[发明专利]制造绝缘栅极半导体装置的方法及结构

说明书

技术领域

本文档大体来说涉及半导体装置，更具体来说，涉及形成绝缘栅极装置的方法及结构。

背景技术

金氧半场效应管（MOSFET）装置用于诸如直流对直流（dc-dc）转换器的许多功率切换应用中。在典型MOSFET中，栅极电极藉由适当栅极电压的施加来提供接通及断开控制。借助实施例说明，在n型增强模式MOSFET中，当回应于超出固有阀值电压的正栅极电压的施加而于p型主体区域中形成n型导电反向层（例如，通道区域）时接通。反向层将n型源极区域连接至n型漏极区域，且使得在此等区域之间多数载子导电。

存在一类MOSFET装置，其中栅极电极形成于从诸如硅的半导体材料的主表面向下延伸的沟槽中。这类装置中的电流流动主要是垂直的，且因此装置单元可得以更紧密地封装。假设其它条件皆保持不变，更紧密封装的装置单元增大载流能力，且同时减小装置的导通电阻。

对于MOSFET装置的设计商来说，一个重要目标为达成最低的特定导通电阻（欧姆面积），因为此导通电阻决定产品成本及毛利或利润指数。特定来说，较低特定导通电阻使得MOSFET晶粒或晶片较小，此又降低半导体材料及封装结构的成本。然而，在设计及制造高密度MOSFET装置方面仍存在以下挑战：达成较低特定导通电阻，使装置具有最优切换性能；支持电压定标（也就是说，支持一系列漏-源击穿电压（BV_dss）要求）；以及在制造上具有成本效益。

因此，具有较低特定导通电阻及最优切换性能、支持电压定标且在制造上具有成本效益的半导体装置的方法及结构是需要的。

附图说明

图1至图14示出处于根据本发明的第一实施方案的较早制造阶段的半导体装置的部分剖视图；

图15示出处于后一制造步骤的第1图至第14图的半导体装置的部分剖视图；

图16至图19示出根据本发明的制造第15图的半导体装置的替代实施方案的部分剖视图；

图20示出根据本发明的另一个实施方案的半导体装置的部分剖视图；

图21至图23示出处于根据本发明的另一个实施方案的较早制造阶段的第20图的半导体装置的部分剖视图；

图24至图27示出处于根据本发明的又一个实施方案的较早制造阶段的第20图的半导体装置的部分剖视图；以及

图28示出根据本发明的又一个实施方案的半导体装置的部分剖视图。

具体实施方式

为了使说明简单、清楚，附中的元件不必按照相应比例，且不同图中的相同的参考符号通常表示相同的元件。另外，为了简化描述，省略了众所周知的步骤和元件的描述与细节。如本文所使用的载流电极是指装置的一个元件，其承载流过所述装置的电流，诸如MOS晶体管的源极或漏极，双极性晶体管的发射极或集电极，或二极管的阴极或阳极，而控制电极是指装置的一个元件，其控制流过所述装置的电流，诸如MOS晶体管的栅极，双极性晶体管的基极。尽管本文中将装置描述为特定N型通道装置，本领域技术人员应理解，根据本文的描述，P型通道装置及互补装置也可行。为了使图式清晰，装置结构的掺杂区域示出为具有通常的直线边缘及精确的角形转角，然而，本领域技术人员理解，由于掺杂剂的扩散及活化，掺杂区域的边缘通常并非直线，且转角并非具有精确角度。

此外，结合半导体区域或基片使用术语“主表面”时，术语“主表面”是指半导体区域或基片的与诸如电介质、绝缘体、导体，或多晶半导体的另一材料形成界面的表面。主表面可在x、y及z方向上具有变化的各向异性。

另外，本文描述的结构可实施为单元式基底设计（其中主体区域为多个不同独立单元或条状区域）或单个基底设计（其中主体区域为呈狭长图案形成的单个区域，通常呈蛇状图案或具有相连的附加物的中心部分）。然而，为了便于理解，本文描述的一个实施方案将始终描述为单元式基底设计。应理解，本揭露内容意欲涵盖单元式基底设计与单个基底设计两者。