[发明专利]具有超级结的功率晶体管组件的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有超级结的功率晶体管组件的制作方法，特别涉及一种具有超级结的功率晶体管组件的制作方法，用于调整超级结邻近沟槽侧壁的掺杂浓度。

背景技术

在功率晶体管组件中，漏极与源极间导通电阻RDS(on)的大小是与组件的功率消耗成正比，因此降低导通电阻RDS(on)的大小可减少功率晶体管组件所消耗的功率。在导通电阻RDS(on)中，用于耐压的外延层所造成的电阻值所占的比例系为最高。虽然增加外延层中导电物质的掺杂浓度可降低外延层的电阻值，但外延层的作用为用于承受高电压。若增加掺杂浓度会降低外延层的崩溃电压，因而降低功率晶体管组件的耐压能力。

为了维持或提升功率晶体管组件的耐压能力，并降低外延层的电阻值，目前已发展出一种具有超级结(super junction)的功率晶体管组件，以兼具高耐压能力以及低导通电阻。现有制作功率晶体管组件的方法是在N型基底上形成一N型外延层，然后利用蚀刻工艺在N型外延层中形成多个深沟槽。接着，在深沟槽中填入掺杂物来源层，并利用高温扩散的方法将掺杂物来源层中的P型掺杂物扩散到N型外延层中，以形成P型掺杂区，且N型外延层与P型掺杂区构成垂直基底之PN结，即超级结。然而，P型掺杂区是利用扩散方式所形成，因此其掺杂浓度是随着越接近深沟槽的侧壁而越高。借此，P型掺杂区的表面掺杂浓度容易过高，使超级结中的电洞浓度与电子浓度分布不均匀，导致超级结的耐压能力不佳。

有鉴于此，降低用于形成超级结的掺杂区的表面掺杂浓度，以解决超级结结构中的电洞浓度与电子浓度分布不均匀的问题实为业界努力的目标。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种具有超级结的功率晶体管组件的制作方法，以解决超级结中的电洞浓度与电子浓度分布不均匀的问题。

为达上述的目的，本发明提供一种具有超级结的功率晶体管组件的制作方法。首先，提供一半导体基底，具有一第一导电类型。然后，在半导体基底中形成至少一沟槽。接着，在沟槽中填入一掺杂物来源层，其中掺杂物来源层包括多个掺杂物，且掺杂物具有不同于第一导电类型的ㄧ第二导电类型。随后，进行一第一热趋入工艺，将掺杂物扩散到半导体基底中，以在沟槽两侧的半导体基底中分别形成两个扩散掺杂区，其中各扩散掺杂区邻近沟槽的侧壁的掺杂浓度不同于各扩散掺杂区远离沟槽的侧壁的掺杂浓度。接着，移除掺杂物来源层。然后，进行一斜角度离子植入(tilt-angle ion implantation)工艺与一第二热趋入工艺，以调整邻近沟槽的侧壁的各扩散掺杂区的掺杂浓度。

为达上述的目的，本发明另提供一种具有超级结的功率晶体管组件的制作方法。首先，提供一半导体基底，具有一第一导电类型。接着，在半导体基底中形成至少一沟槽。然后，在沟槽中填入一第一掺杂物来源层，其中第一掺杂物来源层包括第一掺杂物，且第一掺杂物具有不同于第一导电类型的ㄧ第二导电类型。随后，进行一第一热趋入工艺，将第一掺杂物扩散到半导体基底中，以在沟槽两侧的半导体基底中分别形成两个扩散掺杂区，其中各扩散掺杂区邻近沟槽的侧壁的掺杂浓度不同于各扩散掺杂区远离沟槽的侧壁的掺杂浓度。接着，移除第一掺杂物来源层。然后，在沟槽中填入一掺杂浓度调整层，并进行一第二热趋入工艺，以调整邻近沟槽的侧壁的各扩散掺杂区的掺杂浓度。随后，移除掺杂浓度调整层。

本发明利用斜角度离子植入工艺或在沟槽中填入掺杂浓度调整层并搭配热趋入工艺，来调整各扩散掺杂区邻近各沟槽的侧壁的掺杂浓度，借此由各扩散掺杂区与半导体基底所构成的超级结可具有均匀的电洞浓度与电子浓度的分布比例，进而可解决超级结耐压能力不佳的问题。

附图说明

图1到图8所示为本发明一优选实施例的功率晶体管组件的制作方法示意图。

图9所示为各P型扩散掺杂区与N型半导体基底的掺杂浓度以及与各沟槽的侧壁间的距离示意图。

图10所示为各P型扩散掺杂区与N型半导体基底的掺杂浓度以及与各沟槽的侧壁之间的距离示意图。

图11与图12所示为本发明另一优选实施例的超级结结构的制作方法。

其中，附图标记说明如下：

100    功率晶体管组件        102    半导体基底

102a   基材                  102b   外延层

104    垫层                  106    硬掩模层