TW301797B - - Google Patents

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A7 301797 五、發明説明（1 ) 先前申請提稱 本申請案已於1995年3月30日在美國以申請號碼 08/413,3 19 申請。 發明背景 本發明一般係有關於半導體裝置，尤其是有關於一新穎 之金氧半場效電晶體。 在以往，半導體工業採取各種不同的構造以改善功率金 氧半場效電晶體（MOSFET s )之崩潰電壓，一特別實施例包 括在一重度接雜之基體上形成輕度摻雜的晶膜的（epitaxial) 飄移層。在輕度摻雜飄移層上形成第二輕度接雜層。槽溝 被蚀刻成完全蚀透第二輕度摻雜層並蚀入飄移層。在槽溝 之外壁上形成氧化物並將閘極材料充填槽溝以創造出閘極 。因爲該閘極係鄰近第二輕度摻·雜層及飄移層，故此金氧 半場效電晶體之通道包括第二輕度摻雜層及部份飄移層。 在弟—輕度捧雜層形成訊源區’像這樣的金乳半場效電晶 體之一例子已於1994年(5月j 1 g在美國頒發給Baliga等人 之專利號碼5,323,040中有所説明。 以往實施例問題之一爲閘極一至一汲極之崩潰電壓。該 崩潰電壓通常是靠近槽溝襯裡之氧化物角落發生。因此， 金乳半场效電晶體之問極—至;及極之崩潰電壓是不如想 要的那麼高。 因此，吾人期望能有一種不會在靠近閘極絕緣體角落有 崩潰電壓而會在那閘極一至一汲極有高的崩潰電壓的功率 金氧半場效電晶體。 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝 A7 --------B7 五、發明説明（2 ) 附圖之簡單說明 此單一之附圖解説一種根據本發明之一種金氧半場效電 晶體的放大部份橫斷面圖。 本發明之詳細説明 此單一之附圖解説一種具有高的崩潰電壓之垂直金屬氧 化半導體場效電晶體（mosfet)io之部份橫斷面。電晶體 10包括一重度摻雜之N_型之碳化矽基體丨丨及一可有晶膜 的形成在基體11上之輕度摻雜N_型之飄移層12。如在下 文中將可見到，該位於飄移層i 2之崩潰電壓提高層2 〇係用 以改進電晶體1 0之閘極_至—汲極之崩溃電壓。該崩潰電 壓南層20係摻雜以較飄移層12輕些之N-型材料。電晶 體10也包括一掺雜以很輕度N_型材料而位於提高層2〇上 之通道區14，並形成爲一擴展至提高層2〇表面之上的高台 ，閘極絕緣體17，如二氧化矽，係沿通道區14之侧壁26 以及鄰近通道區14之提高層2〇表面上而形成。通道區14 爲閘極介於絕緣體間之區域，並有虛線丨6所指示出之較低 之界線。 爲了形成閘極1 8，閘極材料在閘極絕緣體丨7上形成，作 爲閘極1 8使用之材料係選出具有足以高到能產生減乏 (depletion)區24之工作性能，如虛線所顯示的，該區域以 能實質地防止電流從通道區1 4流過。舉例説，閘極材料可 使用很重度摻雜之P -型材料，如碳化矽，鑽石，氮化鋁， 或氮化鎵等。該重度掺雜可增加使用於閘極18之材料的工 作性能，以及增加減乏區2 4之寬度，藉以更容易地使用較 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210x297公瘦） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

301797 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ------—-----B7__ 五、發明説明（3 ) 寬些之通道區14。閘極電極（未顯示）通常是在閘極材料上 形成以提供閘極1 8導電接觸。此外，以提供在訊源接點2 j 上之訊源電極2 2之電阻接觸在通道區丨4上形成訊源接點 21 ’以及在基材11底部表面形成汲極電極23。 爲了提供電晶體1 0高的閘極—至—汲極崩潰電壓，將崩 潰電壓提高層20擴展至閘極絕緣體17之角落25之下或位 於其下是很重要的。當一反偏恩加在閘極18與汲極電極23 之間’在靠近角落25處會產生一大的電場，而會不利地影 響電晶體10之崩潰電壓。在崩潰電壓提高層2〇内之很輕度 <摻雜結果是增加了靠近角落25之減乏區的寬度，藉以提 高電晶體1 0之閘極—至—汲極崩潰電壓。 舉例說’對於一具有摻雜有大約4 x 1 〇 1 6之飄移層，及 摻雜有大約1 X 101 6之崩潰電壓提高層，以及掺雜有大約3 X 1〇15之通道區之電晶體1〇而言，其所能達成閘極—至— 汲極之崩潰電壓比未採用提高層2〇之先前技術之金氧半場 效電晶體’之崩潰電壓至少要大到約有兩倍之多，而像這 樣的先前技術之金氧半場效電晶體通常是在靠近閘極絕緣 體底邵之一部份通道區具有較高度摻雜之濃度。 提高層20及通道區14可掺雜著同樣濃度，或是提高層2〇 具有比通道區14較高些但比飄移層12較低些之掺雜濃度。 在較佳具體實施例中，提高層2〇及通道區14同樣之摻雜濃 度，而在角落25下之提高層20大約爲2〇〇至3〇〇 (nan〇meters)厚。通道區14及提高層20可用熟悉半導體技 藝I本行人士所熟知之不同技術而形成。舉例説，提高層 ___-6- 本紙張尺度適用中國( 規格（21〇ϋ公整） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

I、ST 為！ 301797 A7 _______B7 五、發明説明（4 ) 20可以晶膜地形成於飄移層12之上，而通道區14也可以 曰9膜地在提高層20之上形成一均勻層，而其後形成一如單 —附圖所示之高台。或者，飄移層12可形成具有提高層2〇 ，通道區14，以及訊源接觸21之厚度的均勻之厚度。然後 可利用護罩在提高層20及通道區14之待形成處植入輕度掺 雜之P -型材料。此種輕度摻雜P_型材料可以減少掺雜在即 將成爲提高層20及通道區14之部份飄移層12之N-型材料 。其後’鄰近飄移層1 2之部份可以去除，例如使用反應離 子蝕刻，以形成擴展至提高層20表面上之通道區14。 到現在’應該可以瞭解的是已經提供了一種具有高的崩 潰電壓之新穎的垂直金氧半場效電晶體，因爲有了在閘極 絕緣體之下以及在閘極絕緣體所形成之角落以形成一輕度 摻雄之崩潰電壓提高層，此種電晶體閘極—至一汲極之崩 潰電壓至少可提高約兩倍。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Μ I. 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 準 標 家 國 國 I中 用 一適 I度 尺 張 紙 |釐 公 7 9 2

Claims (1)

1. 第851012Π號專利申請案 中文申請專利範圍修正本(85年7月） Α8 Β8 C8 D8

   經濟部中央標準局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 1. 一種碳化矽金氧半場效電晶體，包括： -具有第一摻雜濃度之第一傳導係數型之碳化矽基趙 (11); -位於該基趙上之飄移層（12)，其中飄移層具有第— 傳導係數型以及少於第一摻雜濃度之第二摻雜濃度； •位於飄移層之崩潰電壓提高層（2 0)，該崩潰電壓提 高層具有第一傳導係數型以及少於第二摻雜濃度之第三 摻雜濃度之表面； -位於崩溃電壓提高層以及#展至崩溃電壓提高層表 面之上的通道區（14)，該通每區具有第一傳導係數型以 及少於第二摻雜濃度之第四摻雜濃度；以及 -位於通道區側壁（2 6 )之閘極絕緣體（1 7 )，其中閘極 絕緣體具有與崩溃電壓提高層相接連之介面。 2. —種金氧半場效電晶體，包括： -_具有第一傳導係數型及具有第一摻雜濃度之通道 區（14); -位於通道區之閘極絕緣體（17); -位於閘極絕緣體之下的崩潰電壓提高層（20)，該崩 溃電壓提高層具有第一傳導係數型以及不少於第一摻雜 濃度之第二摻雜濃度；以及y •位於崩潰電壓提高層之-下飄移層（1 2 )，該飄移層 具有第一傳導係數型以及大於"'箪一與第二摻雜濃度之第 三摻雜濃度。 _ 3. —種形成金氧半場效電晶趙之方法，包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂 301797 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 -在金氧半場效電晶體之飄移層（1 2 )與閘極絕緣體（1 7 ) 之間形成一崩潰電壓提高層（20)，該崩潰電壓提高層具 有第一傳導係數型以及第一摻雜濃度，而該飄移層具有 第一傳導係數型以及大於第一摻雜濃度之一第二摻雜濃 度。 ^ 裝 <5 _訂 ^ ** (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）