除 ^上述構成以外，最好沿著前述溝槽側壁形成之前述第2 電場緩和層之前端部係形成於溝槽之深度之8〇〜9〇%之位 置。 ^第2電場緩和層之前端部在溝槽之深度之下時， 第2电％緩和層之沿著溝槽侧壁之距離會變短，故會降低 電晶體之耐壓。在9G%以上時，纟電壓施加至電晶體時， 竭盡層會向溝槽底面側延伸，故會降低電晶體之耐壓。 在本實施型態之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體中，除 述高耐壓溝槽型金氧半導體電 4述閘極電極部之前述絕緣膜 了上述構成以外，最好在前 日日體之閘極長度方向，覆蓋 之免度為0.4〜1.5 μ m。 絕緣膜之寬度在〇·4 下時，六心 ^ 谷易叉到閘極電極之電 場之影響而降低電晶體之耐壓。 ^ 在〗·5 μπι以上時，電晶體 之大小會增大’電晶體之通電電阻會增大。 在本實施型態之高耐壓溝槽型 、、 91孟虱+導體電晶體中，除 了上述構成以外，最好前械古 好別述回耐壓溝槽型金氧半導體電晶 125053.doc -20- 200834921 體之源極區域與沒極區域之耐屋為1()〜咖^ 在本實施型態之高耐壓電晶體之 構成以外，最好前述閘極電極 H法中’除了上述 接之前述何縣板之表㈣略^ =面⑽彡成為與鄰 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方法中， 構成以外’最好前述溝槽之深度係形成為…。以 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方法中
構成以外，最好前述溝槽之寬度係形成為Q.3〜i()_。^ 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方^， 構成：外’取好則述$1電場緩和層之雜質濃度 ： lxl016^5xl〇17 cm'3 〇 馬 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方法巾，除了上述 構成以外’最好前述第2電場緩和層之雜質濃度 ^ 1X1016〜5X1017 cm-3。 风馬 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方法中，除了上述 構成以外，最好沿著前述溝槽側壁形成之前述第2電場緩 和層之前端部係形成於溝槽之深度之8〇〜9〇%之位置。、、' 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方法中，除了上述 構成以外，最好在前述高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之 閘極長度方向，覆蓋前述閘極電極部之第2絕緣膜之寬度 係形成為0.4〜1.5 μιη。 在本實施型態之高耐壓電晶體之製造方法中，除了上述 構成以外，最好前述高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之源 極區域與汲極區域之耐壓係形成為1〇〜10〇 ν。 125053.doc •21 · 200834921 本t明在發明内谷之項中所述之具體的實施形態或實施 例畢竟係在於敘明本發明之技術内容，本發明並不應僅限 定於該等具體例而作狹義之解釋，在不脫離本發明之精神 與其次記載之申請專利範圍之範圍内，可作種種變更而予 . 以實施。 【圖式簡單說明】 圖1係表示實施型態之高耐壓電晶體之構成之平面圖。 φ 圖2係沿著圖1所示之剖面Η之剖面圖。 圖3係沿著圖！所示之剖面π_π之剖面圖。 圖4係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面I-Ι之剖面圖。 圖5係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面I-Ι之剖面圖。 圖6係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面ΙΜΙ之剖面圖。 Φ 圖7係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面I-Ι之剖面圖。 圖8係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面ΙΙ-ΙΙ之剖面圖。 、 圖9係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面I-Ι之剖面圖。 圖10係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 述剖面ΙΙ-ΙΙ之剖面圖。 圖π係上述高耐壓電晶體之製造方法之說明用之沿著上 125053.doc -22- 200834921 述剖面ι-ι之剖面圖。 圖12係上述高耐壓電晶體之製造方法 述剖面I-Ι之剖面圖。 圖13係表示實施型 剖面圖。 之說明用之沿著上 態之高耐壓電晶體之變_之構成 之 變形例之構 之說明用之 、圖14係表示實施型態之高耐壓電晶體之另一 成之剖面圖。 圖15係表示以往之高耐壓 ^ 1/：/. 电日日饈之構成之剖面圖 圖1 6係以往之另一 ^ L «Τ. _ 之另间耐壓電晶體之製造方法 剖面圖。 圖17係以往之另一高耐壓 剖面圖。 電晶體之製造方法 之說明用之 圖18係以往之另一高耐壓電晶體之製造方法 剖面圖。 之說明用之 圖 圖19係以往之另一高耐壓電晶體之構成之說明用之平 面 圖20係以往之又另一高耐壓電晶體之製造方法 之剖面圖。 圖21係以往之又另一高耐壓電晶體之製造方法 之剖面圖。【主要元件符號說明】 之說明用 之說明用 1 2 南耐壓電晶體 電場緩和層 電場緩和層 125053.doc -23- 3 200834921
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 閘極電極 源極 >及極 溝槽 半導體基板 底面 絕緣膜 CVD氧化膜 閘極氧化膜 光抗蝕劑圖案 開口部 離子 16 離子 17 離子 18 溝槽 19 24 25 通道區域 CVD氧化膜 布線 125053.doc -24-

Claims (1)

  1. 200834921 十、申請專利範圍： 1. 一種高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體，其包含溝槽，其 形成於半導體基板；及閘極氧化膜，其形成於前述溝槽 之表面部； — 包含閘極電極，其形成於前述閘極氧化膜上之溝槽 内； 包3第1電場緩和層，其形成在鄰接於前述閘極電極 _ 兩側之半導體基板之表面部； 包含第2電場緩和層，其沿著具有前述閘極電極之區 域之溝槽之側壁，在半導體基板中連接於前述第1電場 緩和層而形成； 包含絕緣膜，其覆蓋前述閘極電極部； 包含源極及汲極區域，其包含於形成在前述閘極電極 兩側之第1電場緩和層之表面部而形成。 2·如4求項1之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體，其中前 馨 述閘極電極之頂部之平面係與鄰接之前述半導體基板之 表面部略同一平面。 3. -種高耐壓溝槽型金氧半導體電晶冑，其包含溝槽，其 形成於半導體基板；及閘極氧化膜，其形成於前述溝槽 ^ 之内壁； &含閘極電極’其經由前述閘極氧化膜而形成於溝槽 内/、綁接於‘述半導體基板上之前述溝槽之區域； 匕各側牆’其形成於前述半導體基板上之前述閘極電 極兩側； 125053.doc 200834921 包含第1電場緩和層，其形成在鄰接於前"極電極 兩側之半導體基板之表面部； 包含第2電場緩和層，其沿著具有前述閑極電極之溝 槽之側壁’在半導體基板中連接於前述第i電場緩和層 . 而形成； 曰 . 包含源極及汲極區域，其包含於形成在前述閘極電極 兩側之前述第1電場緩和層之表面部而形成。 籲 4.-種高耐M溝槽型金氧半導體電晶體，其包含溝槽，其 形成於半導體基板；及閘極氧化膜，其形成於前述溝槽 之内壁； 9 包含經由前述閘極氧化膜而形成於溝槽内之閘極電極 之上表面形成得低於前述半導體基板之表面部之構造； 包含側牆，其位於前述閘極電極之上表面，且沿著前 述溝槽之内壁而形成； 包含第1電場緩和層，其形成在鄰接於前述閘極電極 • 兩側之半導體基板之表面部； 包含第2電場緩和層，其沿著配置前述閘極電極之溝 槽側壁，在半導體基板中連接於前述第丨電場緩和層而 ^ 形成； 胃 、 包含源極及汲極區域，其包含於形成在前述閘極電極 兩側之第1電場緩和層之表面部而形成。 5·如請求項1至4中任一項之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶 體’其中前述溝槽之深度為〇.3〜2 μιη 〇 6·如請求項1至4中任一項之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶 125053.doc 200834921 ”刚迷溝槽之寬度為0.3〜1.0 μιη。 7 ·如請求項1夕古 、丄之回耐壓溝槽型金氧半導體電晶體， 述第1雷i县經再中珂 琢緩和層之雜質濃度為lxlO16〜5xl〇17 eirr3 8 ·如請求項1 4 + 、王4中任一項之高耐壓溝槽型金氧半 體，Jil φ 電晶 ” 則述第2電場緩和層之雜質 1 X 1 〇16 . , 胃〆辰度為 丄 10 〜5χ1〇17 Cm-3。 勹 9 ·如請求 1 $ /1 rk , 、至4中任一項之高耐壓溝槽型金氧 辦，盆tb 卞歷電晶 _二/、十沿著前述溝槽側壁形成之前述第2電場緩和屄 之珂端部形成於溝槽深度之80〜90%之位置。 口 " 1〇·如明求項1或2中任一項之高耐壓溝槽型金氧半 體，直φ义、+、山 艘電日日 ，、肀則述向耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之閘極長 度方向且覆蓋前述閘極電極部之前述絕緣膜之寬度為 11.如睛求項1至4中任一項之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶
    體，其中前述高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之源極區 域與汲極區域之耐壓為1〇〜1〇〇 V。 12· —種咼耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之製造方法，其特 徵在於包含： 在第1傳導型之半導體基板形成溝槽，埋入C VD氧化 膜之步驟； 以抗#劑為掩膜沿著電晶體形成區域之前述溝槽兩側 之側壁注入第2傳導型之離子，形成第2電場緩和層之步 由前述溝槽除去前述電晶體形成區域之CVD氧化膜， 125053.doc 200834921 在露出之溝槽之側壁與底面之半導體基板形成閘極氧化 膜之步驟； 將閘極電極埋入前述溝槽内之步驟； 形成以期望之寬度覆蓋前述閘極電極之絕緣膜之步 驟； 以前述絕緣膜為掩膜注入第2傳導型之離子，形成第i 電場緩和層之步驟；及
    以前述絕緣膜為掩膜注入第2傳導型之離子，形成源 極區域及沒極區域之步驟。 13.如請求項丨2之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之製造方 法’其中前述閘㉟電極之頂冑之平面形成為肖鄰接之前 述半導體基板之表面部略同一平面。 Η•如請求項12之高耐M溝槽型金氧半導體電晶體之製造方 法，其中前述溝槽之深度形成為〇3〜2μιη。 丄5•如請求項12之高耐壓溝槽型金氣半導體電晶體之製造方 法，其中前述溝槽之寬度形成為〇3〜1〇 ΙχΙΟ16 〜5χ1〇ΐ7 Μ.如請求項12之高耐壓溝槽型金氣半導體電晶體之製造方 法二16其中前述第1電場緩和層之…度形成為 cm' 17.:睛求項12之高耐壓溝槽型金氣半導體電晶體之製造方 其中前述第2…和層之雜質…成為 1 10 〜5xl〇17 cm-3。 IS·::項12之高耐壓溝槽型金氣半導體電晶體之製造方 中沿著前述溝槽側壁形成之第2電場緩和層之前 125053.doc 200834921 端部形成於溝槽深度之80〜90%之位置。 19·如請求項12之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之製造方 法，其中前述高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之閘極長 度方向且覆蓋前述閘極電極部之第2絕緣膜之寬度形成 為 0·4〜1 ·5 μηι 〇 20.如請求項12之高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之製造方 法，其中前述高耐壓溝槽型金氧半導體電晶體之源極區 域與汲極區域之耐壓形成為10〜100 V。
    125053.doc
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