专利名称：直立式金属氧化物半导体整流二极管及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种直立式金属氧化物半导体整流二极管及其制作方法，尤指以制作方法以提供出一种具有较低的反向电压漏电流、较低的正向偏置电压(Vf)、较高的反向耐电压值以及较短的反向回复时间(tKK)等特性的直立式金属氧化物半导体整流二极管。
背景技术：
肖特基二极管(SchottkyDiode)为以电子作为载流子的单极性元件，其特性为速度快，且于加入较低的正向偏压(Forward Bias Voltage ；Vf)时,便可有较大的顺向电流与较短的反向回复时间(Reverse Recovery Time ;tKK),但若加入持续增加的反向偏压时，则会有较大的漏电流(与金属功函数及半导体掺杂浓度所造成的肖特基势鱼(SchottkyBarrier)有关)。而后，有沟槽式的肖特基势垒二极管的提出，是通过于沟槽中填入多晶硅 或金属来截止反向漏电流，使元件的漏电能大幅降低。关于沟槽式的肖特基势垒二极管，其代表性发明可参阅美国专利第5365102号(专利名称“SCH0ITKY BARRIER RECTIFIER WITH MOS TRENCH”)中所披露的元件结构与技术；并请参阅如图1(a)至图1(f)所示的主要工艺步骤。首先在图1(a)中，提供有外延层Epitaxial layer)厚度的半导体基板12，且此基板12具有两表面12a、12b，其中高掺杂浓度(N+型)的阴极区域12c邻近其表面12a，而低掺杂浓度(N型)的漂移区域12d则从高掺杂浓度(N+型)的阴极区域12c伸展至表面12b ;并进而于其上生长二氧化硅层(SiO2) 13，以降低接着要生长的氮化硅层(Si3N4) 15的沉积应力，并再于氮化硅层15上形成光致抗蚀剂层17。而接着在图1(b)中，利用该光致抗蚀剂层17进行光刻工艺(lithography)及蚀刻工艺(etching)，以移除部分的氮化硅层15、二氧化硅层13以及基板12，从而将其基板12的漂移区域12d蚀刻出多个分离平台14，且形成为具有特定深度与宽度的沟槽结构22。接着在图1(c)中，分别于其沟槽结构22的侧壁22a及底部22b上生长出绝缘性质的热氧化层16。并在图1(d)中，移除剩下的氮化硅层15和二氧化硅层13，以及于图1(e)中，在其整体结构的上方镀上金属层23。并接着在图1(f)中，在背面的表面12a处同样进行金属镀制，使其多个分离的平台14能将所接触的金属层23平行连接出单一个阳极金属层18，而于其背面的表面12a处则能形成出阴极金属层20 ;使阳极金属层18与平台14的接触便因所谓的肖特基势鱼(Schottky Barrier)而成为肖特基结面,从而完成晶片的工艺。由上述的方法制作的沟槽式金属氧化物半导体势鱼肖特基整流二极管(TrenchMOS Barrier Schottky Rectifier,简称为 TMBR ;或Trench MOS Barrier Schottky Diode,简称为TMBS Diode)，具有极低的正向偏置电压(Vf)，反向漏电流则受到沟槽结构的截止，会比无沟槽结构者有更低的漏电流。然而，由于在硅晶片上挖沟槽等工艺所制造出的应力未能有效的得到适当的处理，使得产品在可靠度测试时较容易故障；于实际产品应用时亦偶有故障产生。其原因即为应力导致的微细裂痕，最后造成元件故障。
发明内容
本发明涉及一种直立式金属氧化物半导体整流二极管(Vertical MOSRectifier,简称为VMOS Rectifier)制作方法,该方法包括下列步骤提供半导体基板；于该半导体基板的第一侧形成第一多沟槽结构和第一掩模层；于该半导体基板的第二侧和该第一掩模层上形成第二掩模层；根据该第二掩模层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板的第二侧形成第二多沟槽结构；于该第二多沟槽结构的表面上形成栅极氧化层；于该栅极氧化层和该第二掩模层上形成多晶硅结构；对该多晶硅结构进行蚀刻，并对该第二掩模层进行湿浸溃；于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间进行离子注入工艺，而形成离子注入层；对该第二掩模层进行蚀刻；于该离子注入层、该栅极氧化层、该多晶硅结构和该第一掩模层上形成金属溅镀层；以及对该金属溅镀层进行蚀刻，以将该第一掩模层的部分表面加以露出。本发明另一方面为一种直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，该方法包括下列步骤提供半导体基板；于该半导体基板的第一侧形成第一多沟槽结构和第一掩模层；于该半导体基板的第二侧和该第一掩模层上形成第二掩模层；根据该第二掩模层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板的第二侧形成第二多沟槽结构；于该第二多沟槽结构的表面上形成第一栅极氧化层；于该第一栅极氧化层和该第二掩模层上形成栅极介电层；于该栅极介电层上形成第一多晶娃结构；对该第一多晶娃结构进行蚀刻，并于该第二多沟槽结构中的该第一多晶硅结构上形成多晶硅氧化层；对露出的该栅极介电层进行蚀亥IJ，并进而对露出的该第一栅极氧化层进行蚀刻，以于对应该第一栅极氧化层的蚀刻处上形成第二栅极氧化层；于该第二掩模层、该第二多沟槽结构中的该栅极介电层和该多晶硅氧化层上形成第二多晶硅结构；对该第二多晶硅结构进行蚀刻；于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间进行离子注入工艺，而形成离子注入层；对该第二掩模层进行蚀刻；于该离子注入层、该第二栅极氧化层、该第二多晶硅结构和该第一掩模层上形成金属溅镀层；以及对该金属溅镀层进行蚀刻，以将该第一掩模层的部分表面加以露出。本发明另一方面为一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构；第一掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧上；湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构的外缘而形成于该半导体基板的内部；第二掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层和该湿式氧化层的侧壁上；栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上；多晶硅结构，其第一部分对应该第一多沟槽结构而形成于该第二掩模层的侧壁上，而其第二部分对应该第二多沟槽结构而形成于该栅极氧化层上；离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该第一掩模层；以及金属派镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和第二部分的该多晶硅结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层、该第二掩模层、第一部分的该多晶娃结构和该湿式氧化层上，且使该第一掩模层的部分表面加以露出。本发明另一方面为一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构；湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的内部；掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧和该湿式氧化层上；栅极氧化层，形成于该第二多沟、槽结构的表面上；多晶硅结构，形成于该栅极氧化层上；离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该掩模层；以及金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和该多晶硅结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该掩模层上，且使该掩模层的部分表面加以露出。本发明另一方面为一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构；湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的内部；掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧和该湿式氧化层上；栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上；栅极介电层，形成于该栅极氧化层的部分表面上；第一多晶娃结构，形成于该栅极介电层上；多晶娃氧化层，形成于该第一多晶娃结构上；第二多晶娃结构，形成于该栅极介电层和该多晶硅氧化层上；离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该掩模层；以及金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和该第二多晶硅结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该掩模层上，且使该掩模层的部分表面加以露出。 本发明另一方面为一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构；第一掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧上；湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构的外缘而形成于该半导体基板的内部；第二掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层和该湿式氧化层的侧壁上；栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上；栅极介电层，其第一部分对应该第一多沟槽结构而形成于该第二掩模层的侧壁上，而其第二部分对应该第二多沟槽结构而形成于该栅极氧化层的部分表面上；第一多晶硅结构，其第一部分对应该第一多沟槽结构而形成于第一部分的该栅极介电层的侧壁上，而其第二部分对应该第二多沟槽结构而形成于第二部分的该栅极介电层上；多晶硅氧化层，形成于第二部分的该第一多晶娃结构上；第二多晶娃结构，形成于该多晶娃氧化层和第二部分的该栅极介电层上；离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该第一掩模层；以及金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和该第二多晶娃结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层、该第二掩模层、第一部分的该栅极介电层、第一部分的该第一多晶娃结构和该湿式氧化层上，且使该第一掩模层的部分表面加以露出。为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1(a)至图1(f)，为已知的沟槽式的肖特基势垒二极管的主要工艺步骤示意图。图2(a)至图2 (p)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法，其第一实施例的制作流程示意图。图3(a)至图3 (p)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法，其第二实施例的制作流程示意图。图4(a)至图4(k)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法，其第三实施例的制作流程示意图。图5(a)至图5 (k)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法，其第四实施例的制作流程示意图。附图标记说明半导体基板12表面12a、12b阴极区域12c漂移区域12d二氧化硅层13平台14氮化硅层15热氧化层16光致抗蚀剂层17阳极金属层18 阴极金属层20沟槽结构22侧壁22a底部22b金属层23半导体基板30、40、50、60高掺杂浓度的硅基板301、401、501、601低掺杂浓度的外延层302、402、502、602第一氧化层31、41第二氧化层32、42第三氧化层43湿式氧化层34、44、54、64栅极氧化层35、45第一栅极氧化层551、651第二栅极氧化层552、652多晶硅结构36、46第一多晶娃结构561、661第二多晶娃结构562、662离子注入层37、47、57、67栅极介电层581、681多晶娃氧化层582、682金属派镀层39、49、59、69第一金属层391、491、591、691第二金属层392、492、592、的2第三金属层593第一掩模层A11、A21、A31、A41第二掩模层A12、A22、A32、A42第一光致抗蚀剂层B11、B21第二光致抗蚀剂层B12、B22第三光致抗蚀剂层B13、B23第四光致抗蚀剂层B14、B24、B34、B44第一多沟槽结构C11、C21、C31、C41第二多沟槽结构C12、C22、C32、C4具体实施例方式请参阅图2(a)至图2 (p)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法其第一实施例的制作流程示意图。如图2(a)所示，首先是先提供半导体基板30 ;在此实施例中，该半导体基板30包括了有高掺杂浓度(N+型)的硅基板301与低掺杂浓度(N型)的外延层302此两部分；而其中低掺杂浓度的外延层302形成于高掺杂浓度的硅基板301之上，且其低掺杂浓度的外延层302具有一定的厚度，以提供本发明后续所需的多沟槽结构(Multi-Trench)的蚀刻形成。承上所述，接着便于该半导体基板30的表面上，也就是对其中的低掺杂浓度的外延层302所在的表面先进行热氧化(Thermal Oxidation)工艺,而于该半导体基板30的表面上形成第一氧化层31 ;在此实施例中，该第一氧化层31所具有的厚度可为6000A;而该第一氧化层31除了将成为后续的掩模层(Mask)的设计与应用外，亦为一种与硅基材间的垫氧化层(Pad Oxide)而能增加附着力和减少应力。待该第一氧化层31形成后，并进行退火(Annealing)工艺，以使材料于高温下慢慢冷却。其次，如图2(b)所示,再于该第一氧化层31上形成定义有第一光致抗蚀剂图案的第一光致抗蚀剂层B11，用以使该第一氧化层31蚀刻出该第一光致抗蚀剂图案；如此，根据所述的该第一光致抗蚀剂图案对该第一氧化层31进行蚀刻，使得该第一光致抗蚀剂图案能转移至该第一氧化层31上，使得蚀刻后的该第一氧化层31能成为提供蚀刻出沟槽的一种生长蚀刻硬掩模(Hard Mask)。承上所述，在该第一光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层31上后便除去蚀刻后的该第一光致抗蚀剂层BI I，并根据此时的该第一氧化层31对该半导体基板30进行沟槽的蚀刻(Trench Etching),以于该半导体基板30中形成第一多沟槽结构Cll而呈现出如图 2(c)所示的结果。在此实施例中，所述的第一光致抗蚀剂图案位于该半导体基板30的第一侧上，也就是位于如图2(b)、2 (c)所示右侧的相对位置上；如此，所形成的该第一多沟槽结构Cll是在该半导体基板30右侧(即第一侧)的内部。而于此实施例中，所示的该第一多沟槽结构Cll如此两个相同尺寸的沟槽作举例说明。接着，以湿式氧化(Wet Oxidation)方式而于该第一多沟槽结构Cll的外缘向该半导体基板30的内部形成如图2(d)所示的湿式氧化层34 ;也就是从该第一多沟槽结构Cll与该半导体基板30的交界上向内而将部分的该半导体基板30进行湿式氧化，进而形成该湿式氧化层34。在此实施例中，该湿式氧化层34所具有的厚度可为4000A。承上所述，如图2(e)所示，再于该第一氧化层31和该湿式氧化层34上形成定义有第二光致抗蚀剂图案的第二光致抗蚀剂层B12，并根据该第二光致抗蚀剂图案对该第一氧化层31进行蚀刻，以将该第二光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层31上，进而再接着除去蚀刻后的该第二光致抗蚀剂层B12后，便形成如图2(f)所示的第一掩模层AU。在此实施例中，将该第一氧化层31形成所述的该第一掩模层All的过程是采用湿式蚀刻的蚀刻方式。其次，如图2(g)所示，在该半导体基板30的表面、该第一掩模层All和该湿式氧化层34上形成第二氧化层32 ;在此实施例中，该第二氧化层32所具有的厚度可为2000A。接着，再于该第二氧化层32上形成定义有第三光致抗蚀剂图案的第三光致抗蚀剂层B13，并根据该第三光致抗蚀剂图案对该第二氧化层32进行蚀刻，以将该第三光致抗蚀剂图案转移至该第二氧化层32上，进而再接着除去蚀刻后的该第三光致抗蚀剂层B13后，便形成如图2(h)所示的第二掩模层A12。在此实施例中，形成该第二掩模层A12所采用的蚀刻方式为干式蚀刻。承上所述，根据此时的该第二掩模层A12对该半导体基板30进行沟槽的蚀刻，以于该半导体基板30中形成如图2(i)所示的第二多沟槽结构C12，并再于该第二多沟槽结构C12的表面上，也就是于该第二多沟槽结构C12所包括的底部与侧壁的表面上形成如图2(i)所示的栅极氧化层(Gate Oxide) 350在此实施例中，所述的第三光致抗蚀剂图案位于该半导体基板30的第二侧上，也就是位于如图2(g)、2(h)所示左侧的相对位置上；如此，所形成的该第二多沟槽结构C12是在该半导体基板30左侧(即第二侧)的内部。而于此实施例中，所示的该第二多沟槽结构C12是以五个相同尺寸的沟槽作举例说明，且该第二多沟槽结构C12所具有的深度可为5000A。接着，如图2(j)所示，以内掺杂(in-situ doping)方式而于该栅极氧化层35和该第二掩模层A12上形成多晶硅结构36，使得该多晶硅结构36并不会填满该第一多沟槽结构Cll上所呈现的空间，但该多晶硅结构36则会填满该第二多沟槽结构C12上的该栅极氧化层35中所呈现的空间，并还能将第二侧上的第二掩模层A12整个覆盖。而于此实施例中，该多晶硅结构36所具有的厚度可为3000A。承上所述，接着便再以反蚀刻(Etch Back)工艺对形成于该栅极氧化层35和该第二掩模层A12上的该多晶娃结构36进行蚀刻，以将该第二掩模层A12的部分表面加以露出；也就是使得在右侧(第一侧)的该第一多沟槽结构Cll中的该多晶硅结构36仅剩余一部分于该第二掩模层A12的侧壁上，而在左侧(第二侧)的该第二掩模层A12、以及其他在该第一掩模层All上方的该第二掩模层A12上所形成的多晶娃结构36则皆被除去。其次，再以湿浸溃(Wet Dip)方式对该第二掩模层A12进行蚀刻，以使其厚度减少、变薄而呈现如图2(k)所示的结果。在此实施例中，由于所述的反蚀刻方式能将该第二掩模层A12的部分 表面于该第一多沟槽结构Cll中加以露出，使得在以湿浸溃方式进行蚀刻时,在该第一多沟槽结构Cll中的该第二掩模层A12所外露的部分也会相对地变薄。之后，再于该半导体基板30内和该第二多沟槽结构C12间进行离子注入(Ion Implantation)工艺,而形成如图2(1)所示的离子注入层37，最右侧的该离子注入层37并和该第一掩模层All相邻。在此实施例中，是利用硼离子来进行此离子注入，而此步骤于所形成的该离子注入层37为在区域上作相对位置较为深层(De印)的分布与注入。承上所述，再以干式蚀刻方式对该第二掩模层A12进行蚀刻，也就是对所露出的该第二掩模层A12进行蚀刻和除去，以露出该离子注入层37、该栅极氧化层35、该第一掩模层All和该湿式氧化层34而呈现出如图2(m)所示的结果。在此实施例中，上述的干式蚀刻是除去图2(1)中所示该第二掩模层A12的露出部分，因此，在该第一多沟槽结构Cll中两侧的多晶娃结构36与该第一掩模层AU、该湿式氧化层34之间的该第二掩模层A12的此部分便被保留；而于该第一多沟槽结构Cll中间底部的部分该第二掩模层A12则因外露而被除去，使得下方的该湿式氧化层34的部分表面便会于干式蚀刻后露出。此外，在图2 (m)所示的步骤中，还进一步以硼离子(例如BF2)于该离子注入层37中进行相对位置较为浅层(Shallow)的离子注入(如其阴影处所示)，使该离子注入层37的表面在与后续的金属层相接触时，能形成较低的接触电阻。承上所述，如图2 (n)所示，再于该离子注入层37、该栅极氧化层35、该多晶硅结构36和该第一掩模层All上形成金属溅镀层39 ;而所述的该金属溅镀层39是同时形成在对应于该第一多沟槽结构Cll和该第二多沟槽结构C12中的多晶硅结构36上，并亦形成在对应于该第一多沟槽结构Cll中的该第二掩模层A12和该湿式氧化层34所外露的表面上。在此实施例中，该金属溅镀层39包括有第一金属层391和第二金属层392两层；而此步骤能以金属派镀(Metal Sputtering)工艺先将该第一金属层391形成于所述相关构造的表面上，并在进行快速热工艺(Rapid Thermal Processing，简称为RTP)以有效修正其溅镀的结果后，再于该第一金属层391上形成该第二金属层392。在此实施例中，其中的该第一金属层391可采用钛金属(Ti)的材料或氮化钛(TiN)的薄膜来完成，而该第二金属层392可采用铝、硅、铜(Al/Si/Cu)的合金。如此，该金属溅镀层39与该离子注入层37的表面相接触时，便能形成欧姆结面。承上所述，如图2 (O)所示，接着于该金属溅镀层39上形成定义有第四光致抗蚀剂图案的第四光致抗蚀剂层B14，并根据该第四光致抗蚀剂图案以金属蚀刻(Metal Etching)工艺对该金属溅镀层39进行蚀刻，以将该第四光致抗蚀剂图案转移至该金属溅镀层39上而将该第一掩模层All的部分表面加以露出；也就是针对如图2(n)中所示的对应该第一多沟槽结构Cll的两沟槽间以及其右侧边缘的部分该金属溅镀层39进行蚀刻，以露出该第一掩模层AU。接着，除去蚀刻后的该第四光致抗蚀剂层B14而形成如图2(p)中所示的最后晶片样式。而在此实施例中，在金属蚀刻后还包括进行热融合(Sintering)工艺，以加强该金属派镀层39于所述相关构造的表面上的密合。最后,进行晶片允收测试(Wafer AcceptanceTest，简称为WAT)，来对完成所有工艺后的晶片进行结构的电性测试。是故，图2 (p)中所示的最后晶片样式，便为利用本发明的第一实施例所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极
管。如图所示可知，其结构包括有半导体基板30、第一掩模层All、湿式氧化层34、第二掩模层A12、栅极氧化层35、多晶硅结构36、离子注入层37以及金属溅镀层39。其中该半导体基板30于其右侧(第一侧)和左侧(第二侧)的内部分别具有第一多沟槽结构Cll和第二多沟槽结构C12 ;该第一掩模层All对应该第一多沟槽结构Cll而形成于该半导体基板30的右侧上，该湿式氧化层34则对应该第一多沟槽结构Cll的外缘而形成于该半导体基板30的内部,而该第二掩模层A12则对应地形成于该第一掩模层All和该湿式氧化层34的侧壁上。另外，该栅极氧化层35形成于该第二多沟槽结构C12的表面上；而该多晶硅结构36其中有第一部分对应该第一多沟槽结构Cll而形成于该第二掩模层A12的侧壁上，而其余的第二部分则对应该第二多沟槽结构C12而形成于该栅极氧化层35上。再者，该离子注入层37是形成于该半导体基板30内和该第二多沟槽结构C12间，并相邻于该第一掩模层All ;而该金属溅镀层39则对应该第二多沟槽结构C12而形成于该离子注入层37、该栅极氧化层35和第二部分的多晶娃结构36上，并对应该第一多沟槽结构Cll而形成于该第一掩模层All、该第二掩模层A12、第一部分的多晶娃结构36和该湿式氧化层34上,且使该第一掩模层Al I的部分表面加以露出。相较于已知的沟槽式肖特基二极管结构，以本发明上述的第一实施例的制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管，其晶片上位于其上侧金属结面这一侧的装置(device)或晶胞(Cell)的设置区域，也就是于相关附图中和对应实施说明所述半导体基板的左侧(第二侧)处，便能有效地和外在环境作隔绝；换句话说，其结构于掩模层这一侧的区域，也就是于相关附图中和对应实施说明所述半导体基板的右侧(第一侧)处，能成为可有效阻绝电流的一种保护环(Guard Ring)结构或边缘终端(Termination)结构,使其漏电流的现象得以有效改善。本发明还可根据上述所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管所具有晶胞、保护环或边缘终端结构的概念，将第一实施例的部分工艺加以变化，使得以此制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管亦具有类似的特征和功效。现分别以第二、第三和第四实施例来进行本发明的变化说明。请参阅图3(a)至图3 (p)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法其第二实施例的制作流程示意图。如图3(a)所示，首先是先提供半导体基板40，而此实施例的该半导体基板40亦包括有高掺杂浓度(N+型)的硅基板401与低掺杂浓度(N型)的外延层402，其硅基板401与外延层402的厚度设计与形成关系可和第一实施例相同。此外，此实施例的图3(a)至图3(d)的步骤亦类似于第一实施例的图2(a)至图2 (d)，也就是于该半导体基板40的表面上以热氧化工艺形成第一氧化层41，并于形成后进行退火工艺；其次，如图3(b)所示，再于该第一氧化层41上形成定义有第一光致抗蚀剂图案的第一光致抗蚀剂层B21，并根据该第一光致抗蚀剂图案对该第一氧化层41进行蚀刻以进行图案转移；其次，除去蚀刻后的该第一光致抗蚀剂层B21，并根据此时的该第一氧化层41对该半导体基板40进行沟槽的蚀刻，以于该半导体基板40中形成如图3(c)所示的第一多沟槽结构C21。在此实施例中，该第一光致抗蚀剂图案位于该半导体基板40的第一侧上，即位于如图3(b)、3 (c)所示右侧的相对位置上；如此，该第一多沟槽结构C21形成在该半导体基板40右侧(即第一侧)的内部。而于此实施例中，该第一多沟槽结构C21是以三个相同尺寸的沟槽作举例说明。接着于此实施例中，以湿式氧化方式而于该第一多沟槽结构C21中向该半导体基板40的内部形成如图3(d)所示的湿式氧化层44，也就是使该湿式氧化层44的形成除了会向内部而将部分的该半导体基板40进行湿式氧化之外，亦会于该第一多沟槽结构C21的表面上加以形成，从而呈现如图3(d)所示的缩小了该第一多沟槽结 构C21中的空间的结果。在此实施例中，该湿式氧化层44所具有的厚度可为4000A。承上所述，如图3(e)所示，再于该第一氧化层41和该湿式氧化层44上形成第二氧化层42 ;在此实施例中，该第二氧化层42的形成是以化学气相沉积(Chemical VaporDeposition,简称为CVD)工艺的方式于该第一氧化层41和该湿式氧化层44上形成，使得该第二氧化层42除了能填满对应于该第一多沟槽结构C21的该湿式氧化层44中所呈现的空间外，还能将该第一氧化层41加以整个覆盖。该第二氧化层42所具有的厚度可为4000A。而于该第二氧化层42形成后，便再于该第二氧化层42上形成定义有第二光致抗蚀剂图案的第二光致抗蚀剂层B22 ;进而根据该第二光致抗蚀剂图案对该第一氧化层41和该第二氧化层42进行蚀刻以进行图案转移，并再接着除去蚀刻后的该第二光致抗蚀剂层B22后，便形成如图3(f)所示的第一掩模层A21。在此实施例中，将该第一氧化层41和该第二氧化层42共同形成所述的该第一掩模层A21的过程是采用湿式蚀刻的蚀刻方式。其次，如图3(g)所示，在该半导体基板40的表面和该第一掩模层A21上形成第三氧化层43 ;在此实施例中，该第三氧化层43所具有的厚度可为2000A。接着，再于该第三氧化层43上形成定义有第三光致抗蚀剂图案的第三光致抗蚀剂层B23，并根据该第三光致抗蚀剂图案对该第三氧化层43进行蚀刻以进行图案转移，进而再接着除去蚀刻后的该第三光致抗蚀剂层B23后，便形成如图3(h)所示的第二掩模层A22。在此实施例中，形成该第二掩模层A22所采用的蚀刻方式为干式蚀刻。承上所述，根据此时的该第二掩模层A22对该半导体基板40进行沟槽的蚀刻，以于该半导体基板40中形成如图3(i)所示的第二多沟槽结构C22。在此实施例中，在该第二多沟槽结构C22形成后，并接着再于该第二多沟槽结构C22底部与侧壁的表面上，形成如图3(i)所示的栅极氧化层45。在此实施例中，该第三光致抗蚀剂图案位于该半导体基板30的第二侧上，即位于如图3(g) ,3(h)所示左侧的相对位置上；如此，该第二多沟槽结构C22形成于该半导体基板40左侧(即第二侧)的内部。进一步来说，此实施例于所述的该半导体基板40左侧上的该第二多沟槽结构C22的设计以及后续相关构造于其上或其间的形成，皆和第一实施例相同。接着，如图3(j)所示，再以化学气相沉积工艺的方式而于该栅极氧化层45和该第二掩模层A22上形成多晶硅结构46，使得该多晶硅结构46除能填满该第二多沟槽结构C22上的该栅极氧化层45中所呈现的空间外，并还能将第一、第二侧上的第二掩模层A22整个覆盖。承上所述，接着亦以反蚀刻工艺对所形成的该多晶硅结构46进行蚀刻，以露出该第二掩模层A22，也就是使得在右侧(第一侧)以及在左侧(第二侧)的该第二掩模层A22上所形成的多晶硅结构46皆被除去；其次，再以湿浸溃方式对该第二掩模层A22进行蚀刻，以使其厚度减少、变薄而呈现如图3 (k)所示的结果。之后，再于该半导体基板40内和该第二多沟槽结构C22间进行离子注入工艺，而形成如图3(1)所示的离子注入层47 ;在此实施例中，该离子注入层47的形成除亦相邻该第一掩模层A21外，此步骤的硼离子的使用与相对位置为深层注入的方式亦和第一实施例相同。承上所述，再以干式蚀刻方式对所露出的该第二掩模层A22进行蚀刻和除去，以 露出该离子注入层47、该栅极氧化层45和该第一掩模层A21而呈现出如图3(m)所示的结果。在此实施例中，由于如图3(1)所示的该第二掩模层A22全部呈现外露，所以上述的干式蚀刻是将全部的该第二掩模层A22皆加以除去。此外，如同第一实施例，在图3 (m)所示的步骤中，亦进一步以硼离子(例如BF2)于该离子注入层47中进行相对位置较为浅层(Shallow)的离子注入。其次，如图3 (n)所示，再于该离子注入层47、该栅极氧化层45、该多晶娃结构46和该第一掩模层A21上以金属派镀工艺形成包括有第一金属层491和第二金属层492的金属溅镀层49 ;如同第一实施例，在此实施例中亦先形成该第一金属层491，并在进行快速热工艺后再于该第一金属层491上形成该第二金属层492，且所采用的材料亦可和第一实施例相同，使得该金属溅镀层49与该离子注入层47的表面相接触时能形成欧姆结面。承上所述，如图3 (0)所示，接着于该金属溅镀层49上形成定义有第四光致抗蚀剂图案的第四光致抗蚀剂层B24，并根据该第四光致抗蚀剂图案以金属蚀刻工艺对该金属溅镀层49进行蚀刻以进行图案转移，从而将该第一掩模层A21的部分表面加以露出；也就是仅针对如图3 (n)中所示的该半导体基板40右侧边缘的部分该金属溅镀层49进行蚀刻，以露出该第一掩模层A21。接着，除去蚀刻后的该第四光致抗蚀剂层B24而形成如图3 (p)中所示的最后晶片样式。同样的，在此实施例中亦可于此阶段时进行如第一实施例中所述的热融合工艺以及晶片允收测试。是故，图3 (p)中所示的最后晶片样式，便为利用本发明的第二实施例所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管。如图所示可知，其结构包括有半导体基板40、第一掩模层A21、湿式氧化层44、栅极氧化层45、多晶硅结构46、离子注入层47以及金属溅镀层49。其中该半导体基板40于其右侧(第一侧)和左侧(第二侧)的内部分别具有第一多沟槽结构C21和第二多沟槽结构C22 ；该第一掩模层A21对应该第一多沟槽结构C21而形成于该半导体基板40的右侧和该湿式氧化层44上，且该湿式氧化层44则对应该第一多沟槽结构C21而形成于该半导体基板40的内部。另外，该栅极氧化层45形成于该第二多沟槽结构C22的表面上；而该多晶硅结构46则对应该第二多沟槽结构C22而形成于该栅极氧化层45上。再者，该离子注入层47形成于该半导体基板40内和该第二多沟槽结构C22间，并相邻于该第一掩模层A21 ;而该金属溅镀层49则对应该第二多沟槽结构C22而形成于该离子注入层47、该栅极氧化层45和该多晶娃结构46上，并对应该第一多沟槽结构C21而形成于该第一掩模层A21上,且使该第一掩模层A21的部分表面加以露出。请参阅图4(a)至图4(k)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法其第三实施例的制作流程示意图。于此实施例中，在包括有高掺杂浓度(N+型)的硅基板501与低掺杂浓度(N型)的外延层502的半导体基板50的右侧(即第一侧)形成第一多沟槽结构C31、湿式氧化 层54和第一掩模层A31，以及在该半导体基板50的左侧(即第二侧)形成第二掩模层A32的流程步骤与详细内容设计，皆和第二实施例中的图3(a)至图3(h)的附图示意及其对应的实施说明相同，因而于此实施例的实施说明中便不多加赘述。承上所述，在此实施例中，参考第二实施例中的图3(h)的示意，而根据此时的该第二掩模层A32对该半导体基板50进行沟槽的蚀刻，以于该半导体基板50中形成如图4(a)所示的第二多沟槽结构C32 ;在此实施例中，当该第二多沟槽结构C32形成了之后，可对该第二多沟槽结构C32所包括底部与侧壁的表面进行粗糙度的修饰(TrenchRounding)，以使其表面因前述的蚀刻过程所产生的粗糙边角能加以去除，而让后续的相关氧化层有优选的形成环境。其次，并接着再于该第二多沟槽结构C32底部与侧壁的表面上，形成如图4(a)所示的第一栅极氧化层551。类似于第一、第二实施例的设计，在此实施例中，该第二多沟槽结构C32亦形成于该半导体基板50左侧(即第二侧)的内部。接着，如图4(b)所不,先以化学气相沉积工艺的方式而于该第一栅极氧化层551和该第二掩模层A32上形成栅极介电层581，再以化学气相沉积工艺的方式而于该栅极介电层581上形成第一多晶硅结构561，使得该第一多晶硅结构561除能填满该第二多沟槽结构C32上的该栅极介电层581中所呈现的空间外，并还能将第一、第二侧的第二掩模层A32上的该栅极介电层581整个覆盖。在此实施例中，该栅极介电层581可采用氮化硅(SiN)的薄膜来完成，且其所具有的厚度可为300A;而将氮化硅的该栅极介电层581以薄膜方式形成与沉积覆盖在该第一栅极氧化层551的设计，可提供了更低的漏电流以及更低的硼离子扩散的效果。此外，该第一多晶娃结构561所具有的厚度可为4000A。承上所述，接着亦以反蚀刻工艺对所形成的该第一多晶硅结构561进行蚀刻，以露出该栅极介电层581，也就是仅保留对应于该第二多沟槽结构C32中的部分该第一多晶硅结构561，而呈现如图4(c)所示的结果。其次，并再于该第二多沟槽结构C32中的该第一多晶硅结构561上进行氧化形成多晶硅氧化层582，再以湿式蚀刻方式对所露出的该栅极介电层581进行蚀刻，而呈现如图4(d)所示的结果。而于图4(d)所示的步骤中，当该多晶硅氧化层582形成之后，还进一步以湿式蚀刻方式对所露出的该第一栅极氧化层551进行蚀刻，以于对应该第一栅极氧化层551的蚀刻处上形成第二栅极氧化层552 ;换句话说，在此实施例中，此时所外露的为该第二栅极氧化层552，而下方的仍为先前未被蚀刻的该第一栅极氧化层551。承上所述，如图4(e)所示，再以化学气相沉积工艺的方式而于该第二掩模层A32、该第二多沟槽结构C32中的该栅极介电层581和该多晶硅氧化层582上形成第二多晶硅结构562，使其除能填满对应于该第二多沟槽结构C32的该多晶硅氧化层582上所呈现的空间夕卜，并还能将第一、第二侧处的该第二掩模层A32整个覆盖；而该第二多晶硅结构562所具有的厚度可为4000A。其次，再以反蚀刻工艺对所形成的该第二多晶硅结构562进行蚀刻，以露出该第二掩模层A32，并再同样以反蚀刻工艺对该第二掩模层A32进行蚀刻，以使其厚度减少、变薄而呈现如图4(f)所示的结果。之后，再于该半导体基板50内和该第二多沟槽结构C32间进行离子注入工艺，而形成如图4(g)所示的离子注入层57 ;在此实施例中，该离子注入层57的形成除亦相邻该第一掩模层A31外，此步骤的硼离子的使用与相对位置的注入，可依序包括了有深层注入以及浅层注入。其次，再对所露出的剩余的该第二掩模层A32进行蚀刻和全部除去，以露出该离子注入层57、该第二栅极氧化层552和该第一掩模层A31而呈现出如图4(h)所示的结果。承上所述，如图4(i)所示，再于该离子注入层57、该第二栅极氧化层552、该第二多晶娃结构562和该第一掩模层A31上以金属派镀工艺形成包括有第一金属层591、第二金属层592和第三金属层593的金属派镀层59 ;如同第一、第二实施例,在此实施例中是先形成钛金属(Ti)的该第一金属层591,并在进行快速热工艺后于该第一金属层591上形成氮 化钛(TiN)的该第二金属层592，以及再于该第二金属层592上形成铝、硅、铜(Al/Si/Cu)的合金的该第三金属层593，使得该金属溅镀层59与该离子注入层57的表面相接触时能形成肖特基结面或肖特基势鱼(Schottky Barrier)。其次,如图4(j)所示,再于该金属派镀层59上形成定义有第四光致抗蚀剂图案的第四光致抗蚀剂层B34，并根据该第四光致抗蚀剂图案以金属蚀刻工艺对该金属溅镀层59进行蚀刻以进行图案转移，从而将该第一掩模层A31的部分表面加以露出；也就是仅针对如图4(i)中所示的该半导体基板50右侧边缘的部分该金属溅镀层59进行蚀刻，以露出该第一掩模层A31。接着，除去蚀刻后的该第四光致抗蚀剂层B34而形成如图4(k)中所示的最后晶片样式。同样的，在此实施例中亦可于此阶段时进行如第一、第二实施例中所述的热融合工艺以及晶片允收测试。是故，图4(k)中所示的最后晶片样式，便为利用本发明的第三实施例所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管。如图所示可知，其结构包括有半导体基板50、第一掩模层A31、湿式氧化层54、栅极氧化层(包括第一栅极氧化层551和第二栅极氧化层552)、第一多晶娃结构561、第二多晶娃结构562、离子注入层57、栅极介电层581、多晶娃氧化层582以及金属派镀层59。其中该半导体基板50于其右侧(第一侧)和左侧(第二侧)的内部分别具有第一多沟槽结构C31和第二多沟槽结构C32 ;该第一掩模层A31是对应该第一多沟槽结构C31而形成于该半导体基板50的右侧和该湿式氧化层54上，且该湿式氧化层54则对应该第一多沟槽结构C31而形成于该半导体基板50的内部。另外，该栅极氧化层(包括第一栅极氧化层551和第二栅极氧化层552)形成于该第二多沟槽结构C32的表面上；该栅极介电层581是形成于所述的栅极氧化层的部分表面上；该第一多晶娃结构561形成于该栅极介电层581上；该多晶娃氧化层582形成于该第一多晶娃结构561上；该第二多晶娃结构562是形成于该栅极介电层581和该多晶硅氧化层582上。再者，该离子注入层57形成于该半导体基板50内和该第二多沟槽结构C32间，并相邻于该第一掩模层A31 ;而该金属派镀层59则对应该第二多沟槽结构C32而形成于该离子注入层57、该第二栅极氧化层552和该第二多晶娃结构562上，并对应该第一多沟槽结构C31而形成于该第一掩模层A31上，且使该第一掩模层A31的部分表面加以露出。
请参阅图5(a)至图5 (k)，为本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管的制作方法其第四实施例的制作流程示意图。于此实施例中，在包括有高掺杂浓度(N+型)的硅基板601与低掺杂浓度(N型)的外延层602的半导体基板60的右侧(即第一侧)形成第一多沟槽结构C41、湿式氧化层64和第一掩模层A41，以及在该半导体基板60的左侧(即第二侧)形成第二掩模层A42的流程步骤与详细内容设计，皆和第一实施例中的图2(a)至图2(h)的附图示意及其对应的实施说明相同，因而于此实施例的实施说明中便不多加赘述。承上所述，在此实施例中，参考第一实施例中的图2(h)的示意，而根据此时的该第二掩模层A42对该半导体基板60进行沟槽的蚀刻，以于该半 导体基板60中形成如图5(a)所示的第二多沟槽结构C42 ;同样的，在此实施例中，当该第二多沟槽结构C42形成了之后，可对该第二多沟槽结构C42所包括底部与侧壁的表面进行粗糙度的修饰。进一步来说，此实施例于该半导体基板60左侧(即第二侧)内部的该第二多沟槽结构C42的设计以及后续相关构造于其上或其间的形成，皆和第三实施例相同。在此实施例中，即接着于该第二多沟槽结构C42底部与侧壁的表面上，形成如图5 (a)所示的第一栅极氧化层651 ;接着，如图5 (b)所不，以化学气相沉积工艺而于该第一栅极氧化层651和该第二掩模层A42上形成氮化娃的栅极介电层681,再以内掺杂方式于该栅极介电层681上形成第一多晶娃结构661，使其并不会填满该第一多沟槽结构C41及对应的该栅极介电层681上所呈现的空间，但会填满该第二多沟槽结构C42及对应的该第一栅极氧化层651、该栅极介电层681中所呈现的空间，并还能将第二侧上的第二掩模层A42整个覆盖。承上所述，接着亦以反蚀刻工艺对所形成的该第一多晶硅结构661进行蚀刻，以露出该栅极介电层681，也就是保留对应于该第一多沟槽结构C41和该第二多沟槽结构C42中的部分该第一多晶硅结构661，而呈现如图5(c)所示的结果。其次，并再于该第二多沟槽结构C42中的该第一多晶硅结构661上形成多晶硅氧化层682，再以湿式蚀刻方式对所露出的该栅极介电层681进行蚀刻，而呈现如图5(d)所示的结果。而于图5(d)所示的步骤中，和第三实施例相同，还进一步以湿式蚀刻方式对所露出的该第一栅极氧化层651进行蚀刻，以于对应该第一栅极氧化层651的蚀刻处上形成第二栅极氧化层652，也就是此时所外露的为该第二栅极氧化层652，而下方的仍为先前未被蚀刻的该第一栅极氧化层651。承上所述，如图5(e)所示，在此实施例中仍再以内掺杂方式而于该第二掩模层A42、该第二多沟槽结构C42中的该栅极介电层681和该多晶硅氧化层682上形成第二多晶娃结构662,使得该第二多晶娃结构662能填满对应于该第二多沟槽结构C42的该多晶娃氧化层682上所呈现的空间，但并不会填满对应于第一侧处的该第一多沟槽结构C41及该第二掩模层A42上所呈现的空间。而在此实施例中，所采用的该第一多晶硅结构661和该第二多晶硅结构662可为同一材料。其次，再以反蚀刻工艺对所形成的该第二多晶硅结构662进行蚀刻，以露出该第二掩模层A42 ;其中对应于该第一多沟槽结构C41上的该第二多晶硅结构662可被除去而只保留该第一多晶硅结构661 ;并再以湿浸溃方式对该第二掩模层A42进行蚀刻，以使其厚度减少、变薄而呈现如图5(f)所示的结果。之后，再于该半导体基板60内和该第二多沟槽结构C42间进行离子注入工艺，而形成如图5(g)所示的离子注入层67 ;在此实施例中，该离子注入层67的形成除亦相邻该第一掩模层A41外，此步骤的硼离子的使用与相对位置的注入，可依序包括了有深层注入以及浅层注入。其次，再对所露出的该第二掩模层A42进行蚀刻和除去，而仅保留在该第一多沟槽结构C41中两侧的栅极介电层681与该第一掩模层A41、该湿式氧化层64之间的该第二掩模层A42的此部分，以露出下方的该湿式氧化层64的部分表面，并露出第二侧的该离子注入层67、该第二栅极氧化层652和第一侧的该第一掩模层A41而呈现出如图5(h)所示的结果。承上所述，如图5 (i)所示，再于该离子注入层67、该第二栅极氧化层652、该第二多晶娃结构662和该第一掩模层A41上，以及该湿式氧化层64、对应于该第一多沟槽结构C41中的该第二掩模层A42、该栅极介电层681和该第一多晶娃结构661所外露的表面上，以金属溅镀工艺形成包括有第一金属层691和第二金属层692的金属溅镀层69 ;如同上述各实施例，在此实施例中是先形成钛金属(Ti)或氮化钛(TiN)的该第一金属层691，并在进行快速热工艺后于该第一金属层591上形成铝、硅、铜(Al/Si/Cu)的合金的该第二金属层692，使得该金属溅镀层69与该离子注入层67的表面相接触时能形成欧姆结面。其次，如图5(j)所示，再于该金属溅镀层69上形成定义有第四光致抗蚀剂图案的第四光致抗蚀剂层B44，并根据该第四光致抗蚀剂图案以金属蚀刻工艺对该金属溅镀层69进行蚀刻以进行图案转移，从而将该第一掩模层A41的部分表面加以露出；也就是针对如图5(i)中所示的 对应该第一多沟槽结构C41的两沟槽间以及其右侧边缘的部分部分该金属溅镀层69进行蚀刻，以露出该第一掩模层A41。接着，除去蚀刻后的该第四光致抗蚀剂层B44而形成如图5(k)中所示的最后晶片样式。同样的，在此实施例中亦可于此阶段时进行如第一、第二、第三实施例中所述的热融合工艺以及晶片允收测试。是故，图5(k)中所示的最后晶片样式，便为利用本发明的第四实施例所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管。如图所不可知，其结构包括有半导体基板60、第一掩模层A41、第二掩模层A42、湿式氧化层64、栅极氧化层(包括第一栅极氧化层651和第二栅极氧化层652)、第一多晶硅结构661、第二多晶娃结构662、离子注入层67、栅极介电层681、多晶娃氧化层682以及金属溅镀层69。其中该半导体基板60于其右侧(第一侧)和左侧(第二侧)的内部分别具有第一多沟槽结构C41和第二多沟槽结构C42 ;该第一掩模层A41对应该第一多沟槽结构C41而形成于该半导体基板60的右侧上，该湿式氧化层64则对应该第一多沟槽结构C41的外缘而形成于该半导体基板60的内部,而该第二掩模层A42对应地形成于该第一掩模层A41和该湿式氧化层64的侧壁上。另外，该栅极氧化层(包括第一栅极氧化层651和第二栅极氧化层652)形成于该第二多沟槽结构C42的表面上；而该栅极介电层681其中有第一部分对应该第一多沟槽结构C41而形成于该第二掩模层A42的侧壁上，而其余的第二部分则对应该第二多沟槽结构C42而形成于该第一栅极氧化层651的表面上；另外，该第一多晶娃结构661其中有第一部分对应该第一多沟槽结构C41而形成于第一部分的该栅极介电层681的侧壁上，而其余的第二部分则对应该第二多沟槽结构C42而形成于第二部分的该栅极介电层681上；另外,该多晶娃氧化层682形成于第二部分的该第一多晶娃结构661上,而该第二多晶娃结构662则形成于该多晶娃氧化层682和第二部分的该栅极介电层681上。再者，该离子注入层67形成于该半导体基板60内和该第二多沟槽结构C42间，并相邻于该第一掩模层A41 ;而该金属溅镀层69则对应该第二多沟槽结构C42而形成于该离子注入层67、该第二栅极氧化层652和该第二多晶娃结构662上,并对应该第一多沟槽结构C41而形成于该第一掩模层A41、该第二掩模层A42、第一部分的该栅极介电层681、第一部分的该第一多晶娃结构661和该湿式氧化层64上,且使该第一掩模层A41的部分表面加以露出。综上所述，相较于已知的沟槽式肖特基二极管结构，以本发明上述的第一至第四实施例的制作方法所完成的直立式金属氧化物半导体整流二极管，其晶片上位于其欧姆结面这一侧的装置(device)或晶胞(Cell)的设置区域，也就是于相关附图中和对应实施说明所述半导体基板的左侧(第二侧)处，便能有效地和外在环境作隔绝；换句话说，其结构于掩模层这一侧的区域，也就是于相关附图中和对应实施说明所述半导体基板的右侧(第一侧)处，能成为可有效阻绝电流的一种保护环(Guard Ring)结构或边缘终端(Termination)结构,使其漏电流的现象得以有效改善。其次，经由相关技术的电性测试后，本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管具有较低的反向电压漏电流、较低的正向偏置电压(Vf)、较高的反向耐电压值以及较短的反向回复时间(tKK)等特性。如此一来，本发明所提出的直立式金属氧化物半导体整流二极管及其制作方法，便能有效地解决如先前技术中所述的相关不足，进而成功地达成了本案发展的主要目的。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例披露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求所界定为准。
权利要求
1.一种直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，该方法包括下列步骤 提供半导体基板，其中该半导体基板包括高掺杂浓度的硅基板与低掺杂浓度的外延层； 于该半导体基板的第一侧形成第一多沟槽结构和第一掩模层； 于该半导体基板的第二侧和该第一掩模层上形成第二掩模层； 根据该第二掩模层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板的第二侧形成第二多沟槽结构； 于该第二多沟槽结构的表面上形成栅极氧化层； 于该栅极氧化层和该第二掩模层上形成多晶硅结构； 对该多晶硅结构进行蚀刻，并对该第二掩模层进行湿浸溃； 于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间进行离子注入工艺，而形成离子注入层； 对该第二掩模层进行蚀刻； 于该离子注入层、该栅极氧化层、该多晶硅结构和该第一掩模层上形成金属溅镀层；以及 对该金属溅镀层进行蚀刻，以将该第一掩模层的部分表面加以露出。
2.如权利要求I所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中， 形成该第掩模层包括进行热氧化工艺，而于该半导体基板的表面上形成第一氧化层；于该第一氧化层上形成第一光致抗蚀剂层，且定义该第一光致抗蚀剂层具有第一光致抗蚀剂图案；根据该第一光致抗蚀剂图案对该第一氧化层进行蚀刻，以将该第一光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层上；除去蚀刻后的该第一光致抗蚀剂层，并根据该第一氧化层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板中形成该第一多沟槽结构；于该第一多沟槽结构的外缘向该半导体基板的内部形成湿式氧化层；于该第一氧化层和该湿式氧化层上形成第二光致抗蚀剂层，且定义该第二光致抗蚀剂层具有第二光致抗蚀剂图案；根据该第二光致抗蚀剂图案对该第一氧化层进行蚀刻，以将该第二光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层上而形成该第一掩模层；以及除去蚀刻后的该第二光致抗蚀剂层；以及 形成该第二掩模层包括于该半导体基板的表面、该第一掩模层和该湿式氧化层上形成第二氧化层；于该第二氧化层上形成第三光致抗蚀剂层，且定义该第三光致抗蚀剂层具有第三光致抗蚀剂图案；根据该第三光致抗蚀剂图案对该第二氧化层进行蚀刻，以将该第三光致抗蚀剂图案转移至该第二氧化层上而形成该第二掩模层；以及，除去蚀刻后的该第三光致抗蚀剂层。
3.如权利要求2所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中该方法包括下列步骤 对形成于该栅极氧化层和该第二掩模层上的该多晶硅结构进行蚀刻，以将该第二掩模层的部分表面加以露出；以及 对所露出的该第二掩模层进行蚀刻，以露出该离子注入层、该栅极氧化层、该第一掩模层和该湿式氧化层； 其中该金属溅镀层亦形成于该湿式氧化层的表面上。
4.如权利要求I所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中， 形成该第一掩模层包括进行热氧化工艺，而于该半导体基板的表面上形成第一氧化层；于该第一氧化层上形成第一光致抗蚀剂层，且定义该第一光致抗蚀剂层具有第一光致抗蚀剂图案；根据该第一光致抗蚀剂图案对该第一氧化层进行蚀刻，以将该第一光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层上；除去蚀刻后的该第一光致抗蚀剂层，并根据该第一氧化层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板中形成该第一多沟槽结构；于该第一多沟槽结构中向该半导体基板的内部形成湿式氧化层；于该第一氧化层和该湿式氧化层上形成第二氧化层；于该第二氧化层上形成第二光致抗蚀剂层，且定义该第二光致抗蚀剂层具有第二光致抗蚀剂图案；根据该第二光致抗蚀剂图案对该第一氧化层和该第二氧化层进行蚀亥IJ，以将该第二光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层和该第二氧化层上而形成该第一掩模层；以及除去蚀刻后的该第二光致抗蚀剂层；以及 形成该第二掩模层包括于该半导体基板的表面和该第一掩模层上形成第三氧化层；于该第三氧化层上形成第三光致抗蚀剂层，且定义该第三光致抗蚀剂层具有第三光致抗蚀剂图案；根据该第三光致抗蚀剂图案对该第三氧化层进行蚀刻，以将该第三光致抗蚀剂图案转移至该第三氧化层上而形成该第二掩模层；以及除去蚀刻后的该第三光致抗蚀剂层。
5.如权利要求4所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中该方法包括下列步骤 对形成于该栅极氧化层和该第二掩模层上的该多晶硅结构进行蚀刻，以露出该第二掩模层；以及 对该第二掩模层进行蚀刻，以露出该离子注入层、该栅极氧化层和该第一掩模层。
6.如权利要求I所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中该方法包括下列步骤 于该金属溅镀层上形成第四光致抗蚀剂层，且定义该第四光致抗蚀剂层具有第四光致抗蚀剂图案； 根据该第四光致抗蚀剂图案对该金属溅镀层进行蚀刻，以将该第四光致抗蚀剂图案转移至该金属溅镀层上而将该第一掩模层的部分表面加以露出；以及 除去蚀刻后的该第四光致抗蚀剂层。
7.—种直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，该方法包括下列步骤 提供半导体基板，其中该半导体基板包括高掺杂浓度的硅基板与低掺杂浓度的外延层； 于该半导体基板的第一侧形成第一多沟槽结构和第一掩模层； 于该半导体基板的第二侧和该第一掩模层上形成第二掩模层； 根据该第二掩模层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板的第二侧形成第二多沟槽结构； 于该第二多沟槽结构的表面上形成第一栅极氧化层； 于该第一栅极氧化层和该第二掩模层上形成栅极介电层； 于该栅极介电层上形成第一多晶娃结构； 对该第一多晶硅结构进行蚀刻，并于该第二多沟槽结构中的该第一多晶硅结构上形成多晶硅氧化层； 对露出的该栅极介电层进行蚀刻，并进而对露出的该第一栅极氧化层进行蚀刻，以于对应该第一栅极氧化层的蚀刻处上形成第二栅极氧化层；于该第二掩模层、该第二多沟槽结构中的该栅极介电层和该多晶硅氧化层上形成第二多晶硅结构； 对该第二多晶硅结构进行蚀刻； 于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间进行离子注入工艺，而形成离子注入层； 对该第二掩模层进行蚀刻； 于该离子注入层、该第二栅极氧化层、该第二多晶硅结构和该第一掩模层上形成金属溅镀层；以及 对该金属溅镀层进行蚀刻，以将该第一掩模层的部分表面加以露出。
8.如权利要求7所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中， 形成该第一掩模层包括进行热氧化工艺，而于该半导体基板的表面上形成第一氧化层；于该第一氧化层上形成第一光致抗蚀剂层，且定义该第一光致抗蚀剂层具有第一光致抗蚀剂图案；根据该第一光致抗蚀剂图案对该第一氧化层进行蚀刻，以将该第一光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层上；除去蚀刻后的该第一光致抗蚀剂层，并根据该第一氧化层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板中形成该第一多沟槽结构；于该第一多沟槽结构的外缘向该半导体基板的内部形成湿式氧化层；于该第一氧化层和该湿式氧化层上形成第二光致抗蚀剂层，且定义该第二光致抗蚀剂层具有第二光致抗蚀剂图案；根据该第二光致抗蚀剂图案对该第一氧化层进行蚀刻，以将该第二光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层上而形成该第一掩模层；以及除去蚀刻后的该第二光致抗蚀剂层；以及 形成该第二掩模层包括于该半导体基板的表面、该第一掩模层和该湿式氧化层上形成第二氧化层；于该第二氧化层上形成第三光致抗蚀剂层，且定义该第三光致抗蚀剂层具有第三光致抗蚀剂图案；根据该第三光致抗蚀剂图案对该第二氧化层进行蚀刻，以将该第三光致抗蚀剂图案转移至该第二氧化层上而形成该第二掩模层；以及除去蚀刻后的该第三光致抗蚀剂层。
9.如权利要求8所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中该方法包括下列步骤 对形成于该栅极介电层、该多晶硅氧化层和该第二掩模层上的该第二多晶硅结构进行蚀刻，以将该第二掩模层的部分表面加以露出；以及 对所露出的该第二掩模层进行蚀刻，以露出该离子注入层、该第二栅极氧化层、该第一掩模层和该湿式氧化层； 其中该金属溅镀层亦形成于该湿式氧化层的表面上，并亦形成于该第一多沟槽结构中< 的该第二掩模层、该栅极介电层和该第一多晶娃结构的表面上。
10.如权利要求7所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中， 形成该第一掩模层包括进行热氧化工艺，而于该半导体基板的表面上形成第一氧化层；于该第一氧化层上形成第一光致抗蚀剂层，且定义该第一光致抗蚀剂层具有第一光致抗蚀剂图案；根据该第一光致抗蚀剂图案对该第一氧化层进行蚀刻，以将该第一光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层上；除去蚀刻后的该第一光致抗蚀剂层，并根据该第一氧化层对该半导体基板进行蚀刻，以于该半导体基板中形成该第一多沟槽结构；于该第一多沟槽结构中向该半导体基板的内部形成湿式氧化层；于该第一掩模层和该湿式氧化层上形成第二氧化层；于该第二氧化层上形成第二光致抗蚀剂层，且定义该第二光致抗蚀剂层具有第二光致抗蚀剂图案；根据该第二光致抗蚀剂图案对该第一氧化层和该第二氧化层进行蚀亥IJ，以将该第二光致抗蚀剂图案转移至该第一氧化层和该第二氧化层上而形成该第一掩模层；以及除去蚀刻后的该第二光致抗蚀剂层；以及 形成该第二掩模层包括于该半导体基板的表面和该第一掩模层上形成第三氧化层；于该第三氧化层上形成第三光致抗蚀剂层，且定义该第三光致抗蚀剂层具有第三光致抗蚀剂图案；根据该第三光致抗蚀剂图案对该第三氧化层进行蚀刻，以将该第三光致抗蚀剂图案转移至该第三氧化层上而形成该第二掩模层；以及除去蚀刻后的该第三光致抗蚀剂层。
11.如权利要求10所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中该方法包括下列步骤 对形成于该栅极介电层、该多晶硅氧化层和该第二掩模层上的该第二多晶硅结构进行蚀刻，以露出该第二掩模层；以及 对该第二掩模层进行蚀刻，以露出该离子注入层、该第二栅极氧化层和该第一掩模层。
12.如权利要求7所述的直立式金属氧化物半导体整流二极管制作方法，其中该方法包括下列步骤 于该金属溅镀层上形成第四光致抗蚀剂层，且定义该第四光致抗蚀剂层具有第四光致抗蚀剂图案； 根据该第四光致抗蚀剂图案对该金属溅镀层进行蚀刻，以将该第四光致抗蚀剂图案转移至该金属溅镀层上而将该第一掩模层的部分表面加以露出；以及除去蚀刻后的该第四光致抗蚀剂层。
13.—种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括 半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构； 第一掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧上； 湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构的外缘而形成于该半导体基板的内部； 第二掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层和该湿式氧化层的侧壁上； 栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上； 多晶硅结构，其第一部分对应该第一多沟槽结构而形成于该第二掩模层的侧壁上，而其第二部分对应该第二多沟槽结构而形成于该栅极氧化层上； 离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该第一掩模层；以及 金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和第二部分的该多晶娃结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层、该第二掩模层、第一部分的该多晶娃结构和该湿式氧化层上，且使该第一掩模层的部分表面加以露出。
14.一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括 半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构； 湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的内部； 掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧和该湿式氧化层上；栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上； 多晶硅结构，形成于该栅极氧化层上； 离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该掩模层；以及金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和该多晶硅结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该掩模层上，且使该掩模层的部分表面加以露出。
15.一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括 半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构； 湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的内部； 掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧和该湿式氧化层上； 栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上； 栅极介电层，形成于该栅极氧化层的部分表面上； 第一多晶娃结构，形成于该栅极介电层上； 多晶娃氧化层，形成于该第一多晶娃结构上； 第二多晶硅结构，形成于该栅极介电层和该多晶硅氧化层上； 离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该掩模层；以及金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和该第二多晶娃结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该掩模层上，且使该掩模层的部分表面加以露出。
16.一种直立式金属氧化物半导体整流二极管，包括 半导体基板，在其第一侧的内部具有第一多沟槽结构，并于其第二侧的内部具有第二多沟槽结构； 第一掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该半导体基板的第一侧上； 湿式氧化层，对应该第一多沟槽结构的外缘而形成于该半导体基板的内部； 第二掩模层，对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层和该湿式氧化层的侧壁上； 栅极氧化层，形成于该第二多沟槽结构的表面上； 栅极介电层，其第一部分对应该第一多沟槽结构而形成于该第二掩模层的侧壁上，而其第二部分对应该第二多沟槽结构而形成于该栅极氧化层的部分表面上； 第一多晶硅结构，其第一部分对应该第一多沟槽结构而形成于第一部分的该栅极介电层的侧壁上，而其第二部分对应该第二多沟槽结构而形成于第二部分的该栅极介电层上；多晶娃氧化层，形成于第二部分的该第一多晶娃结构上； 第二多晶硅结构，形成于该多晶硅氧化层和第二部分的该栅极介电层上； 离子注入层，形成于该半导体基板内和该第二多沟槽结构间，并相邻于该第一掩模层；以及 金属溅镀层，对应该第二多沟槽结构而形成于该离子注入层、该栅极氧化层和该第二 多晶娃结构上，并对应该第一多沟槽结构而形成于该第一掩模层、该第二掩模层、第一部分的该栅极介电层、第一部分的该第一多晶娃结构和该湿式氧化层上，且使该第一掩模层的部分表面加以露 出。
全文摘要
本发明公开一种直立式金属氧化物半导体整流二极管及制作方法。此方法包括下列步骤提供半导体基板；于半导体基板的第一侧形成第一多沟槽结构和第一掩模层；于半导体基板的第二侧形成第二多沟槽结构；以及于第二多沟槽结构上形成栅极氧化层、多晶硅结构和金属溅镀层。而直立式金属氧化物半导体整流二极管包括有湿式氧化层，对应第一多沟槽结构而形成于半导体基板的内部；离子注入层，形成于半导体基板内和第二多沟槽结构间，并相邻于第一掩模层。其中，金属溅镀层并对应第一多沟槽结构而形成于第一掩模层上，且使第一掩模层的部分表面加以露出。
文档编号H01L29/872GK102789977SQ201110132960
公开日2012年11月21日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者赵国梁, 郭鸿鑫, 陈美玲 申请人:英属维京群岛商节能元件股份有限公司