[发明专利]沟槽式功率半导体结构的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种功率半导体结构的制造方法，且特别涉及一种沟槽式功率半导体结构的制造方法。

背景技术

随着节能的需求逐渐高涨，需要更高的能源转换效率。这些日趋严格的设计规范要求，对于电源转换器设计者是一个严厉的挑战。为了因应此需求，功率元件在高效转换器中所扮演的角色愈趋重要。其中，功率金氧半场效晶体管（Power MOSFET）已是目前被广泛应用于各种电源转换器的半导体元件之一。

传统的平面式金氧半场效晶体管中，电流走向是沿着平行于基材表面的走向，而沟渠式金氧半场效晶体管元件，则是将栅极设置于沟槽内，并改变金氧半场效晶体管元件的信道位置，使得金氧半场效晶体管元件的电流走向垂直于基材。借此，可以缩小元件的尺寸，提高元件的积极度，而有利于降低制作成本。传统的沟渠式金氧半场效晶体管元件的制作，至少需要用到六道光罩工序（微影工序），其中，源极区与本体区的制作，就需要使用到两道光罩制程。在元件开发的初期，光罩的制作即是一笔巨额的费用，再加上在沟渠式金氧半场效晶体管元件的制作时，光罩工序的耗时与制造误差，往往造成制作成本的增加。

目前越来越注重价格竞争优势的半导体市场，因此，寻找一个简单的制作方法，改善制造工艺的复杂度，提升价格的竞争优势又不会降低元件的功效，是本技术领域一个重要的课题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种沟槽式功率半导体结构的制造方法，借助于在主动区与终端区上先形成介电图案层，然后，利用选择性磊晶的方式，在未被介电层覆盖的基材上成长第一磊晶层，接着移除主动区上的介电图案层，并只留下终端区上的介电层图案层为屏蔽，进行本体区与源极区的制造，如此，即可减少一道光罩的工艺，进而降低制作光罩的高额成本，并能避免光罩对准过程中，所造成的制造误差。

本发明实施例提供一种沟槽式功率半导体结构的制造方法，包括下列步骤：首先，提供一基材；然后，形成一介电图案层于基材上，以定义出一主动区与一终端区，其中，主动区的部分基材与终端区的基材被介电图案层所覆盖；接下来，以选择性磊晶的方式，成长一第一磊晶层于未被介电图案层所覆盖的基材上；随后，移除主动区上的介电图案层，以形成一栅极沟槽于基材上；接着，形成一栅极介电层于栅极沟槽内与第一磊晶层上并且形成一栅极结构于栅极沟槽内；最后，利用终端区上的介电图案层为屏蔽，形成一本体区于第一磊晶层内或第一磊晶层上，并且形成一源极区于本体区的上部分。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法还包括在形成该栅极介电层于该栅极沟槽内的步骤前，先蚀刻栅极沟槽底部的步骤。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，在蚀刻栅极沟槽底部的步骤后，且在形成栅极介电层于栅极沟槽内的步骤前，还包括：形成一牺牲氧化层于栅极沟槽内该基材上的步骤。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，本体区以离子植入的方式形成于第一磊晶层内。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，本体区以磊晶的方式形成于第一磊晶层上。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，源极区以离子植入的方式形成于本体区的上部分。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，第一磊晶层的厚度大于栅极介电层的厚度。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，本体区与源极区的形成步骤，是在完成于栅极介电层的形成步骤之后。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，介电图案层包括一底部介电结构、一隔绝结构与一遮蔽结构。

在本发明其中一个实施例中，上述功率半导体结构的制造方法中，第一磊晶层的厚度大于底部介电结构的厚度。

根据本发明的制程方法制作沟槽式功率半导体，从基材至保护层的制造过程，只需要五道光罩即可完成，如此亦可以降低整体的制作成本，进一步提升价格的竞争优势。

为了能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与所附图式仅用来说明本发明，而非限制本发明。

附图说明

图1A至图1G是本发明实施例一的沟槽式功率半导体结构的制造方法；

图2A至图2E是本发明实施例二的沟槽式功率半导体结构的制造方法；

图3A至图3C是本发明实施例三的沟槽式功率半导体结构的制造方法；

图4A是本发明实施例四的沟槽式功率半导体结构的制造方法；