TW398070B - Semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

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TW398070B
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TW
Taiwan
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type
region
semiconductor device
side wall
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TW087112293A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Nitta
Tadaharu Minato
Akio Uenishi
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Mitsubishi Electric Corp
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A7 ______ B7 五、發明説明（1 ) 發.明並技術領域 本發明评有關半導體裝置及其製造方法者β尤係對使 用於各種丨電源裝置的低ON電阻、低轉轉Uwitching>損失 的電力半導體裝置及其製造方法有關者。 習用技術 就高耐壓縱型電力 M〇SFET(Metal Oxid9 Semiconductor •Field Effect Transistor金屬氧化:半導體場效電晶體），本 發明人業於1997年2月10曰，向日本特許廳提出r赞願 平9-2 69 97號」，如第38圖所示構造的提案。 參照第38圖，於半導體基板的第1主面重複配設複 數的溝部105 a。而於溝部105a所挾住的領域內，設p型 及η型擄鹩領域1〇2、103，該ρ型擴散領域1〇2係設於溝 部105a —方的側壁面，η型擴散領域103即設於另一方溝 部105a的側壁面。由上述ρ型擴散領域1〇2及η型擴散 領域103，沿德部105a的深度方向，構成ρη結合部》 於Ρ型及η型擴散領域102、103的第1主面側形成ρ 型電井（或稱爲Ρ型基極）107。於該ρ型亀井107內，另一 方溝部105a的側壁面，設源極η +擴散領域108。於該源極 η +擴散領域1〇8及η型擴散領域1〇3所挾住的ρ Μ電井1〇7, 介由閘極絕緣層109，沿另一方溝部105a的側壁面形成閘 電極層110。 於溝部105a內充塡低摻雜濃度的矽（包括單晶、多晶、 非晶及微結晶），或由矽氧化膜等所成絕緣物的充塡層 105。於該充塡層1〇5的第1主面側，若充塡層105爲低摻 (請先閱讀背面之注意事項再填离本頁) —{II 裝. 訂 經濟部中夾標準局員工消贽合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（（?NS ) Λ4規格（210X297公釐） 39965
經濟部中央標準局貨工消贽合作社印製 五、發明説明（2 ) 雜濃度矽時，設P +擴散領域111，且與P型電井107連接。 又於P型及η型擴散領域1()2、103及溝部105a的重 複構造稱pn重複構造）的第2主面側，形成汲n +領域 101。 於第1主面上，形成有與p型電井107、源極n +擴散 嶺域10 8及p + _散領域111成電氣連結的源電極層U2 » 又於第2主面上，形成與汲n +領域1〇1成電氣連結的汲電 極層113。 於此構造下，元件爲ON狀態時，首先，於與閘電極層 110相對的P型電井107表面部激起n型通道。然煢，經 由汲極H +領域101、η型擴散領域1〇3、η型辑道及源極n + 擴散嶺域1〇8的經路流過電于流，成爲ON的狀態。 其次，於QFF狀態，汲極電壓爲10V左右的低電壓時， 空間電荷領域係沿η型領域部（由連接於汲極的汲極n +領 域101及η型擴散領域103所庳）與p型領域部（由連接於 源極的Ρ型電井107及ρ型擴散領域102所成）間的接合部 擴大形成。若汲極電壓逐漸上升，因η型擴散領域103與 Ρ型擴散領域102的厚度較薄，該領域102、103即成空缺 化。若施加較該値爲高的電壓，空間電荷領域即向ρ型電 井107及汲極η +領域101擴大。 $ 如上所述，因係ρη重複構造，可於η型擴散領域103 發揮防染效應（reserve effect),可獲得較其他電力MOSFET 爲高耐壓•低電阻特性。因此，於該構造中，由η型擴散 領域103與ρ型擴散領域102沿溝部深度方向（圖中縱長方 ------i---------ΐτ------0 .(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適川中國國家標卒（（、NS ) Λ4規格（210X297公釐） 2 39965 經濟部中央標本局貝工消於合作社印製 A7 B7 五、發明説明（3 ) 向），以所定濃度連續形成爲重要條件。 其次，將該半導體裝置pn重複構造的製造方法說明 如下：1 第-39〜43圖係以製程_序表示上述半導體裝置製造 方法的概略剖面圖。如第39圖，於作爲汲極n +領域的n 型高濃度基板領域101上，形成較該η型高镌度基板領域 101爲低摻雜濃度之V磊晶（epitaxial)成長層106。於該it 磊晶成長層106表面，使用既有的摻質擴散法，形成作爲 Ρ型基極領域的ρ型領域107。在該型領域107上，形成 由熱氧化膜 12、CVEKChemical Vapor Deposition 化學氣相 沈積）矽氮化膜13及矽氧化膜14所耩成之3層堆積構造，以 該3層堆積構造爲遮罩對該下層實碑異向性蝕刻。 參照第40圖，以該蝕刻製程，形成由第1主面到η型 高濃度基板領域101的被數溝部l〇5a。 參照第41圖，於溝部105a的一方側壁面，使用斜離 子植入法，植入硼（B)離子，以形成摻硼領域102a。 再如第42圖所示，由與上述植硼時相反傾斜向的斜 離子植入法，於溝部105a的另一方側壁面，植入磷（P)離 子，以形成慘碟領域1 03 a » 又如第43圖所示，塡補溝部105&^且以覆蓋3層堆 積構造12、13、14狀形成絕緣膜的CVD矽氧化膜105。 於此狀態下，爲擴散由離子植入導入的p型及n型摻質，實 施熱處理。由此，在溝部l〇5a所挾住的領域中，形成p型 擴散領域102及η型擴散領域103。如上，可形成pn重複 ； 『裝 訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適州中國國家標埤.（CNS ) Λ4規格（2丨0X 297公釐） 3 39965 經满部中央梯準局员工消f合作社印製 A7 ____B7__ 五、發明説明（4 ) 構造。 然而，於該第38圖所示的半導體裝置中，自p型及η 型擴散領I域102、103第1主面起的深度，與自溝部l〇5a 第1主面起的深度實質上相同。因此，OFF狀況卞的耐壓 較低，且有於ON狀況時，電阻値上升的問題。特詳細說 明於後： 上述製造方法，如第41、42圖所示，係以傾斜方向的 斜離子植入法將離子植入。此時，如第44圖，於溝部105a 側壁有某比率的離子反射（如圖中的虛線龠印）。因而，於 所需齒入的側壁相反側側_的溝部l〇5a底部，植入反射離 子 120。 實際上，溝部105a的底部係如第45圖，具圓弧形狀（具 有限曲率的形狀）。因此，直接射入該底部的離子（如圖中 的實線箭印）、或由側壁反射射入該底部的離子（如圖中的 點線箭闭），皆由底部的反射，集中植入於所需植入的側壁 相反側側壁的溝部105 a底部。 此時，若P型及η型擴散領域1〇2、103的深度與溝部 105 a的深度實質上形一相同値時、將於ρ型擴散領域i 〇2 內底部及η犁擴散領域1〇3內底部，生成極大摻雜濃度變 化的部分（局部的濃度變化部）*>有時即於ρ型及η型擄散 .\ 領域102、103內底部發生Ρ Μ、η型反轉的領域。結果致 使Ρ型擴散領域102及η型擴散領域103,不能在與第1 主面垂直的方向，形成均勻或連續的摻雜濃度分布。由此， 於Ρ型擴散領域102及η型擴散領域1〇3在OFF狀態的空 ----.---裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂
LP 本紙張尺度诚州中國囤家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 4 39965 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 A7 B7 -------- 五、發明説明（5 ) 缺化時，發生霄場不勻，使耐壓降低，又於ON狀態，使on 電阻升高。 I明的掲I示 本發明的目的，在於解決上述的問題，係爲去除pn重 複構造中的P型及η型靖散領域內摻雜_度的不蓮續，以 提供高耐壓•低ON電阻的半導體裝置及其製造方法者。 本發明的半導體裝置，臭備：半導體基板，及第1導電 型的筹1摻雜領域，以及第2導霉型的第2摻雜領辦》半 導體基板具有相對的第1及第2主面，且有設於第1主面 的複數條溝部。第1摻雜領域係形成於複數溝部中的相鄰 —方及另方所挾住的半導體基板領域內的一方之溝部側壁 面，由一方的溝部側壁面，具有擴散第1導電型摻質的摻 雜濃度分布，且具較半導體基板的第1導電型領域爲低的 摻雜濃度。第2摻雜領域，係形成於複數溝部中的相鄰一 方及另一方所挾住的半導體基板領域內的另一方之溝部側 壁面，由另一方的溝部側壁面，具有擴散第2導雩型摻質 的摻雜濃度分布，且形成第1摻雜領域及pn結合。一方及 另一方的溝部，即具有對第1主面維持側壁面的所定傾斜， 由第1主面延伸到第1深度位置的延伸部。第1及第2摻 雜領域，係由第1深度位置向第1主面側，形成較第1及 第2導電型摻質於製造時的擴散長度爲淺的擴散。 在本發明的半導體裝置中，因第1及第2摻雜領域自 第1主面的形成，係較淺於溝部的第1延伸部底部的擴散 長度以上，由離子植入於該底部生成的摻雑濃度的不勻部 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國囤家標準（（、NS ) Λ4規格（210X 297公釐） 5 39965 經濟部中央標準局負工消抡合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 分即不分布於第1及第2摻雜領域內，而位於半導體基板 的第1導電型領域。又因半導體基板的第1導電型領域具 有較第I1摻質領域雜高的摻質濃度，於該第1導電型領域 内實施離子植入的摻雜濃度變化程度，得以控制在不影饗 特性的小量。又因第1原第2摻雜領域，係在第1主面垂 直方向連續形成均勻的濃度，於OFF狀態下，雖空缺層擄 大於第1及第2摻雜領域的全部，電場亦能維持均勻，故 得以提升耐壓。 又於上述半導體裝置中，具備：第2導電型的第$摻雜 領域；第1導電型的第4摻雜領域及閘電極層。該第3摻 雜領域係形成於第1及第2摻雜領域的第1主面側，與第 2摻雜領域成電氣成連接。第4摻雜領域係以挾持第3摻 雜領域與第1摻雜領域相對狀地，形成於第1主面及至少 任何一方的溝部側壁面。閘電極層即於挾持在第1及第4 摻雜領域的第3摻雜領域，介由閘絕緣層相對。 由此，可獲得高耐塵•低ON電姐的MOSFET» 於上述半導體裝置中，該一方及另一方的溝部係連通 於第1的延伸部，由第i的深度位置延伸至第2主兩側的 第2深度位置，且具與第1的延伸部相異的側壁傾斜之第 2延伸部。 \ 由此，或若第2延伸部成錐狀，亦可防止於第1及第 2摻雜領域，產生摻雜濃度不勻的部分。 於上述半導體裝置中，該閘電極層係形成於溝部爲 佳。 ----U---^—©^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙&尺度適川中國國家標率（d ) Λ4規格（2丨0X 297公釐） 6 39965 A7 B7 經满部中央標準局具工消t合作社印製 五、發明説明（ 由此，可獲得高耐壓•低 ON電阻的溝（trench)型 MOSFET。 於上1述半導體裝置中，該閘電極層係形成於第1主面 上爲佳。 由此，可獲得高耐壓•低ON電阻的平面型MOSFET。 於i述半導體裝置中具備，形成於第1及第2摻雜領 域的第1主面側，且與第2摻雜領域以電氣連接的第2導 電型之第3摻雜領域爲佳。 由此，可獲得高耐壓•低ON電阻的二極管。 於上述半導體裝置中，再備，舆第1摻雜領域成肯特 基（schottky)蓮結构電癉層爲佳。 由此，可獲#高耐壓•低ON «阻的肯特基二極管。 於上述半導體裝置中，該第1及第2導電型摻質在製 造時，擴备的長度係較由一方或另一方溝部側壁面至第1 及第2摻雜領域的pn接合止的距離爲長》 由此，可防止形成於溝部的第1延伸部底部近傍的摻 雜濃度不勻部分，於製造時的熱處理擴散至第1及第2摻 雜領域內。 本發明的半導體裝置之製造方法，具備下列製程： 首先，具有相對的第1及第2的主$，在第2主面具 第1導電型的高濃度領域，且於高濃度領域的第1主面側， 形成具第1導電型的低濃度領域的半導體基板。然後，對 第1主面維持側壁面所定的傾斜，於半導體基板形成由第 1主面延伸到高濃度領域內的第1深度位置的第1延伸部 本紙張尺度適州中國國家摞冷.（（?NS ) Λ4規格（2丨0X 297公釐） 39965 -----..---r--- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標率局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（8 ) 的複數溝部。該複數溝部中，於相鄰一方及另一方溝部挾 住的半導體基板領域內的一方溝部側壁面，形成具有較高 濃度領域i爲低摻雜濃度的第1導電型的第1雜領域。再於 —方及另一方溝部挾住的半導體棊板領域內的另一方溝部 側壁面，將第2導電型摻質以傾斜向植入另一方溝部側壁 面，以形成第2_電型的第2摻雜領域，與第1摻雜領域 構成pn接合^箏1深度位置，即由高濃度領域及低濃度領 域接合部向第2主面側，以相隔在_造時，第1及第2導 電型摻質的擴散長度以上的間_而配置》第1及第2導電 型摻質雙方，係由高濃度領域及低_度領域撵含部向第名 主面側，以相隔在製璋時，第1及第2導電型摻質的擴散 桌度以上的間隔之深度位置上，以直接射入角度植入。 於本發明的半導體裝置之製造方法中，該第1及第2 摻雜領域的形成係較溝部的第1延伸部底部的擴散長度分 爲淺，故由離子植入在該底部形成的摻雜濃度不与部分， 不分布於第1及第2摻雜領域內，而位於半導體基板之第 1導電型的領域內。因半導體基板之第1導電型領域具有 較第1摻雜領域爲高的摻雜濃度，在該第1導電型領域，由 離子植入的摻雜濃度變化的程度，可使之爲不影響特性的 程度。又因第1及第2摻雜領域係於第1主面垂直方向，連 續以均勻的濃度形成，在OFF狀態的空缺層擴大至第1及 第2摻雜領域，亦能使電場均勻，而使耐壓提升。又，得 以減少ON狀態下的電阻値。 於上述半導體裝置的製造方法中，複數溝部係連通於 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) n^— 1^1 1^1 HI In i^— ^^^1 In ^Lf ^ HI n HI In \OJ{ ...... -1-1 I I: ' , . j適 一度 尺 張 紙 i本 格 規 )Λ4 S ·Ν c 皁 家 s I釐 公 8 39965 ^濟部中央標準局貨工消贽合作社印51 A7 _ B7 五、發明説明（9 ) 溝部的第1延伸部，由第1深度位置，延伸至第2主面側 的第2深度位置，且形成爲具與第1延伸部不同側壁面傾 斜的第2!延伸部。由此，如第2延伸部成一維狀時，可防 止於第1及第2摻雜領域產生摻雜濃度不勻部分爲隹。 上述半導體裝置的製造方法中，係以具備：在第1及第 2摻雜領域的第1主面側，形成與第2摻雜領域電氣連接 的第2導電型之第3摻雜領域的製程；挾住第3摻雜領域 與1第摻雜領域相對，且於第1主面及一方溝部側壁面任 何位匱上，形成第1導電型之第4摻雜領域的製程，及於 第1及第4摻雜領域挾住的第3摻雜領域，介由閘絕緣層， 形成相對閘電極層的製程爲佳。 由此，可製造高_壓·低ON電阻的MOSFET » 於上述半導體裝置的_造方法中，該閘電極層係形成 於溝部內爲佳。 由此，可製造高耐壓•低ON電阻的溝型MOSFET。 於上述半導體裝置的製造方法中，該閘電極層係形成 於第1主面上爲佳。 由此，可製造高耐壓•低ON電阻的平面型MOSFET » 於上述半導體裝置的製造方法中，係於形成於第1及 第2摻雜領域的第1主面側，形成與第2摻雜領域電氣連 \ 接的第2導電型之第3摻雜領域爲佳。 由此，可製造高耐壓•低ON電阻的二極管》 於上述半導體裝置的製造方法中，係於第1摻雜領域 具備形成肖特基（schottky)連結電極層的製程爲佳。 i紙張尺度4州中國國家標,（ΓΝ5 ) Λ4規格（210X 297公釐] 9 39965 --------..--u-种衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 Λ7 137 ~ _ ι . 五、發明説明（1〇 ) 由此，可製造高耐壓•低ON電阻的肖特基（scbottky) %極管。 於上述半導體裝置的製造方法中，該第1及第2導電 型铪雜於製造時擴散的長摔，係較由一方或其他方的溝部 侧壁面，至第1及第2摻雜領域的pn結合爲止购距離爲 長〇 由此，可防止生成於溝部第1延伸部底部近傍的摻質 不勻部分，在製造時，由熱處理而擴散至第1及第2摻雜 領域內。 鸯-明的最伴實施形態 茲將本發明的實施形態，參照圖面說明於後： 實施形態1 如第1圖所示，在半導體基板的第1主面，形成有複 數的溝部5a»於該溝部5a所挾住領域內，設P犁及η型 擴散領域2、3，該ρ型擴散領域2設於一方溝部5?之側 壁面，η缠擴散領域3即設於另一方的側壁面。ρ型擴散領 域2係由一方的溝部5a側壁面，具有擴散ρ型摻質的摻雜 濃度分布，η型擴散領域3即由另一方溝部5a側壁面，具 擴散η型摻質的摻雑濃度分布《Ρ型擴散嶺域2及η型擴 散領域3，沿溝部5a的深度方向，構成ρη結合部。 於Ρ型及η型擴散領域2、3與溝部5a的重複構造（ρη 重複構造）的第2主面側，形成η型高濃度基板領域1。 自溝部5a第1主面起的深度Td，形成爲較自ρ型及η 型擴散領域2、3第1主面起深度Nd爲深擴散長度L以上》 Ί ^------、·§!------l. (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規彳Μ 210X297^^ ) 10 39965 A7 ________ B7 五、發明説明（11 ) 此處所謂的擴散長度L，係指含於P型擴散領域2的P型 接質，或含於η型擴散領域3的η型摻質，由該半導體裝 置赘造時的所有熱處理而_散的長度總和。 又於本案，所謂擴散長度L,係指「植入表面的摻貧， 由熱處埋擴散時，該摻雜濃度爲表面濃度1/10爲止時的深 度（長度）」。設該摻質的擴散係數爲D，則可由下式，求 擴散長度 l^UogelO)1”^ 2 X (D X s)1/2 (s=擴散時間 [秒]) 將，使用卜硼」彤成P型擴散領域2，由「磷」形成η 型擴散領域3時，該擴散長度L的具體數値說明如下： 首先，溝部5a與溝部5a的間隔爲2#m的元件時，在 溝部5a各側壁植入「磷」「硼」後，須作如第1表所示的 熱處理》 第1表： (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) i©·^.------IT------© 熱處理溫度 熱處理時間 1 ·側壁植入離子的擴散 1 ioo°c 1小時 2.溝部的塡補 850 °C 1小時 3·形成閘氧化膜 850〇C 30分 4.形成層間膜 85(TC 30分 此處的「磷」「硼」擴散係數D，係使用第2表數値。 第2表： 經濟部中央標準局負工消费合作社印 850〇C 1100°C 硼 1 e-15 cm2/sec 3.5e-13 cm2/sec 磷 1 e-1 5 cm2/sec 3.5e-1 3 cm2/sec 由第1及第2表的數値，計算「硼」的擴散長度L L(硼）= (l〇gel〇)1/2 X 2 X [(3.5e- 1 3 X 3600)1/2 + (le-15 X 10800)1/2 = (logB10)1/2X2x(3.5e-5 + 0.32e-5) 本紙張尺度適用中國國家摞準（CNS〉Λ4规梢（210X29?公郑） 11 39965 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 Λ7 Η 7 五、發明説明（u ) =\ Λ β m 因硼與磷的擴散係數如第2表所示，完全相同，該擴 散長度爲硼與磷雙方共爲i.2#111。 爲此，第1圖中的溝部5a的深度Td，有必要形成爲 較P型及η型擴散領域2、3的深度Nd深1.2#m〇 由該擴敢係數袠可知，事實上，擴散長度L係由950t 以上的高溫熱處理決定時多。 又，在高熱（例如；1〇〇〇乞以上）之熱處理流程中，有於 裝置的升•降瑪熱處理不能忽視的大問題。例如；將卩5 (TC -1100°C的操作，以5°C/分的速度予以升，降溫時，需多倣 l5〇t +(5°C/分）=30分程度的熱處理。若以中間溫度（1025 °C)爲近佩《，由該熱處琿所#的擴散長度，較長。 ' L=?(loge10)1/2X 2 X 5e-14 X 1B00)U2 = 0.3 /i m 爲此，此時溝部5a的深度Td需要加深0.3//m。 兹特將溝部5a與溝部5a間的間隔爲3#m及5//m時 的擴散長度L，例示於下。 溝部5a間的間隔爲3#m時；上述側壁植入離子的擴散 條件爲，1100°C、2小時。因其後的熱處理條件相同，擴散 長度爲； L = (loge10)U2 X 2 X [(3.5e- 13 X 7200) 1,2 + ( 1 e-15 X 1Q800)1/2] =1.6 A m 若溝部5a間的間隔爲5# m時；因溝部間隔大，側壁離 子擴散的熱處理之所需大，須於側壁擴散後進行基板擴 — '---^—裝------訂------—* (請先閱讀背而之注意事項#填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標隼（CNS ) 格（210X 297公筇) 12 39965 經濟部中央標準局員工消f合作社印製 A7 _____ B7 五、發明説明（η ) 散。此時，側壁植入離子的擴散條件爲；l〇〇(TC、5小時，基 板擴散條件爲1100°c、1小時，其他熱處理條件相同。故 擴散長度爲； L = (loge10)I/2 X 2 X [(3.5e-13 X 2 1 6〇0)1,2 +(1 e-1 5 X 1 0800)1/2] = 2.8 β m 其次，將本實施形態的製造方法，說明於後： 如第2圖，在η型高濃度墓板流域1上，以例如磊晶 成長法，形成具有極低摻雜濃度的η型摻質低濃度層6。 之後，於第1主面上形成所定的遮罩圖案，以該遮罩圖案 爲遮罩，對該下方層實施異向性蝕刻，以形成複數溝部 5a»該溝部5a自第1主面的深度Td即形成爲較η·摻質低 濃度層6，自該第1主面的深度Nd加深上述擴散長度L以 上的深度。 再後，在溝部5a的各側壁植入硼•磷，以形成如第1 圖所示的P型擴散領域2及η型擴散領域3，完成pa重複 構造。 此處所謂ir摻質低濃度層6之深度Nd,係以如下的定 義限定。 本案所請的η·摻質低濃度層6之深度Nd，係指於pn 重複構造的p型及η型擴散領域〗、3，植入摻質前，於ΐΓ 摻質低濃度層6之深度。也就是說，以磊晶成長等形成的 該η·摻質低濃度層6，在磊晶成長形成時的該磊晶層厚度 與η_摻質低濃度層6的厚度相同。 II (#先閱讀背而之注意事項再填^本頁) 、νβ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4坭格（210X 297公炝） 13 39965 經满部中央標準局員工消f合作社印製 A7 ______Η 7 五、發明説明（14 ) 然而，爲構成ρη童複構造的p型及η型擴散領域2、 3的摻質植入前，有施熱處理的時候。例如；於第2圖未示， 但可如第39圖說明，有於η·摻質低濃虔層6第1主面，使 用既有摻質擴散法，形成作爲ρ型基極領域之ρ型擴散領 域時，此時即需要爲基極擴散的熱處理。由該處理，可將 η型高濃度基板領域1的高濃度]?型摻質擴散於磊晶層中， 使1Γ摻質低濃度層6之厚度變薄。 如上，於爲形成Ρ型及η型擴散領域2、3的離子植入 前，是否增加熱處理，即可使η·摻質低濃度層6之厚度不 同，故於本案，係將it摻質低濃度層6之深度Nd定爲上述 摻質植入前的η·摻質低濃度層6之$度。 在本實‘形態中，Ρ型及η型擴散領域2、3係形成爲 較溝部5^底部淺擴散長度L»因此，生成於溝部5a底面 近傍的摻雜濃度不勻部分，不位於P型及η型擴散領域2、 3內，而位於η型高濃度基板領域1。該摻雜濃度的不勻部 分亦不因製造工程中的熱處理，擴散分布於ρ型及η型擴 散領域2、3內。η型高濃莩基板領域1係具有較η型擴散 領域3極高摻雜濃度，故得以使該η型高濃度基板領域1 中的該摻雜濃度不勻，成爲不影響特性之程度。亦能使Ρ 型及η型擴散領域2、3，在第1庄面的垂直方向成爲連續 的所定濃度。因此，在OFF狀態，空缺層擴大於ρ型及η 型擴散領域2、3的全體，亦使電場均一，得以提升耐壓，亦 能滅少於ON狀態時的電阻。 實施形態2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) /VI規格（210 X297公筇） 39965 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) ------訂-------_r--------- 經濟部中央標準局男工消费合作社印製 Λ7 ____ΙΪ7 五 '發明説明（l5 ) 本實施形態係表示對溝部側壁第1主面的傾斜，於中 變化時的構造。 如第3圖所示，溝部5b具有對第1主面略垂直延伸的 第1延伸部，及連通於第1延伸部，側壁由該處延|申爲錐 狀的第2延伸部。而該溝部5b的第1延伸部之深度丁^即 形成爲較重複構造的p型及n型擴散領域2、3之深度Nd，加 深擴散長度L以上。 上述以外的構成，係與第1圖所示略同，故同二的構 件僅附以同一的符號，省略該說明。 本實施形態的製造方法係如第4圖所示，溝部5b形 成爲該第1延伸部的深度Th，較η-摻質低濃度層6的深 度Nd加深擴散長度L以上。 而上述以外的製造工程係與第1圖所示略同，故省略 該說明。 此時，在傾斜度變化的箄2延伸部（錐形部），其於離 子植人時，在側壁的反射角度係與第1延伸部不同❶因此， 在第2延伸部，不俸於第2延伸部的底面，係於第2延伸 部的側壁面全面，有被反射的摻質在相對側壁面生成植入 之虞。也就是說，於第2延伸部的側壁全面有發生局部濃 度變化之虞。 因此，溝部5b的第1延伸部的深度TI，加深爲較pn 重複構造的P型及η型擴散領域2、3深度Nd深擴散長度 L以上的深度。由此，在第2延伸部的側壁全面發生局部 濃度變化時，不致於在P型及η型擴散領域2、3內，有局 一 "1·裝1Τ-----—r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) 格（2丨0X297公筇） 15 39965 經濟部中央標隼局負工消费合作社印製 16 39965 A7 ______B7 五、發明説明（16 ) 部濃度變化。如上，得與實施形態1 —樣，可使p型及η 型擴散領域2、3，在第1主面的垂直方向形成連續•均一 濃度。故得於OFF狀態，空缺層擴大於ρ型及η型擴散領 域2、3的全體，亦使電場均一，亦能提升耐壓，及減少於 ON狀態時的電阻。 實施形態3 於本實施形態中，表示對p型及η型_散領域2、3第 1主面垂直方向形成連續且濃度均勻的摻質植入角度。 如第5圖，須將ρ型或η型摻質雜子，植於較η·摻質 低濃度層6之厚度Nd爲深擴散長度L以上的深度位置》 由此，可使於較η·摻質低濃度層6深擴散長度L以上 的深度位置近傍生成局部濃度變化部。爲此，不致於在其 後之形成ρη重複構造的ρ型及η型擴散領域2、3時，在 Ρ型及η型擴散領域2、3內，生成品部濃度變化部》不僅 爲該溝部5a的深度，可由規定有關η·摻質低濃度層6厚度 Nd的摻質離子植入角度，於深度方向形成濃度均勻的ρ型 擴散領域2及η型擴散領域3〇 實施形態4 於本實施形態中，表示元件耐壓爲300V時各部的具 體數値。 如第2圖，希望的元件耐壓爲300V時，η_摻質低濃度 層6之摻雜濃度爲le-13cm·3,厚度Nd爲17#m即可。該 η·摻質低濃度唐6如實施形態1的說明，不爲磊晶成長等 形成之低濃度層，係指，於爲成ρη重複構造的形成ρ型及 本紙張尺度適用中國囤家標率（CNS ) Λ4規梢（210X297公石) (請先閲讀背面之注意事項存填寫本頁)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Λ7 B7 五、發明説明（l7 ) II型擴散領域2、3之植入摻質前，具較II型高濃度基板領 域1爲低摻雜濃度的層次。因而，可由是否於摻質植入前 實行基擴散，變化ΙΓ摻質低濃度層6的厚度Nd。 爲抑制橫向讀場的不均一，P型擴散領域2及η型擴 散領域3之橫向重複節矩Ρ，以3〜5从m以卞爲宜。舄抑 制ON電阻於相當小的數値，η型擴散領域3之比率愈大愈 好，故溝部5a的寬度W係以1〜1.5/zm以下爲宜。因此，Ρ 型擴散領域2及η型擴散領域3的寬度，分別爲1〜20m。 特就溝部5a的寬度W爲l#m，镡向重複節跑P爲3 //m，溝部5a與溝部5a的間靼爲2/zm時的狀況說明於後； 爲因P型及η型擴散領域2、3的獷散長度L，須擴散 至由溝部5a側壁面到溝部5a間所挾住領域的中央部，有 必要使L>0.5X2#m »又若於溝部5a完全擴散，則不能形 成重複構造，須使L<0.7 X 2只m »也就是說，須以熱處 理將L作成1 # m< L< 1.4 μ m。當然於形成p型及n型擴 散領域2、3後，形成基板時，須實施熱處理，使含基板擴 散的熱處理的數値爲ljt/m<L< 1.4/zm» 如第2圖所示，溝部5a之側壁對第1主面的廸伸爲略 垂直的狀態時，溝部5a的深度Td須爲17/im + L = 18〜18.4 仁m。 又如第4圖所示，溝部5a側壁之傾斜於中途變化時， 須使傾斜變化位置（第1延伸部的底部）的深度了^較18〜 18.4只m爲深。 又爲形成P型及η型擴散領域2、3的摻質傾斜植入，係 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本页) |裝------訂------ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4说格（210Χ297ϋί"7 17 39965 經漓部中夹標準局負工消费合作社印^ Α7 _ Β7 五、發明説明（is ) 如第5圖所示，須直接射入較η·摻質低濃度層6深擴散長 度L以上的深度位置，若L=l#m，則須對第1主面垂直方 肉，以1311-41/(17+1)1 = 3.2°以上的銳角度0植入離子。 實施形態5 類似於實施形態4，而且元件耐壓爲50V時，η·摻質低 濃度層6係以具摻雜濃度le-13cut3,厚度Nd爲4 # m爲佳。 而此時的溝部5a寬度W即以0.5只m以下爲宜》因此，p 型擴散領域2及η型擴散領域3的擴散長度L即爲0.5〜0.7 若溝部形狀係如第1圖所示，對第1主面略成垂直時， 溝部5a的深度Ld(第2圖中爲Ldj須爲4.5〜以上。 實施形態6 本_施形態類似於實施形態4，元件耐壓爲1000V時， 該33-摻質低濃度層6係以具摻雜濃度le-13cm_3，厚度Nd 爲50/zm爲佳。橫方向的重複節矩ί5，係以不引起電場不 均勻爲原則儘量挾小爲宜，元件耐壓爲1000V _，約爲10 jum以下爲佳。因此，擴散長度L爲3〜5#m。，溝部形狀 即如第1圖所示，略垂直於第1主面時，溝部5a的深度 Ld(第2圖中爲Ld!)須爲53〜55紅m以上》 實施形態7 本實施形態係以溝型MOSFET說明如下； 如第6圖，在半導體基板的第1主面，重複設有複數 的溝部5a»於該溝部5a所挾住的領域內，設P型及η型 廣散領域2、3，該Ρ型擴散領域2設於一方側壁面，η型 癀散領域3即設於另一方之溝部53的側壁面。而由該Ρ -----^---—^^裝------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 财關家標準（CNS)A4^^ (210X297^^ ) 18 39965 B7 五、發明説明（l9 ) 型擴散領域2與a型擴散領域3,沿溝部5a的深虔方向，構 成ρ η接合部》 芦該Ρ型及η型擴散領域2、3的第1主面側形成Ρ 型電井7(或稱爲Ρ型基板領域）。在該Ρ型電井7內之另 一方溝部5a的側壁面，設源η +擴散領域8 »且於該源η +擴 散領域8與η型擴散領域3所挾住的ρ型電井7，介由閘 絕緣層9，在沿另一方溝部5a的側壁面，形成相對的閘電 極層10。 於該溝部5a內，充塡低摻雜濃度矽（含單晶、多晶、 非晶及微結晶）或充塡由矽氧化膜等絕緣物所成的充塡層 5 〇 又於pn重複構造的第2主面側，形成較n型擴散領域 3爲極高濃度的汲n +領域1。 P型擴散領域2係由一方的溝部5a側壁面，具備擴散 P型摻質的摻雜濃度分布，η型擴散領域3即由另一方溝部 5a側壁面，具有擴散η型棒質的摻雜濃度分布。 經濟部中央標準局負工消费合作社印製 (請先閱讀.背而之注意事項再填寫本頁) 因此，沿第6圖Υ-Υ’線剖面的淨摻賛釋度，係如第7 圖所示。如第7圖，爲由溝部5a導入摻質，於溝部5a側 壁面的摻雜濃度較高，愈進入矽中，摻雜濃度愈低。熱處 理烤，該摻質即以略似高斯分布方式分布如第8圖所示的 分布。再以參數定義表面摻雜濃度Csn、Csp及擴張長度 CHRtt、CHRP即可決定摻雜濃度分布的形狀。此時，由p 型擴散領域2與η型擴散領域3所成的pn結合，係形成於 由兩方之摻質擴散濃度相等的位置上。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规梢（210Χ297公轱） 19 39965 經濟部中央橾準局兵工消贽合作社印？4 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 如第6圖，由第1主面的溝部5a深度Ld，係較由pn 重複構造第1主面的深度Nd，於由p型擴散領域2內的P 型摻雜物U或ϋ型擴散領域3內的η型摻雜物製造該半導 體裝置時，形成爲深擴散長度以上。 其次，說明本實施形態的製造方法於後； 如第9圖，在作爲汲η +領域的η型高濃度基板領域1 上，以磊晶成長法，形成較後述摻質擴散製程的濃度分布， 具有極低摻雜濃度的η_摻質低濃度層6。該η·摻質低濃度 層6除由磊晶成長外，亦可由真同程度摻雜濃度的基板直 接貼合，再由研磨形成希望厚度》 如第10圖，在該it摻質低濃度層·6表面，使用既有摻 質擴散法，形成作爲MOSFETp型基領域的ρ型領域7^·声 於該P型領域7上形成由熱氧化膜12、CVD矽氮化膜13 及CVD矽氧化胰14所成的3厚推積構造的希望形狀。以 該推積構造12、13、ί4爲遮罩，對該下層施行異向性蝕刻。 如第11圖，由該蝕刻形成貫通ρ型領域7及it摻質 低濃度層6，到達η型高濃度基板領域1的溝部5a。此時，由 第1主面的溝部5a深度，係較由η·摻質低濃度層6第1主 面的深度，於後述製程由p型擴散領域2內的p型摻雜物， 或η型擴散領域3內的η型摻雜物製造時，形成爲更深擴 \ 散長度L以上的深度。 該砂異向性蝕刻製程，須於凸塊（mesa)部分需要飽刻 保護膜，故於事先形成CVD矽氧化膜14等耐矽蝕刻性膜 後，通常係使用照相製版製程及蝕刻製程實施圖案構成。 本纸张尺廋蝻用中國國家標枣（（:NS〉Λ4規格（210X297公釐） 20 39965 ----"---^—馨批衣—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ,η
IP A7 B7 五、發明説明（21 ) 如上述，溝萍5a的寬毕及縱橫比（aSpect ratio)須以高精確 度形成，故使用NF3、SF6' SiF4# HF系第體實行乾式蝕 刻》 丨 於上述乾式蝕刻中，可於溝邵5a的側壁形成近似矽氧 化膜組成，逋常被稱爲沈積（deposition)膜的薄膜。因此，在 該矽異向性蝕刻後，該沈積薄膜係以HF系藥液除去。 如第12圖，係於溝部5a的一芦側壁面，使甩斜離子 植入法植入硼（B)，形成植硼領域2a。 又如第1 3圖，以與上述硼植入時，相反傾斜向的斜離 子植入法，在溝部5a的另一方側壁面植入磷（P)，形成楡 磷領域3 a。 如第14圖，爲使由離子植入導入的p型及n型摻質分 布（profile)近似於最終要求的擴散分布，於兩領域2a、3a 崗時實施熱處理。 在該熱處域時，爲防止離子植入時的原子於熱處理氣 .氛中，由溝部5a側壁面向外擴散，在離子植入後，立即將 溝部5a塡充，以防止製程氣氛中的麈埃侵入溝部5a內部。 將溝部5a內以半絕緣膜塡充時，首先，係以附著薄熱 雩化膜狀態代替上述CVD矽氧化膜實施熱處理。苒於乾 式蝕刻等方法，至少去除溝部5a底面氧化膜後，以CVD 法塡充上述各種形態的矽。 如第15圖，釋擴散由離子植入導入的p型及n型摻質， 實行熱處理》由此，在由溝部5a挾住的領域，形成p型擴 散領域2及η型擴散領域3。再於絕緣層5以全面蝕刻施 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -s 丁 經濟部中央橾準局β工消贽合作社印¾ 本紙張尺度適in中國國家標準（CNS ) Λ4规格（21〇'〆297公t ) 21 39965 A7 B7 琴~~ 一 ….-- 五、發明説明（22) 以回餓（etch back)製程。 如第16圖，由上述，可於溝部5a側壁面曝露p型基 領域7的'側面。又於去除該絕緣膜5時，可除去3層堆積 構造最上層的CVD氧化膜14。 該絕緣膜的回蝕製程，雖可使用乾式蝕—及濕式蝕刻 的任一種，但爲有良好加工精度，一般係以乾式蝕刻實 施。 之後，如第17圖，以熱氧化法，在溝部5a側壁面曝 露的矽部分，形成由矽氧化膜所成的閘絕緣層9。 又如第18圖，塡充溝部5a上部，同時，以覆蓋CVD 矽氮化膜13方式，以CVD法形成導入摻質的多晶矽膜（既 摻雜多晶矽膜）1〇。且於該琛摻雜多晶矽膜10實施回蝕。 如第19圖，由此，可於p型基領域7側面，介由閘絕 緣層9，形成栢耐的閘電i層10。之後，依序去除CVD矽 氮化膜13及熱氧化膜12。 如第20圖所呆，由此，曝露p型基領域7的上部表面。 經濟部中央標準局吳工消贽合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 再如第21圖，在曝露的p型基領域7上及塡充的溝部 5a上，以熱氧化法形成罩子（cap)氧化膜15 »再以通常照 相製版技術形成具有所須形狀的抗蝕圖案21a，以該抗鈾 圖案21a爲遮罩實施離子植入，在？型$領域7內形成源 n +擴散領域8。去除抗蝕圖案21a後，以通常照相製版技 術及蝕刻技術，選擇性地僅去除P型基領域7上的罩子氧 化膜15。 如第22圖，如上，可於接觸曝露的p型基領域7表面， 本紙張尺度诚州中國國家標净.（CNS ) Λ4規格（210X 297公釐） 22 39965
I 經濟部中央標準局吳工消f合作社印製 A7 B7 五、發明説明（23 ) 形成源電極層16。 完成溝型MOSFET ? 又於1上述製造方法，如第1 圖所示，溝部5 a的側壁 係對半導體裝置第1主面，以略垂直的方向延伸，但亦可 如第23圖所示，溝部5a側壁的傾斜在中途變化。此時，_ 部5a側壁的傾斜變化部分（第1 Μ伸部的底部）的深專係如 實施形態3的說明，須作成較η·摻質低濃度層6之深度，加 深擴散長度L以上》 由上述方式完成的溝型MOSFET即爲第24圖所示。 又，如第24圖所示的構成，除溝部5a側壁的傾斜在 中途變化，及晴變化部分的溁度係較p型及η型擴散領域 2、3的深度，加深_散長度L以上外，係與第6圖所示構 成略周。因此，對該同一構件即僅付同一的符號，省略其 說明〇 在第12及第13圖所示的「硒」「磷」植入角度，須以 實施形態3說明的角度値入。也就是說；、係如第25及第26 圖所示，須蔣摻質直接植入在較n =摻質低濃度層6第1主 面下之加深擴散長度L以上的深度處。 於本實施形態，能於Ρ型及η型擴散領域2、3在垂直 第1主面的方向形成均勻的連續濃度，ψ獲得高耐壓•低 ON電阻的溝型MOSFET。 實施形態8 在本實施形態中，說明平面型MOSFET如下； 如第27圖，將本實施形態中的平面型MOSFET與第6 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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Ji' 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 23 39965 經濟部中央標準局M.T..消资合作.社印製 A7 B7 五、發明説明（24) 圖所示的溝型MOSFET比較的結果，係於p型電井7a、源 n+擴散領域8a的配置及閘絕緣層9a、閘電極l〇a的配置 上有所差1異。P型電井7a係於半導體基板第i主面，挾於 源n +擴散領域8a及η型擴散領域3間。且於源11 +擴散領 域8a及η型擴散領域3所挾住的ρ型電井7a的第1主面 上，介由閘絕緣層9a，形成閘電極l〇a。 其.他的構成即略似第6圖病τρ，該.同一構件即.锋付予 同-Τ的符號，省略說明。 其次，說明本實施形態的製造方法於後·， 首先，經由如第9〜第15圖所示的實施形態7略同的 製程。之後，如第28圖，僅在溝部5a內殘存塡充層5後，如 第27圖所示，形成源n +擴散領域8a、閘絕緣層9a、及閘 電極10a,以完成平面型MOSFET。 又於第27圖中，溝部5a的側壁係對第1主面略成垂 直的延伸，但可如第29圖所示，該側壁的簡斜特於中途變 化。此時，於溝部側壁的傾斜變化部分（第1延伸部的底部） 的深度，係如實施形態2之說明，係較ρ型及η型擴散領 域2、3的深度深擴散長度L以上。 第29圖所示構成的上述構成外，係與第27圖所示構 成略同，故同一耩件即僅付予同一的符號，省略說明。 於本實施形態，能於Ρ型及η型擴散領域2、3在垂直 第1主面的方向形成均勻的連續濃度，可獲得高耐壓•低 ON電阻的平面型MOSFET。 實施形態9 _本紙張尺度诚ΪΑ中國國家標^ ( CNS ) Λ4規格（2丨0X297公瘦） 24 39965 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --------,---r—0^-----------.玎------ci— ——r------------- 經濟部中喪標準局妈工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（25) 於本實施形態中，說明在基板表面形成P型基的二極 管。 如第I 30圖，於半導體基板的第1主面重複配設複數 P部5a。在該溝部5a所挾住的領域內，設p型及η型擴 散領域2、3，該ρ型擴散領域2係設於一方溝部5a的側 壁面，而η型擴散領域3即設於另一方溝部5a的側壁面。 由p P型擴散領域2及η型擴散領域3，沿溝部5a的深度 方向構成ρη接合部。 在P型及η型擴散領域2、3的第1主面側，形成pM 基領域7 &溝部5a內俤以低摻質密度的矽（含，單晶、多 晶、非晶及微晶）、矽氧化膜等絕緣物所成的塡充層5塡 充。於P型及nM擴散領域2、3及溝部5a的ρη重複構 造的第2主面側即形成η型高濃度基板領域1。1>型擴散 領域2係由一方的溝部5a側壁面，具備擴散摻質的摻雜濃 度分布，η型擴散領域3卸由另一方溝部5a側壁面，具有 擴散摻質的摻雜濃度分布。 且溝部5a由第1主面的深度Ld,係形成爲較ρη重裰 構璋由第1主面的深度Nd，深擴散長度L以上。 其次，說明本實施形態的製造方法。 本實施形態命製造方法係，經由如第9〜第15圖所示 的實施形態7略同的製程後，須經第28圖所示與實施形態 8相同的構成。然後，依序去除CVD氮化膜13及熱氧化 膜12，完成第3〇圖所示的二極管。 於第30圖中，溝部5a的側壁係對第1主面略成垂直 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度诚川中國國家標率（) Λ4規格（210X297公釐） 25 39965 A7 B7__ 五、發明説明（26 ) 的延伸，但可如第31圖所示，該側壁的傾斜度於中途變 化》此時，於溝部側壁的傾斜變化部分（第1延伸部的底部） 的深度，1係如實施形態2之說明，係較P型及η型擴散領 域2、3的深度摔擴散長度L以上6 第31圖¥示構成的上述構成外，係與第3 0圖所示構 成略同，故同一構件即僅付予同一的符號，省略說明广 於本實施形態，能於Ρ型及η型擴散領域2、3的垂直 第1主面的方向形成均句的連續濃度，可獲得高W壓•低 ON電阻的二極管。 實施形態10 於本實施形態中，說明在基板表面形成肯特基 (s'cfiottky)連結的肖特基阻擋二極管（schottky barrLer diode) ° 如第32圖，將本實施形態與第30圖所示構成比較結 果，懌於代替P型基領域7，設肖特基連結的電極18 —點 上有差異》也就是說，成爲pn重複構造的p型擴散領域2 及n型擴散領域3係形成於半導體基板第1主面上，而於 η型擴散領域3的第1主面上形成構成爲肯特基連結的電 極18。 此外的構成，係舆第30圖所示構成$同，故同一構件 即僅付予同一的符號，省略說明。 其次，說明本實施形態的製造方法。 如第33圖，在η型高濃度基板領域i上，由磊晶成長 法形成ΙΓ摻質低濃度層6後，在該第1主面上，依希望形 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經滴部中央標準局貨工消贽含作社印^ ^^^適川中國國家標準（（，5)/\4規格（210父297公漦） 26 39965 A7 B7 五、發明説明（27 ) 狀形成由熱氧化膜12、CVD矽氮化膜13及CVD矽氧化膜 14所成的3層堆積構造6以該堆積構造12、13、14爲遮 罩，對該下層實施異向性蝕刻。 如第34圖，由該蝕刻製程，形成貫通ΙΓ摻質低濃度靥 6，到達n型高濃度基板領域1的溝部5a。由該溝部5a第 1主面起的深度爲較自η·摻質低濃度層6第1丰面起的深 度，爲深擴散長度L以上》 之後，如第12〜第14圖所示，爲離子植入及摻質擴 散實施熱處理後，成爲如第35圖所示狀態。此後，將瑱充 層5以僅殘存於溝部5a內的方式去除的同時，亦蔣CVD 矽氧化膜14去除，再依序除去CVD矽氮化膜13及熱氧化 膜12,構成除第36圖所示狀態。此後，如第32圖所示，在 第1主面上形成與η型擴散镇域3成爲宵特基連結的電極 18，完成肖特基阻撑二極管》 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (諳先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 又，於第32圖中，溝部5a的側壁係對第1主面略成 直的延伸，但可如第37圖所示的溝部5a，該側壁的傾斜 度於中途變化。此時，於溝部側壁的傾斜變化部分（第1延 伸部的底部）的深度，係較P型及η型擴散領域2、3的深 度，爲深擴散長度L以上。 此外，即與第32圖所示構成略同，故同一構丨牛即僅付 予同一的符號，省略說明。 於本實施形態，能於Ρ型及η型擴散領域2、3在垂直 第1主面的方向形成均勻的連續濃度，可獲得高耐壓•低 ON電阻的肖特基阻擋二極管β 本紙張尺度適用中國因家標準（CNS ) Λ4規怙（210Χ297公处） 27 39965 經滴部中央標準局買工消费合作社印製 A7 ---------------- B7 五、發明説明（28 ) 薄：次開示之實施形態所有各點，僅爲說明的例示，不 應視爲限制》本發的範圍不僅爲上雖說明，應以申請專利 範圍的揭示，且包含與申請專利範圍等效範圍內的所有變 更爲準。 利用性 本發明得以適用各種電源裝置等，使用於低on電阻、 低轉換損失的電力半導體裝置及其製造方法。 單說明 第1圖爲表示本發明實施形態i的半導體裝置構弯的 槪略剖面圖。 第2圖爲表示本發明實施形態1的半導體裝置製造方 法的製程圖。 第3圖爲表示本發明實施形態2的半導體裝置構造的 槪略剖面圖》 第4圖爲表示本發明實施形態2的半導體裝置製造方 法的製程圖。 第5圖爲表示本發明實施形態3的半導體裝置製造方 法的製程圖》 第6圖爲表示本發明實施形態7的半導體裝置構造的 槪略剖面圖。 第7圖爲表示沿第6圖Y-Y，線的淨摻雜濃度的示意 圖。 第8圖爲表示p型擴散領域及η型擴散領域的摻雜濃 度的示意圖。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4«L枯（2Ι0Χ29?公龄） 28 39965 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本")
A7 H7 經滴部中央標準局員工消费合作社印製 五 發明説明（ 29 ) 1 I 第 9匱 η 表 ： 本 發 明 丨實施形態7 的半 導 體 裝 置 製 造 方 1 I 法 中 的 製程 槪 略 剖 面 圖 0 屬 1 I 第 10 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 形 態 7的 半 導 體 裝 置 多造 '—·、 1 1 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 面 rgt 圖 〇 先 閲 讀 1 1 箄 11 rgrr 圖 爲 表 示 本 發 明 實 梅 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 餐 而 之 1 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 面 圖 0 '}£ 意 1 1 事 第 12 rgt 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 項 再 1 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 两 圖 〇 寫 本 頁 裝 | 第 13 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 1 1 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 1 1 第 14 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 社 OH 1 1 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 訂 I 第 15 rm 圖 β 表 示 本 發 明 實 施 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 造 1 1 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 面 圖 α 1 1 1 第 16 圖 爲 表 示 本 發 明 實 雜 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 m. 1 Λ 方 法 中 的製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 Τ 第 17 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 形 態 7的 半 導 體 裝 置 製 1 方 法 中 均製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 1 第 18 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 彤 態7的 半 導 體 裝 置 製 1 1 方 法 中的製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 1 1 第 19 圖 爲 表 未 本 發 明 實 施 形 態， 7的 半 導 體 裝 置 製 1Ξ. 1 1 方 法 中的製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 1 1 第 20 圖 爲 表 示 本 發 明 實 施 形 態r 7的 半 導 體 裝 置 製 社 1 1 方 法 中的製 程 槪 略 剖 面 圖 〇 1 1 1 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Λ4%格（210 X 297公筇 29 39965 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 Λ / Β7 .五、發明説明（3〇 ) ... 第21圖爲表示本煢明實施形態7的半導體裝置製造 方法中的製程槪略剖面圖。 第22圖爲袠示本發明實施形態7的半導體裝置製造 方法中的製程槪略剖面圖。 第23圖溝部底部爲錐狀時的製程圖。 第24圖爲表示本發明實施形態7的半導體裝置之溝 部底部爲錐狀時的製程圖。 第25圖說明對溝部側壁植入摻質偉置的說明圖。 第26圖說明對溝鄧側壁植入摻質位置的說明圖。 第27圖爲表示未發明實施形態8的半導體裝置構造 的槪略斜視圖。 第28圖爲表示本發明實施形態8的半導體裝置製造 方法的製程_。 第29圖爲表示本發明實施形態8的半導體裝置溝部 底部爲錐狀時的槪略斜視圖。 第30圖爲表示本發明實施形態9的半導體裝置構造 的槪略剖商圖 第3丨圖爲表示本發明寳施形態9的半導键裝置溝部 底部爲錐狀的槪略剖面圖。 第32圖爲表示本發明實施形態10的半導體裝置構造 的槪略剖面圖。 第33崮爲表示本發明實施形態10的半導體裝置製造 方法中的製程槪略剖面圖。 第34圖爲表示本發明實施形態10的半導體裝置製造 ----^---1·^-------1Τ------®:ι (請先閲讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標率（CNS ) ( 210X 297.公兑 30 39965 A7 B7 --------------------------—. ---- 五、發明説明（31 ) 方法中的製程槪略剖面圖。 第35圖爲表示本發明實施形態10的半導體裝置製造 方法中的製程槪略剖面圖》 第30圖爲表示本發明實施形態的半導體裝置製造 方法中的製程槪略剖面圖》 第37圖爲表示本發明實施形態1〇的半導體裝置溝部 底部爲錐狀時的槪略斜視圖。 第3$圖爲表示申請人提案的MOSFET構造的槪略剖 面圖。 第39圖爲表示第38圖所示MOSFET製造方法中的製 程槪略剖两圖》 第40圖爲表示第38圖所示MOSFET製造方珠中的製 程槪略剖面圖。 第41圖爲表示第38圖所示MOSFET製造方法中的製 程槪略剖面圖。 第42圖爲表示第38圖所示MOSFET製造方法中的製 程槪略剖面圖。 第43圖爲表示第38圖所示MOSFET製造方法中的製 程槪略剖面圖。 第44圖爲表示在與希望植入摻質之溝部側壁反向側 壁，植入摻質狀態時的槪略剖面圖》 第45圖爲表示第44圖S領域的擴大圖。 符號的簡單說明 1 η型高濃度基板領域 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) ( 2丨0X297公垃） (請先閲積背而之注愈事項#填寫本茛)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 39965 31 五、發明説明（32 ) A7 B7 經滴部中央標準局負工消費合作社印製 2 ρ型擴散領域 2a 植「硼」領域 3 η型擴散領域 3 a 植「磷」領域 5 絕緣膜 5 a 溝部 6 ΙΓ摻質低濃度層 7 ρ型電井 7a P型電井 8 源η +擴散領域 8 a n +擴散領域 9 閘絕緣層 9a 閘絕緣層 10 閘電極層 10a 閛電極層 12 熱氧化朦 13 CVD矽氮化膜 14 CVD矽氧化膜 15 罩子（cap)氧化膜 源電極層 18 肯特基連結的電極 21a 抗蝕圖案 其01 汲η +擄散領域（習用） 102 ρ型擴散領域（習用） 102 a 植「硼」領域（習用 103 η型擴散領域（習用） 103a 植「磷j領域（習用 105 溝部（習用） 106 磊晶成長層（習用） 107 電井、Ρ型領域（習用） 10& n +擴散領域（習用） 110 閘電極層（習用） 111 P +擴散領域（習用） 112 源電極層（習用） 113 汲電極層（習用> 120 反射離子（習用） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4规梠（2ί〇Χ29λ公筇） 32 39965 (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

  1. 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 1. 一種半導體裝置，係具備： 具有相對的第1及第2主面，且設於上述第1主 面的複數條溝部之第1導電型半導體基板，及 形成於複數溝部牛的相鄰t方及另一方所挾住的 上述半導體基板領域內的上述一方溝部側壁面，由上 述一方的溝部側壁面，具有擴散第1導、電型摻質的摻 雜濃度分布，且具較上述半導體基板的第1導電型領 城爲低的摻雜濃度之第1導電型的第1摻雜領域，以 及 形成於上述一方及另一方所挾住的上述領域內的 上述另一考溝部側壁面，由上述另一方的溝部側壁面， 具有擴散第2導電型摻質的摻雜濃度分布，且與上述 第1摻雜領域形成pil結合之第2導電型的第2摻雜領、 域，而 上述一方及另一方的溝部係，對上述第1主面_ 持側壁_的所定傾斜，具有由上述第1主面延伸到第i 深度位置的第1延伸部，又 上述第1及第2摻雜領域係h由上述深度第〗位 置向上述第1主面側，形成較上述第1及第2導電型 摻質於製造時的擴散長度爲淺的擴散者。 2. 如申請專利範圍第！項記載之半導體裝置，該半導體 裝置係將上述一方及另一方的溝部連通於上述第i延 伸部，由上述第1深度位置延伸至上述第2主面側的 第2深度位置，且另具與上述第1延伸部相異的上述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇χ；297公釐） 33 39965 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 側壁面傾斜的第2延伸部者。 3. 如申請專利範圍第1項記載之半導體裝置，再具備； 形成於上述第1及第2摻雜領域的上述第1主面 側，與上述第2 ϋ領域成電氣連接的第2導電型的 第3摻雜領域，及 挾住上述第3摻雜領域，與上述第1摻雜領域相 對，且形成於上述第1主面及上述一方溝部側面壁的 任何地方的第1導電型之第4摻雜領域，以及 於上述第1及第4摻雜領域挾住的上述第3擾雜 領域，介由閘絕緣層具有相對的閘電極層者。 4. 如申請專利範圍第3項記載之半導體裝置，係於上述 溝部內，形成上述閘電極層者。 5. 如申請事利範圍第3項記載之半導體裝置，其中於上 維第1主面上，形成上述閘電極層者。 ¢.如申請專利範圍第1項記載之半導體裝置，具有： 形成於上述第1及第2摻雜領域的上述第1主面 側，與上述第2摻雜領域成電氣連接的第2導電型的 第3摻雜領域者。 7.如申請專利範圍第1項記載之半導體裝置，係於上述 第1摻雜領域，具有肖特基（schottky)連結的電極層者。 8 ·如申請專利範圍第1項記載之半導體裝置，上述第i 及第2導電型摻質於製造時的擴散長度，係較由上述 一方或另一方溝部側壁面，至上述第1及第2摻雜領 域的pn接合部爲止的距離爲長者。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公楚） 34 39965 MiEsn 經濟部中央標準局員工消費合作社_製 A8 B8 C8 ' - " — - - _ .. D8六、申請專利範圍 9. 1種半導體裝置的製造方法，係具備： 具相對第1及第2的主面，在上述第2主面具第丄 導電型高濃度領域，且於上述高濃度領域的上述第1 主面k具有第1導電型低濃度領域的半導體基板之形 成製程，及 對上述第1主面維持側壁面所定知傾斜，叙上述 半導體基板形成，由上述第！主面延伸至上述高濃度 镡域內的第1深度位置的第i延伸部的複數溝部的製 程，及 在複數的上述溝部中，於相鄰一方及另一方溝部 挾住的上述半導體基板領域內的上述一方溝部側壁面 斜向植入第1導電型摻質，在上述一方溝部側壁面，形 成較i;述高濃度領域爲低摻雜濃度的第丨導電型的筚】 摻雜領域的製#，以及 於上_ 一方及另一方的溝部挾住的上述半導體基 板領域內之上述呙一方溝部側壁面斜向植入第2導電 型摻質，以作爲與上述第1摻雜領域構成pn接合的上 述另一方溝部側壁面形成第2導電型的第2摻雜領域 的製程，且將 上述第1深度位置位於，由上述高濃度領域與上 述低濃度領域之接合部，向上述第2主面側，隔離於製 造時，擴散上述第1及第2導電型摻質長度以上間隔 的位置；而 上述第1及第2導電型摻質係，由上述高濃度領 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂· -©------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) 35 39965 經濟部中央標準局舅工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 域與上述低濃度領域之接合部，向上述第2主面側，以 隔離上述第1及第2 f電型摻質於製造時，擴散的長 度以上間隔之深度位置的上述溝部側壁面，直接射入 的角度植入者β 10. 如申請專利範圍第9項記載之半導體裝置製造方法，係 於該製造方法，增備； 將複數個上述溝部蓮逋於第1延伸部， 於由第i深度位置延伸至上述第2主面側的第2 深度位置，形成具有與上述第1延伸部不同的上述側 璧面傾斜度第2延伸部者。 11. 如申請專利範圍第4項記載之半導體裝置製造方法，該 製造方法又具備： 於上述第1及第2摻雜領域的上述第1主面側，形 成與上述第2摻雜領域成電氣連接的第：ί導電型第3 摻雜領域的製程，及 挾持上述第3摻雜領域與上述第1摻雑領域相對 的上述第1主面及上述一方溝部側壁面的至少任何地 方，形成第1導電型的第4摻雜領域的製程，以及 在上述第1及第4摻雜領域所挾住的上述第3摻 雜領域，介由閘絕緣層形成相對的閘電極層之製程者。 12. 如申請專利範圍第11項之記載之半導體裝置製造方法， 係將上述閘電極層形成於上述溝部內者。 13. 如申請專利範圍第11項之記載之半導體裝置製造方法， 係將上述閘電極層形成於上述第1主面者。 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 36 39965 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ. 訂 • —^n I · A8 B8 C8 __ D8 ____ 六、申請專利範圍 14. 如申請專利範圍第9項記載之半導體裝置製造方法，該 製造方法又包括： 於上述第1及第2摻雜領域的上述第1主面側，形 成以電氣連接上述第2摻雜領域的第2導電型第3摻 雜領域的製程者。 15. 如申請專利範厲第9項記載之半導體裝置製造方法，該 製造方法又包括： 於上珠第1摻雑領域形成肖特基（sbhouky)連結的 電極層之製程者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) '訂_ __I", 經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家操準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 37 39965
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