TW385526B - Semiconductor component and manufacturing method for semiconductor component - Google Patents

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TW385526B TW087100712A TW87100712A TW385526B TW 385526 B TW385526 B TW 385526B TW 087100712 A TW087100712 A TW 087100712A TW 87100712 A TW87100712 A TW 87100712A TW 385526 B TW385526 B TW 385526B
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Description

A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 技術領域 本發明是有關於半導體组件，特別是有關於在—包括有 -掩埋導電層之半導體組件中完成一低電阻，及此半導於 組件。 發明背景 當製造半導體時，SO·質提供—些優點，例如：問鎖 免疫、組件間的電流絕緣、及降低寄生電容。現今經常被 使用之S〇I物質包括一薄矽層，例如：5〇〇埃，微米間的厚 度，而此一薄矽層是在絕緣層之頂部，如：二氧化矽。主 動组件是位於上述珍層中，且彼此藉由溝槽而隔離，上述 溝槽由蚀刻掩埋氧化物所形成，而溝槽中充填有氧 複晶梦。經常使用-掩埋導電層，而此掩埋導電層是鄰近 於上述掩埋氧化物。 例如：此一導電層可以是在雙極紐件中的集極，或者在 場效组件中的没極。A 了下面討論方便起見，會使用術語 集極或掩埋集極。. 也會使用術語集極電阻來描述自表面上之—接觸到上述 掩埋導電層之電阻。 依組件形態而定，組件也包括其他摻植區域，如：在雙 極组件中之-基極及—射極，在—場效組件中之—閉極Z 一源極，以及在一二極體中之一陽極或陰，極。 爲使成本爲最小，應使組件之面積爲最小。同時組件之 表現也要好，如同集極電阻應該要小一樣。如果，對溝槽 之邊牆實施掺植，則溝槽之使用能使集極電阻爲最小。上 _私衣------_、訂--- (請先聞讀背面之注意事項再#寫本頁) κ 1 n -- n In u —i n -4 -
A7 B7 五、發明説明（ 述摻植區域環繞組件周图， 圍且向下延伸至掩埋集極。使隹 極電阻爲最小之另一替代方法爲實施自靠近集極接觸之： 面’向下至掩埋集極的深擴散。同時在上述掩埋集極中的 摻雖劑會向上擴散。而此擴散必須藉由使用一較厚矽層來 補償。此對於製程會增加_額外面.罩步驟，而且藉由溝槽 來獲得絕緣變得較困難。 ^ 爲了減少組件之面積，可不對溝槽邊牆實施摻植。 —相反摻植形態之面積可放置在靠近溝槽的位置，以形 成如-基極、-陽極或—陰極。但是，此一增加之集極電 極方面會導致組件表現變差。結果，特別是功率電晶體要 做得非常大。 發明综述 本發明又目的是要獲得一具有低集極電阻之掩埋集極的 半導體組件。 本發明之另一目的是要獲得一小半導體组件。 依據本發明藉由完成連接在一裝置層中或下之一掩埋導 電層的低電阻來達成上述目的，其中上述裝置層構成—半 導體组件之一部分，其包括下列步驟： -~於上述裝置層中蝕刻至少一溝槽，並且界定一主動組 件之區域； -在上述溝槽之邊牆上塗抹一溝槽邊牆'層，其中在上述 溝槽邊牆層之掺雜劑擴散速度比在基底中快，此外掩埋層 疋位於上述基中； 如果對直接與溝槽邊牆層連接之上述成份表面上的面積 -5- 本紙張尺度適用中国國家揉準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 裂__ (許先閲讀背面之注意事項再jl寫本頁) -、?τ 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明（ A7 B7 實施摻植，則此面積之松％滅丨 一 <摻雖劑將經由上述溝槽邊牆層擴散 ’且以缸路牷進入裳置a，α你π -丄、 衣匕層以便形成至上述掩埋層之接 觸0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 上述溝槽邊牆層可包括赖El & ， I括稷阳矽或多孔矽，或者金屬金屬 矽化物。如果使用複晶矽或容 、.、 阳夕孔矽，則溝槽逢牆將只在上 述所接植之接觸區域之附近壤泰 „ 附迓導％。因此上述溝槽邊牆之所 有其他部分可被放置靠 非近，.且件（任何其他已摻植區域，且 甚至可與其相鄰。 金屬金屬秒化物本身爲填轉 牙馬等姐。因此，使用金屬金屬矽化 物可導致接觸之改善。另外— 另外万面，不能使上述金屬金屬 石夕化物像複晶K多切-樣靠近組件之基極面積。因此 ’如果使用金屬金屬矽化物，則與昔知技術比較的話，將 無法減少组件之大小。 本發明提供下列之優點： 可完成具有低集極電阻之半導體組件，而不需要额外之 面罩步骤。 運用吸氣中心，以增加組件之產能及信賴度。吸氣中心 局可捕捉金屬雜質的面積，而此雜質會降低组件之表現。 所製U之上矽層可比使用具有一從頂部表面下至掩埋集 極I木擴散的傳統技術的要薄。而所製造之組件比使用傳 統技術（如：溝槽邊牆的摻植）要小。< 若孩根據本發明之溝槽係在較早之階段形成，其將作用 爲一吸附中心，吸附金屬雜質。 圖式之簡單説明 __. ** 6 - 本纸張尺度適用準( 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再每寫本頁) --° --線-- I. I I I m .f-I -1- -1 · A7 五 發明説明（ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖1係顯不出依據昔知接 夜術心製造於S0][物質中之 晶體的剖面圖； < 又極電 圖2係顯示出圖1之組件的了員視圖； 圖3A-3F係顯示出依據本發明者 面圖； 發明只施例义半導體的部分剖 圖4係顯不出依圖3 a q Έ? »+*、 分剖面圖； ·中所述之製程所獲得之㈣的部 圖5係顯tf出圖4之榧紅^ 心又極電晶體的頂視圖。 實施例 圖1係顯示出依據普知 曰知技術之製造於SOI物質中之雜拓哈 晶體的剖面圖。在—甚Λ a 貝τ <又極電 於“展層1上具有-絕緣層3，例如： —虱化矽。在上述絕緣層 ir_D上具有—矽層5，而此 括由溝槽9所隔離的主動 匕 間㈣…多 L 7b，而此溝槽9提供組件 間的杈向絕緣。在這裏，σ 衣 /、考慮王動組件7a。而一捺埋隹 極11是位於矽層5中，B * 衔埋木 十且鄰近於此絕緣層3。 與昔知方式一搏，__虹』 —射極13位於主動组件7a之表面，且 Π15所環繞。-集極接觸17是位於主動組件7a之表 且非近於溝槽邊牆。上述溝槽邊牆之區域19已被摻 …便提供—從集極接觸口連接到掩壤集極Η的低電 阻0 上述溝槽9疋依據下列方法所形成的：< 專、充方法任下餘刻掩埋氧化物以形成溝槽。然後，以 傳統方法對此溝槽邊 这牆只施佈植，例如：使用來自在一爐 中之氣體源的換枯，斗、土、，一 ^ ^ 或者以向角度佈植。然後，在此溝槽 本紙張尺度 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝.
、1T 線-----------；__ (210X297公釐） 五、發明説明（ A? B7 中成長或沈積一氧化物層21，再以複晶矽充填此溝槽。因 爲在組件7a周圍之溝槽邊牆19已被摻植，所以要將上述基 極15與溝槽邊牆19間之距離保持大些，以防止在靠近基極 地方形成會導致突崩潰（avalanche breakd〇wn)之太強的電 場。 圖2係顯示出圖1之組件以的頂視圖，其中使用相同的數 字符號來表示如圖1所示之相同的組件。组件7a被溝槽9所 %繞。摻植溝槽邊牆以做爲集極接觸17及掩埋集極（未顯 示於圖中）之間的連接器。基極15及溝槽邊牆19必須在所 有万向（如箭頭23所示）以相同距離彼此保持分離。 圖3A-3F係顯示出有關於依據产發明之低集極電阻連接 之製程的重 圖3 A顯示 卜--------¾|_： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局員工消費合作社印掣 要步驟，亦即，製造 出一包括有一基底層1〇1、一絕緣層1〇3及一矽 層105的半球體組件，其中一溝]f已以傳統面罩及蝕刻技 術形成於上述矽層105中。上述組件包括一具有一掩埋導 電層108之主動組件1〇7。在此階段之前，组件之表面可用 一氧化物及/或氮化物層（未顯示於圖中）來覆蓋。 圖3B顯示出具有沈積於上述組件表面之—層1〇9之相同 半導體組件，包括形成於溝槽之邊牆及底部。 上述層109包括一物質，摻雜劑在此物質之擴散速度比 在單結晶矽（如：複晶矽、多孔矽或金屬矽化物）要快。在 該層1〇9爲金屬矽化物之情況中.，首先，塗袜一金屬於此 、..件上包括塗抹於溝槽之邊牆與底部。在随後之熱處理 中，在溝槽中之矽_金屬界面上形成金屬矽化物。然後， 如圖4所示之組件
、1T A7 ~~~--~____ Β7 五、發明説明（6 ) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 藉由選擇性蚀刻上述金屬，以去除所剩餘之金屬。 圖職示出在對該層職組件之頂部及溝槽之底部實 施回钱刻，以留下靂苫、、婆搞、 義溝槽邊牆疋—層109丨後之相同半導 體組件。溝槽底部之層 層1〇9並/又有必要去除，但是當使用 非等向離子餘刻時，甚认承敗L 基於貝際上的理由通常會將其去除。 圖3D顯示出在組件之整個 、 面上成長或沈積一氧化物層 111後之相同半導辦知/土 ,ι al 千導版...且件。此外，可以沈積氮化矽或其他 絕緣物質來替代上述氧化物。 在圖财，以昔知技術，利用適當物質(如:複晶靖 无填上述组件之溝槽，以及藉由面罩及接植步驟來形成一 射極113及一基極115。 在圖3F中，以昔知技術，藉由面罩及摻植步驟形成集極 接觸117。上述集極接觸117與覆蓋於溝槽邊牆上之層· 的一部分接觸（此部份如圖5之1〇^所示）。 然後’以昔知方法對此组件實施退火處理，直到捧雜劑 到達上述掩埋集極爲止。但是，此轉劑不可擴散太遠， 進而增加對已摻植區域之突崩潰—姐咖^似。·)的危 險:退火時間及溫度是決定於溝槽的深度。通常，在溫度 約爲800-125(TC之退火時間爲卜1〇小時。 因爲在複晶碎、多切及金屬碎化物中之接雜劑的擴散 速度比在單結晶石夕中快很多，所以來自集極接觸117的摻 雜㈣會經由層109a (參考圖5)往下擴散至掩埋集極，也 會稍微擴散進入上述主動組件之鄰近石夕，以便從集極接觸 連接到掩埋集極108以形成一低電阻。 .-9- 本紙張尺度適用中國國士標準（CNS ) l·--------dI-. (锖先閱讀背面之注意事項再试‘寫本頁) ,1r
--I----線·— ^--I
• - -- - -- - I 、發明説明（7 孟屬石夕化物本身爲導電體。 用複晶矽或多孔矽更能減少集 因此，使用金屬石夕化物比使 極電阻。另外一方面，如果 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 溝槽邊牆包括一導電體， v 』必項增加溝槽邊牆及基極間的 距離。如果使用複晶矽 隹i 4 ^孔石夕，則溝槽邊牆將只在上述 术極接觸之附近導電，.以致 (如圖5所示） 圖4係顯示出圖.3F中泛知！ 、 T ，.且件的郅分剖面圖，以描述摻雜 劑從集極接觸117下至掩埋集極1〇8之擴散。如户斤見，捧雜 劑從集極接觸騰由層游往下擴散至掩埋集極1〇8，同 時也會短距離進入到主動組件1〇7摻雜劑所擴散進去的上 迟層109及主動組件1〇7之面積一起形成從集極接觸117連 接至集極1〇8的一低電阻。 在半導體製程中之任何時間可實施溝槽形成之程序，亦 即在主動组件形成之前或之後。如果依據本發明之溝槽是 在較早階段形成（在任何組件形成之前），則此溝槽也可做 爲一吸氣中心，以捕捉任何引進製程中之金屬雜質。縱使 是在較晚階段形成，則依據本發明之溝槽仍可用來降低漏 電電流，但是無法吸引雜質，或復原損害（如射極短路）至 宛如當主動組件正在形成時其出現之相同的程度。 圖5係顯示出圖3F之主動組件的頂視圖，假設使用在層 109'中之物質本身無法導電。在此情況中（，因爲摻雜劑從 接觸117擴散，所以在此部分109a附近只有此層109,之一部 分109a及主動组件之.一區域是導電的。如所見，基極115可 以非常靠近溝槽邊牆109'之所有邊’除了邊l〇9a之外，其 此爲唯一部分必須遠離基極 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 A 7 B7 ' 五、發明説明（8 ) 中集極接觸117是位於此邊109a上。如果要的話，溝槽邊牆 可放置於離基極少於1微米的距離，或者甚至相鄰於基極 115。如此可使組件遠小於如圖2所示之昔知組件。 如以上所述，當一低電阻接觸到掩埋導電層時，本發明 不僅可應用於包括有一掩埋集極的電晶體，而且可應用於 包括有一掩埋導電層之其他半導體，如：二極體、閘流體 (thyristors)、MOS或 DMOS 電晶體或 IGBTs。 L---------批衣--^-----——ΐτ------.^ # (請先閲讀背面之注意事項再螇寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -11- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）

Claims (1)

  1. A8 B8 时年ί。月丨I日1丨夕 C8 D8 ^ 補充 丨丨 1 .... 第8710〇712號專利申請案 申請專利範圍修正本(88年10月） 六、申請專利範圍 1. 一種達成接觸到一裝置層（105)中或下之一掩埋導電層 (108)之低電阻的方法，該裝置層（1〇5)構成一半導體組 件的部分’其包括下列步驟： 在遠裝置層（105)中蚀刻至少一溝槽，界定一主動 組件（107)之面積； ~在該溝槽之邊牆上塗抹一層（109，），其摻雜劑在該 層（1091)中之擴散速度比在該掩埋層所處;之基底中快。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特擎在於： —對與孩層（109’）直接接觸之該主動组件（1〇7)的面積. 實施梦植，以形成一接觸（丨丨乃。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於： —在孩溝槽中之該層（1〇9|)上沈積或成長氧化物層 (11Γ)及/或氮化梦層。 4·如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於： 對該組件實施退火，直到掺雜劑往下擴散到該掩埋 導電層（108) ’但是仍離已摻植區域（115)很遠，以避免 造成崩潰電壓的下降。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於：鄰近該接 觸（117)之該溝槽邊牆的部分（1〇9a)比剩餘之該溝槽邊 牆還遠離該已接植區域（11 5)。… 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：鄰近該接 觸（117)之該溝槽邊牆的部分（109幻遠離已摻植區域（115) 之距離至少是2倍於剩餘之該溝槽邊輪。 7. 如申請專利範園第5項之方法’其特徵在於··非鄰近該 -1 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS) A4· (21GX297公董） -— -- (諳先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 、va 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 时年ί。月丨I日1丨夕 C8 D8 ^ 補充 丨丨 1 .... 第8710〇712號專利申請案 申請專利範圍修正本(88年10月） 六、申請專利範圍 1. 一種達成接觸到一裝置層（105)中或下之一掩埋導電層 (108)之低電阻的方法，該裝置層（1〇5)構成一半導體組 件的部分’其包括下列步驟： 在遠裝置層（105)中蚀刻至少一溝槽，界定一主動 組件（107)之面積； ~在該溝槽之邊牆上塗抹一層（109，），其摻雜劑在該 層（1091)中之擴散速度比在該掩埋層所處;之基底中快。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其特擎在於： —對與孩層（109’）直接接觸之該主動组件（1〇7)的面積. 實施梦植，以形成一接觸（丨丨乃。 3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於： —在孩溝槽中之該層（1〇9|)上沈積或成長氧化物層 (11Γ)及/或氮化梦層。 4·如申請專利範圍第2項之方法，其特徵在於： 對該組件實施退火，直到掺雜劑往下擴散到該掩埋 導電層（108) ’但是仍離已摻植區域（115)很遠，以避免 造成崩潰電壓的下降。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其特徵在於：鄰近該接 觸（117)之該溝槽邊牆的部分（1〇9a)比剩餘之該溝槽邊 牆還遠離該已接植區域（11 5)。… 6. 如申請專利範圍第5項之方法，其特徵在於：鄰近該接 觸（117)之該溝槽邊牆的部分（109幻遠離已摻植區域（115) 之距離至少是2倍於剩餘之該溝槽邊輪。 7. 如申請專利範園第5項之方法’其特徵在於··非鄰近該 -1 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS) A4· (21GX297公董） -— -- (諳先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝. 、va 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 申請專利範圍 接觸（117)之該溝槽邊牆的部分是位於離已摻植區域 (115)小於1微米的位置。 8·如先前申請專利範圍第丨或2項之方法，其特徵在於： 在該層（1097、中使用複晶矽或多孔石夕。 9·如先前申請寻利範園第丄或〗項之方法，其特徵在於： 在該層（10少）中使用金屬矽化物。 10_如先前申請專利範圍第1或2項之方法，其特徵在於： 該裝置·層（105)包括單結晶矽。 11.如申請專利範圍第1〇項之方法，其特徵在於：該裝置 層（105)是位於一絕緣層（1〇3)上。 12·如先前申請專利範圍第！或2項之方法，其特徵在於： 該掩埋導電層（108)包括金屬矽化物。 13. ——種包括一裝置層（1〇5)之半導體組件，其中至少一主 動組件（107)是位於該裝置層（1〇5)中，且該主動组件 (107)疋以一溝槽來界定，並具有一掩埋導電層（1〇8), 其特徵在於： 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 一在該溝槽之邊牆上具有—層（1〇9，），其中摻雜劑在 該層（109)之擴散速度比該掩埋層所處之該裝置層中 快。 14. 如申請專利範圍第i 3項之半導體組件，其特徵在於： 在該主動組件（107)表面上具有一直接與該層（1〇9，） 接觸之一對掩埋導電層的接觸（丨17)。 15. 如申請專利範圍第13項之半導體组件，其特徵在於： 一該接觸（117)之摻雜劑經由該層（1〇9')擴散至掩埋導 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 電層（108)，以便形成從接觸（117)連接至掩埋導電層 (108)之一低電阻。 16. —種包括一裝置層（105)之半導體组件，其中至少一主 動組件（7a)是位於該裝置層（105)中，且該主動組件（7a) 是以一溝槽來橫向界，定，並具有至少一已摻植區域（115) 及一掩埋導電層（10 :3 )，其特徵在於： —在該溝槽之邊牆上具有一層（109')，其中摻雜劑在 該層（1091)之擴散速度比該掩埋導電層（1〇8)所處之物質 中快； 一在該主動组件之表面上具有與該層（109')直接接觸 之接觸（117); 一該層（109，）包括與該集極接觸（in)相同的摻雜劑， 以形成從該集極接觸（117)連接至該掩埋集極（1〇8)的一 低電阻。 17. —種包括一裝置層（1〇5)之半導體組件，其中至少一主 動組件（7a)是位於該裝置層（1〇5)中，且該主動組件（7a) 是以一溝槽來橫向界定，並具有一基極（i丨5)、一射極 (113)及一掩埋集極（108) ’其特徵在於： —在該溝槽之邊牆上具有一層（1〇91)，其中摻雜劑在 該層（1091)之擴散速度比該掩埋導電層（1〇8)所處之物質 中快； —在該主動組件之表面上具有與該層（1〇9，）直接接觸 之集極接觸（117); —該層（109')包括與該集極接觸（117)相同的摻雜劑， _ 3 · 本^氏張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐ΐ - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、1Τ 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 ^85526 as B8 C8 —_______08 _ '申請專利範圍 以形成從该集極接觸（1 17)連接至該掩埋集極（log)的一 低電阻。 18.如申請專利範圍第13, 14, 15, 16或17項之半導體組件，其 特徵在於：該層（109，）包括複晶矽或多孔矽。 19·如申請專利，圍第13> 14, 15, 16或17項之半導體組件，其 t 特徵在於：該層（10十）包括金屬矽化物。 > . 20.如申請專利範圍第13, 14, 15, 16或17項之半導體組件，其 特徵在於：包括該主動組件（107)之該裝置層（1〇5)是位 於一基底（101)上的一矽層’而在該裝置層（1〇5)及基底 (101)之間具有一絕緣層（103)。 21·如申請專利範圍第13, H，15, 16或17項之半導磕组件，其 特徵在於：鄰近該接觸（117)之該溝槽邊牆的部分（1〇9a) 比剩餘之該溝槽邊牆還遠離該已摻植區域（115)。 22. 如申請專利範圍第21項之半導體組件，其特徵在於： 鄰近該接觸（117)之該溝槽邊牆的部分（l〇9a)遠離已摻 植區域（115)之距離至少是2倍於剩餘之該溝槽邊牆·。 23. 如申請專利範圍第21項之半導體組件，其特徵在於： 非鄰近該接觸（117)之該溝槽邊牆的部分是位於離已摻 植區域（115)小於1微米的位置。 24. 如申請專利範圍第13, 14, 15, 16或17項之半導體组件，其 .特徵在於：該層（109·)包括複晶碎或多.孔碎。 25. 如申請專利範圍第13, 14, 15, 16或17項之半導體組.件，其 特徵在於：該層（1091)包括金屬矽化物。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格Ul〇X297公釐） --------裝------訂 — ----- (請先聞讀背面之注意事項再填寫本貢)
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