沟渠式金氧半p-n接面二极管结构及其制作方法_2

文档序号:8414159阅读:来源:国知局
物层210上形成一光刻胶层;于该光刻胶层上定义出一光刻胶图形211,其中未被光刻胶图形211盖住的部分对应于未来将形成的沟渠结构;再利用光刻胶图形211对于该第一氧化物层210进行蚀刻,以形成第一氧化物图案212。随后如图2C所示,于去除剩余光刻胶图形211后,利用露出的第一氧化物图案212对于低掺杂浓度N型外延层202蚀刻,以形成一沟渠结构30。接续如图2D所示,于该沟渠结构30进行一低浓度P型离子(例如剂量为112CnT2硼离子)注入工艺,进而于该低掺杂浓度N型外延层202中形成一第二浓度(低浓度)离子注入区域32,在此阶段于该沟渠结构30的内侧壁及底表面都会有离子注入部分。
[0045]随后如图2E所示,对于沟渠结构30进行非等向蚀刻(anisotropic etching),以去除位于该沟渠结构30底表面的离子注入部分;接着于该沟渠结构30内进行一通氧加热工艺,进而于该沟渠结构30的内侧壁与底部形成牺牲氧化物层34,如此可使该沟渠结构30的内侧壁与底部表面变得较为平滑;接着于该沟渠结构30内进行一离子注入工艺,进而于该沟渠结构30底部形成一第一浓度(高浓度)离子注入区域36 (例如剂量为1013_16cm_2硼离子,如图2F所示)ο
[0046]随后如图2G所示,在移除牺牲氧化物层34后,S卩以热氧化法在该沟渠结构30内壁(含底部表面)形成一栅极氧化层结构,随即移除位在底部表面的栅极氧化层,以形成如图2G所示的位在沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40。
[0047]随后如图2H所示,通过一化学气相沉积法(chemical vapor deposit1n,简称CVD)将一多晶硅层42堆积形成于氧化物图案212上与该沟渠结构30内。该多晶硅层42接触到沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40,及在沟渠结构30内底壁下的第一浓度(高浓度)离子注入区域36。在形成多晶硅层42之后,即进行离子驱入(drive-1n)步骤。
[0048]随后如图21所示,通过一回蚀(Etch back)的方式将堆积形成于氧化物图案212上的该多晶硅层42加以去除;然后在所得结构上进行一低压化学气相沉积法(LP CVD),进而于该氧化物图案212与该沟渠结构30内的该多晶硅层42上形成以一四氧乙基硅烷(TEOS)所完成的TEOS氧化物层44。并如图2J所示,于TEOS氧化物层44上形成一光刻胶层,并于该光刻胶层上定义出一光刻胶图形214。
[0049]随后如图2K所示,利用该光刻胶图形214作为幕罩,对于未被光刻胶图形214屏蔽的TEOS氧化物层44及氧化物图案212进行蚀刻,以露出该多晶硅层42、位在沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40、及沟渠结构30内侧壁内的第二浓度(低浓度)离子注入区域32及部分的低掺杂浓度N型外延层202上表面。于上述的蚀刻步骤之后,即去除光刻胶图形214。
[0050]如图2L所示,于多晶硅层42、位在沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40、及沟渠结构30内侧壁内的第二浓度(低浓度)离子注入区域32、露出的低掺杂浓度N型外延层202上,及原来被光刻胶屏蔽的侧壁部分上形成第一金属层50,此第一金属层50主要是以钛金属(Ti)或氮化钛(TiN)所完成;随后再于第一金属层50上形成第二金属层52,此第二金属层52主要是以铝金属或其它金属所完成。
[0051]随后如图2M所不,于第二金属层52上形成一光刻胶层,并于该光刻胶层上定义出一光刻胶图形216,根据该光刻胶图形216对第二金属层52及第一金属层50进行蚀刻后去除剩余的该光刻胶层216,进而完成如图2N所示的金氧半P-N接面二极管结构。
[0052]在上述的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构中,借由沟渠结构30,可将原本水平的栅极氧化层转变为垂直延伸的栅极氧化层40,因此在有限的低掺杂浓度N型外延层202上形成大面积的栅极氧化层40,增加元件密度。再者,位于沟渠结构底壁下的第一浓度(高浓度)离子注入区域36可在反向偏压时提供夹止区电压支撑,因此可以降低漏电流。
[0053]图3所示为依据本发明第二较佳实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构示意图,该沟渠式金氧半P-N接面二极管结构主要包含一基板20 (包含有一高掺杂浓度N型硅基板201与一低掺杂浓度N型外延层202)、形成于低掺杂浓度N型外延层202上的多个沟渠结构(参见图4C的图号30)、位在沟渠结构内侧壁(含底侧壁)的栅极氧化层40、位在沟渠结构底壁下的栅极氧化层下的第一浓度(高浓度)离子注入区域36、填充于沟渠结构内的多晶硅层42、位在沟渠结构外且在栅极氧化层40外侧的第二浓度(低浓度)离子注入区域32。再者,如图3所示,位在虚线左侧为元件区,位在虚线右侧者为终端结构区。在终端结构区处不具有沟渠结构的低掺杂浓度N型外延层202上具有氧化物图案212,在终端结构区处的沟渠结构及氧化物图案212上具有TEOS氧化物层44。该沟渠式金氧半P-N接面二极管结构尚且具有位在元件区的低掺杂浓度N型外延层202及多晶硅层42上的电极层5 (包含第一金属层50及第二金属层52),且该电极结构延伸到终端结构区的一部分。
[0054]请参见图4A至图4N,其为依据本发明第二较佳实施例的沟渠式金氧半P-N接面二极管结构制作方法流程示意图,其中图4A至图4F与第一实施例类似,因此不在赘述。
[0055]如图4G所示,在移除牺牲氧化物层34后,S卩以热氧化法在该沟渠结构30内壁(含底部表面)形成一栅极氧化层40。
[0056]随后如图4H所示,通过一化学气相沉积法(chemical vapor deposit1n,简称CVD)将一多晶硅层42堆积形成于氧化物图案212上与该沟渠结构30内。该多晶硅层42接触到沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40。在形成多晶硅层42之后,即进行离子驱入(drive-1n)步骤。
[0057]随后如图41所示,通过一回蚀(Etch back)的方式将堆积形成于氧化物图案212上的该多晶硅层42加以去除;然后在所得结构上进行一低压化学气相沉积法(LP CVD),进而于该氧化物图案212与该沟渠结构30内的该多晶硅层42上形成以一四氧乙基硅烷(TEOS)所完成的TEOS氧化物层44。并如图4J所示,于TEOS氧化物层44上形成一光刻胶层,并于该光刻胶层上定义出一光刻胶图形214。
[0058]随后如图4K所示,利用该光刻胶图形214作为幕罩,对于未被光刻胶图形214屏蔽的TEOS氧化物层44及氧化物图案212进行蚀刻,以露出该多晶硅层42、位在沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40、及沟渠结构30内侧壁内的第二浓度(低浓度)离子注入区域32及部分的低掺杂浓度N型外延层202上表面。于上述的蚀刻步骤之后,即去除光刻胶图形214。
[0059]如图4L所示,于多晶硅层42、位在沟渠结构30内侧壁的栅极氧化层40、及沟渠结构30内侧壁内的第二浓度(低浓度)离子注入区域32、露出的低掺杂浓度N型外延层202上,及原来被光刻胶屏蔽的侧壁部分上形成第一金属层50,此第一金属层50主要是以钛金属(Ti)或氮化钛(TiN)所完成;随后再于第一金属层50上形成第二金属层52,此第二金属层52主要是以铝金属或其它金属所完成。
[0060]随后如图4M所示,于第二金属层52上形成一光刻胶层,并于该光刻胶层上定义出一光刻胶图形216,根据该光刻胶
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