[发明专利]沟槽式功率金氧半场效晶体管的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沟槽式功率金氧半场效晶体管的制作方法，特别涉及一种可以降低金氧半场效晶体管的切换损失的沟槽式功率金氧半场效晶体管的制作方法。

背景技术

功率金氧半导体场效晶体管被广泛地应用于电力装置的切换元件，例如是电源供应器、整流器或低压马达控制器等。现今的功率金氧半导体场效晶体管多采取垂直结构的设计，以提升元件密度。其利用芯片的背面作为漏极，而于芯片的正面制作多个晶体管元件的源极以及栅极。由于各个晶体管元件的漏极是并联在一起的，因而可以提升其耐受电流。

功率金氧半导体场效晶体管的工作损失可分成切换损失(switching loss)及导通损失(conducting loss)两大类。其中，因为输入电容Ciss所造成的切换损失会随着操作频率的提高而增加。基本上，输入电容Ciss包括栅极对源极的电容Cgs以及栅极对漏极的电容Cgd。因此，降低栅极对漏极的电容Cgd除了有助于在制电感性负载切换(unclamped inductive load switching；UIS)的情况下提升雪崩能量(avalanche energy)外，亦有助于降低切换损失。

因此，如何制作出具有低栅极对漏极的电容Cgd的功率金氧半导体场效晶体管，已成为本行业亟为重视的议题之一。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种功率金氧半导体场效晶体管的制造方法，可以增加栅极与漏极间的绝缘层的厚度，以降低栅极对漏极的电容，改善切换损失。

本发明的另一目的在于提出一种功率金氧半导体场效晶体管的制造方法，可以调整本体区的轮廓，以提升雪崩能量。

为达到上述目的，本发明提供一种沟槽式功率金氧半场效晶体管的制造方法。首先，形成一图案层于一基材上。此图案层具有一第一开口以定义一栅极沟槽于基材内。随后，透过此图案层蚀刻基材，以形成栅极沟槽于基材内。接下来，以氧化方式形成一第一氧化层于栅极沟槽内。此第一氧化层至少覆盖栅极沟槽的侧壁。随后，移除第一氧化层，以扩大栅极沟槽的宽度，并使栅极沟槽的底部宽度大于第一开口的宽度。然后，形成一栅极氧化层于栅极沟槽的内侧表面。接下来，透过图案层，以非等向性蚀刻技术蚀刻栅极沟槽的底部，以形成一第二开口裸露基材。然后，形成一厚氧化层于第二开口内。随后，以离子注入方式，形成二个第一重掺杂区于厚氧化层的两侧，以防止环绕此栅极沟槽的本体区扩散至栅极沟槽的底部。

换句话说，一种沟槽式功率金氧半场效晶体管的制造方法，至少包括下列步骤：形成一图案层于一基材上，该图案层具有一第一开口以定义一栅极沟槽于该基材内；透过该图案层蚀刻该基材，以形成该栅极沟槽；以氧化方式形成一第一氧化层于该栅极沟槽内，该第一氧化层至少覆盖该栅极沟槽的侧壁；移除该第一氧化层，以扩大该栅极沟槽的宽度；形成一栅极氧化层于该栅极沟槽的内侧表面；以非等向性蚀刻技术透过该图案层蚀刻该栅极沟槽的底部，以形成一第二开口裸露该基材；形成一厚氧化层于该第二开口内；以及以离子注入方式，形成二个第一重掺杂区于该厚氧化层的两侧，以防止环绕该栅极沟槽的一本体区扩散至该栅极沟槽的底部。

依据本发明的一实施例，在形成图案层的步骤后，本发明形成一第一间隔层结构(spacer)于图案层的第一开口内。栅极沟槽则是以图案层与第一间隔层结构为蚀刻屏蔽，形成于基材内。

依据本发明的一实施例，在形成第二开口的步骤后，更包括以蚀刻方式，扩大图案层的第一开口的宽度，以裸露栅极沟槽的整个开口。

依据本发明的一实施例，厚氧化层以湿式氧化方式，形成于第二开口内。

依据本发明的一实施例，厚氧化层以沉积与回蚀制程，形成于第二开口内。

依据本发明的一实施例，形成第二开口的步骤中，同时于第二开口下方形成一窄沟槽。此窄沟槽的开口宽度对应于第二开口的宽度。

依据本发明的一实施例，在形成第二开口的步骤前，预先形成一重掺杂区于栅极沟槽下方的基材内。后续步骤所形成的窄沟槽贯穿重掺杂区，以形成第一重掺杂区于窄沟槽的两侧。

依据本发明的一实施例，在形成第二开口的步骤前，预先形成一重掺杂区于栅极沟槽下方的基材内。后续步骤直接以湿式氧化方式所形成的厚氧化层贯穿此重掺杂区，以形成第一重掺杂区于厚氧化层的两侧。

依据本发明的一实施例，形成第一重掺杂区的步骤是在形成厚氧化层的步骤后，以离子注入方式，形成第一重掺杂区于栅极沟槽的底部下方。

关于本发明的优点与精神可以借助于以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。

附图说明