專利名稱：溝槽器件的自對準(zhǔn)接觸結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及溝槽類型功率半導(dǎo)體器件以及 制造相同器件的方法。
背景技術(shù)：
溝槽類型功率半導(dǎo)體器件例如功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管 (MOSFET)是眾所周知的。參考圖1，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的功率MOSFETIOO 的實例包括多個形成在半導(dǎo)體本體14中的溝槽12。半導(dǎo)體本體14通常是 一個包括沿外延生長的硅層(外延硅層)16的硅片，該硅層具有形成在具 有相同導(dǎo)電類型但是具有更高雜質(zhì)濃度的硅襯底18上的一種導(dǎo)電類型(例 如N類型)。溝道區(qū)域20 (有時稱作本體區(qū)域)形成在外延硅層16中并且 從半導(dǎo)體本體的頂部表面延伸到第一深度。溝道區(qū)域20具有與外延層16 (例如P類型)相反的導(dǎo)電類型。源極區(qū)域22形成在溝道區(qū)域20內(nèi)，其 與外延硅層16具有相同的導(dǎo)電類型(例如N類型)。
眾所周知，溝槽12通常在溝道區(qū)域20的底部延伸到一深度并且包括 柵極絕緣體24，其形成在二氧化硅內(nèi)，至少在溝槽12的側(cè)壁上。每一個 溝槽12的底部也與二氧化硅以及類似物絕緣。柵極電極26在每一個溝槽 內(nèi)排列并且通常再一次在溝道區(qū)域20深度以下延伸到一個深度。柵極電極 26通常由導(dǎo)電多晶硅組成。
典型的溝槽型功率MOSFET進一步包括源極電極28，其電接觸到源 極區(qū)域22，還包括高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域30，其也形成在溝道區(qū)域20內(nèi)。為 了減少源極電極28和溝道區(qū)域20之間的接觸電阻，高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域30 更高地?fù)诫s了與溝道區(qū)域20 (例如P型)具有相同導(dǎo)電類型的攙雜劑。典型的溝槽型功率MOSFET 10進一步包括與硅襯底18電接觸的漏極電極 32。
眾所周知，功率MOSFET 100的電流密度可以調(diào)節(jié)成直接與器件的單 元密度成比例。因此，每單位面積的溝槽數(shù)量越大就可以控制更大的器件 電流。因為這種關(guān)系，有必要為給定的芯片區(qū)域放置盡可能多的溝槽。實 現(xiàn)此的一種方法就是減少溝槽間距，例如，需要減少源極區(qū)域22和/或高 傳導(dǎo)率接觸區(qū)域30的寬度。然而，傳統(tǒng)制造過程可以限審依這些尺寸下獲 得的減少的數(shù)量，因此影響了在溝槽間距中獲得的減少的數(shù)量。
眾所周知，在現(xiàn)有技術(shù)的功率半導(dǎo)體器件中，例如MOSFET 100，溝 槽12必需至少通過溝道區(qū)域20的整個厚度延伸。另外，柵極電極26也必 需在至少區(qū)域的長度上延伸，其在溝道區(qū)域內(nèi)轉(zhuǎn)換。自然地，當(dāng)溝道區(qū)域 的厚度增加(例如為了增加器件的擊穿電壓)，柵極溝槽一定更深并且通常 柵極電極更大。不必要具有更大的柵極電極，然而，當(dāng)它們包括了更大體 積的導(dǎo)電材料時，就需要更高的電荷量來工作。另外，更厚的溝道區(qū)域隨 著其增加了電流通路而增加了器件的導(dǎo)通狀態(tài)的電阻。
發(fā)明內(nèi)容
因此，有必要生產(chǎn)一種可以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述以及其它缺點的溝 槽型功率半導(dǎo)體器件。在根據(jù)本發(fā)明的工藝中，首先在半導(dǎo)體本體的表面 上形成硬掩膜層，半導(dǎo)體本體包括襯底和第一導(dǎo)電類型的外延硅層和在其 上的第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)域。因此該掩膜層被蝕刻形成多個開口，其延 伸并且暴露在半導(dǎo)體本體的表面。通過這些開口，柵極電極溝槽形成在半 導(dǎo)體本體內(nèi)。在形成沿溝槽側(cè)壁和底部的柵極氧化物之后，柵極電極形成
在溝槽內(nèi)，這些柵極電極在半導(dǎo)體本體的表面下延伸一個距離。
接下來，從每一個柵極電極的頂部形成氧化物絕緣插塊，使得每一個
插土央可以向上延伸和進入由硬掩膜層形成的開口內(nèi)。之后，移除硬掩膜層，
從而將氧化物絕緣插塊延伸到半導(dǎo)體本體表面之上。值得注意的是，這些
氧化物絕緣插塊與柵極電極溝槽對準(zhǔn)。
接下來，執(zhí)行源極注入，以便在相鄰絕緣插塊/溝槽之間的區(qū)域內(nèi)的半
導(dǎo)體本體表面中形成源極注入?yún)^(qū)域。其后，沿著絕緣插塊的側(cè)壁形成間隔
物，以便間隔物覆蓋/掩膜與每一個溝槽緊鄰的源極注入?yún)^(qū)域的部分。重要地，間隔物與絕緣插塊對準(zhǔn)，因此也與溝槽對準(zhǔn)，同樣地，形成在相鄰間 隔物之間的開口也與插塊和溝槽對準(zhǔn)。
接下來，使用間隔物作為掩膜，沿著半導(dǎo)體本體的表面執(zhí)行接觸蝕刻， 從而移除了源極注入?yún)^(qū)域的未掩膜部分，并且沿著蝕刻區(qū)域排列溝道區(qū)域 的頂部表面。然而，由于間隔物，保留了與溝槽緊鄰的源極注入?yún)^(qū)域。之 后，執(zhí)行源極擴散驅(qū)動以驅(qū)動源極注入?yún)^(qū)域的剩余部分，從而形成與溝豐曹 相鄰的源極區(qū)域。重要地，因為間隔物，這些源極區(qū)域都是與溝槽自對準(zhǔn)。
接下來，使用與溝道區(qū)域具有相同導(dǎo)電類型的攙雜劑，在溝道區(qū)域內(nèi)
沿著由接觸蝕刻創(chuàng)建的蝕刻區(qū)域執(zhí)行低能量接觸注入。然后使用RTA (快 速熱退火)工藝或者爐驅(qū)動來驅(qū)動該注入，從而形成淺的高傳導(dǎo)率接觸區(qū) 域。重要地，由于間隔物，這些高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域都與源極區(qū)域和溝槽自 對準(zhǔn)。然后形成了源極和漏極接觸。
根據(jù)本發(fā)明和上面所述，通過對準(zhǔn)的絕緣插塊和間隔物形成源極區(qū)域 和高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域，源極區(qū)域在相鄰柵極溝槽之間自對準(zhǔn)，高傳導(dǎo)率接 觸區(qū)域在相鄰源極區(qū)域和柵極溝槽之間自對準(zhǔn)。作為通過該自對準(zhǔn)程序形 成高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域的結(jié)果，這些接觸區(qū)域沒有被以前的制造工藝(例如 光亥!j)所限制，并具有減少的寬度。例如，本發(fā)明的高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域只 有0.2微米的寬度。例如，與以前的大約1.8微米溝槽間距相比，這種減少 的尺寸允許結(jié)果器件的溝槽間距減少到大約0.8微米。這種減少的溝槽間 距允許最終器件具有增加的單元密度。
參考
，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點將從下面的發(fā)明描述中變得 更加顯著。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的溝槽型功率MOSFET的有源區(qū)域的部分的 剖視圖。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的溝槽型功率MOSFET的有源區(qū)域的 部分的剖視圖。
圖3A-3R用圖表給出了根據(jù)本發(fā)明實施例的制造圖2的溝槽型功率 MOSFET的工藝。
具體實施方式
參考圖2，根據(jù)本發(fā)明的功率MOSFET 200包括在鄰近柵極溝槽228 之間自對準(zhǔn)的源極區(qū)域260，并且進一步包括在鄰近的源極區(qū)域260和柵 極溝槽228之間自對準(zhǔn)的高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域264，從而減少了器件的溝槽 間距。特別地，根據(jù)本發(fā)明，氧化物絕緣插±央248從柵極電極242的頂部 生長，其插塊與溝槽228對準(zhǔn)。依次的，間隔物256沿著氧化物絕緣插塊 248的側(cè)壁形成，并且與這些插±央對準(zhǔn)。通過間隔物256，形成了源極區(qū)域 260和高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域264，導(dǎo)致源極區(qū)域和高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域在互相之 間以及溝槽228之間自對準(zhǔn)。作為本發(fā)明通過這種自對準(zhǔn)流程形成高傳導(dǎo) 率接觸區(qū)域的結(jié)果，接觸區(qū)域沒有受以前的制造工藝的限制，例如光刻， 并且具有減少的寬度。例如，高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域264只有0.2微米寬。與 以前的大約1.8微沐的溝槽間距相比，這種減少的尺寸允許該器件的溝槽 間距減少到大約0.8微米。該減少的溝槽間距允許功率MOSFET 200具有 增加的單元密度。
如圖2中進一步描述，柵極溝槽228是淺的并且在溝道區(qū)域220底部 上延伸一定的距離，不延伸進入外延硅層206。相反地，每一個溝槽228 的底部都是低濃度溝槽端注入232，具有與外延硅層206相同的傳導(dǎo)率。 這些溝槽端注入通過溝道區(qū)域220延伸進入下面的外延硅層206。該溝槽 端注入反向緊鄰每一個溝槽228下面的區(qū)域中的摻雜，有效地以非常局部 的方式阻止漂移區(qū)域。如在圖2中所示，襯套溝槽228的柵極氧化物234 與溝槽側(cè)壁相比沿著溝槽底部228更厚。
重要的，通過更淺的溝槽228和溝槽端注入232的組合，可以減少由 于溝槽深度變化引起的相反的影響。而且，可以在不減少溝道區(qū)域的厚度 和因此損害擊穿電壓的情況下增加導(dǎo)通狀態(tài)的阻抗。另外，更淺的溝槽228 使得MOSFET200的柵極電極242的柵極電阻(Rg)和柵極電荷(Qg)降低。 而且，例如，溝槽端注入232可以減少柵極一漏極電荷(Qgd)大約40X。沿 溝槽228底部的厚柵極氧化物234進一步減少柵極一漏極電荷(Qgd)?？?的來講，因為減少了柵極一漏極電荷，增加了 MOSFET 200的電荷率， Qgd/Qgsb (該比率小于l)。
現(xiàn)在參考圖3A-3R(注意圖不是按比例繪審ij)，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施 例制造圖2的溝槽型功率MOSFET 200的實例過程。始于圖3A，其示出了 初始硅本體202。硅本體202優(yōu)選地包括一種導(dǎo)電類型(例如N型)的硅襯底204和在硅襯底204 —個主表面上生長的具有相同導(dǎo)電類型(例如N 型)的外延硅層206。已經(jīng)知道，外延硅層206包括與襯底204相比更低 濃度的攙雜劑。優(yōu)選的，外延硅層206具有大約0.21歐姆厘米的電阻率。 一旦具有外延硅層206，則在其表面上形成襯墊氧化物208，優(yōu)選的大約 230埃的厚度。然后使用與外延硅層206相反導(dǎo)電類型的攙雜劑(例如P 型)執(zhí)行溝道注入，從而在外延硅層206中形成溝道注入?yún)^(qū)域210。優(yōu)選 的，分別使用2.7E13的離子劑量和50KeV的能量形成溝道注入?yún)^(qū)域210。 注意溝道注入?yún)^(qū)域210此時沒有被驅(qū)動微活。在襯墊氧化物208的表面形 成硬掩膜層212，優(yōu)選的由氮化硅(Si3Ni4)組成，在大約4000?；蚋蟮?厚度。如下面所討論的，該硬掩膜層通過形成柵極溝槽228和氧化物絕緣 插塊248而被保留下來。
參考圖3B，終端接下來在硬掩膜層212的表面上形成終端溝槽掩膜 214，暴露了沿著終端區(qū)域216的掩膜層212的部分。終端溝槽掩膜214可 以是光刻膠層，例如，使用傳統(tǒng)的光刻工藝形成。之后，終端通過沿著未 掩膜的終端區(qū)域216蝕刻溝槽形成終端溝槽218。溝槽通過硬掩膜層212/ 襯墊氧化物208延伸進入外延硅層206到溝道注入?yún)^(qū)域'210之下的一個深 度。然后移除終端溝槽掩膜214。圖3C示出了最終的結(jié)構(gòu)。
參考圖3D，接下來執(zhí)行溝道驅(qū)動，優(yōu)選的在1110攝氏度45分鐘，從 而在外延硅層206內(nèi)形成了溝道區(qū)域220。之后，同時在終端溝槽218的 側(cè)壁和底部上生長場氧化物222，優(yōu)選地使用在1050攝氏度70分鐘的濕 法處理。注意由于硬掩膜層212，所以在該步驟中只有終端溝槽218的底 部和側(cè)壁被氧化。
參考圖3E，接下來在圖3D示出的結(jié)構(gòu)的表面上形成有源溝槽掩膜 224，該掩膜具有在有源區(qū)域內(nèi)延伸到硬掩膜層212表面的間隔開口 226。 例如，可以通過將光刻膠層和具有預(yù)期的溝槽圖形的掩膜應(yīng)用到結(jié)構(gòu)的表 面，然后使用合適的光刻工藝圖形化光刻膠層的來形成有源溝槽掩膜224。
參考圖3F，接下來通過開口 226執(zhí)行有源溝槽蝕刻，在結(jié)構(gòu)的有源區(qū) 域內(nèi)形成溝槽228。重要的，注意溝槽228的底部在溝道區(qū)域220的底部 之上延伸一個距離，同樣的，并不延伸進入外延硅層206。特別地，用于 形成溝道注入?yún)^(qū)域210的能量和用于形成溝道區(qū)域220的驅(qū)動作為目標(biāo)， 使得溝槽228中的溝槽蝕亥ij結(jié)果，其比溝道區(qū)域220優(yōu)選的淺大約0.1微米或者更大(如圖2F的距離230所示)。
參考圖3G，使用低劑量，與外延硅層206 (例如N型)具有相同導(dǎo)電 類型的低能量攙雜劑，優(yōu)選地為磷，在溝槽228的底部形成溝槽端注入232。 注意，溝槽端注入232延伸通過溝道區(qū)域220并進入下面的外延硅層206。 此外，溝槽端注入232反向緊鄰每一個溝槽228下面區(qū)域中的摻雜，有效 地以非常局部的方式阻止漂移區(qū)域。重要的，溝槽端注入濃度低的足以在 反向偏置中耗盡，但仍然高的足以不創(chuàng)建JFET。 一旦形成溝槽端注入232， 就移除有源溝槽掩膜224。
參考圖3H，接下來使用LOCOS工藝在溝槽228的側(cè)壁和底部形成柵 極氧化物234,以便沿著每一溝槽228的底部形成的氧化物層比沿著每一 溝槽側(cè)壁形成的氧化物層更厚，如圖中所示出。具體地，首先同時沿著每 一溝槽228的側(cè)壁和底部生長犧牲氧化物層(Si02)(注意該步驟以及用于 形成柵極氧化物234的下一歩都未在圖中示出)。然后執(zhí)行犧牲氧化物蝕刻 來完整的移除該氧化物層。接下來在每一溝槽228的側(cè)壁和底部形成襯墊 氧化物。之后，在圖3G中結(jié)構(gòu)的表面，包括溝槽228的側(cè)壁和底部，沉 積可移除的硬掩膜層，優(yōu)選地由氮化硅組成。因此，使用干的氮化物蝕刻， 從結(jié)構(gòu)的表面和每一溝槽228的底部移除硬掩膜層，從而沿著每一溝槽228 的側(cè)壁形成氮化物間隔物并且暴露每一溝槽的底部。
之后，沿著每一溝槽228的底部形成熱生長的厚底部氧化物。重要的，
沿著每一溝槽的偵幢的氮化物間隔物防止了在該步驟中側(cè)壁上的氧化物生 長。接下來，執(zhí)行濕方法氮化物蝕刻，從溝槽側(cè)壁剝?nèi)サ镩g隔物。最 后，沿著每一溝槽的側(cè)壁和底部熱生長氧化物層，具有圖3H中示出的最 終的結(jié)構(gòu)。此外，以這種方式形成的柵極氧化物234導(dǎo)致沿著每一溝槽的 底部形成的氧化物層，比沿著每一溝槽的側(cè)壁形成的氧化物層更厚。特別 地，在每一溝槽底部的柵極氧化物234的厚度的目標(biāo)可以是沿著每一溝槽 側(cè)壁的柵極氧化物234厚度的1.5到4倍。
參考圖31，接下來在圖3H的結(jié)構(gòu)的表面上沉積未摻雜的多晶硅層236， 從而填充溝槽228，沿著終端溝槽218覆蓋硬掩膜層221和場氧化物222。 之后，執(zhí)行P0C1沉積和擴散使多晶硅成為N型以及可傳導(dǎo)。然后將結(jié)構(gòu) 的頂部表面去玻璃化(deglassed)。
參考圖3J，接下來在圖3I的表面上部分地形成多晶硅掩膜238,暴露基本上在結(jié)構(gòu)的有源區(qū)域上的摻雜多晶硅236的表面。多晶硅掩膜238優(yōu) 選的由氮化硅組成，例如其可以通3W圖31的結(jié)構(gòu)施加氮化硅層并且適當(dāng) 地蝕刻它們而形成。
接下來，使用多晶硅掩膜238作為用于終點檢測的蝕刻終端，使用定 時的等離子蝕刻深蝕刻在有源區(qū)域上的暴露的/未掩膜的多晶硅236，使得 從結(jié)構(gòu)表面移除未掩膜的多晶硅，從而暴露硬掩膜層212的一部分，并進 一歩從溝槽228的內(nèi)部移除，以便多晶硅在溝槽內(nèi)部凹進去優(yōu)選的在硅的 頂部表面之下大約2000埃。然后移除多晶硅掩膜238。作為該步驟的結(jié)果， 在終端溝槽218內(nèi)的場氧化物222上，而且在硬掩膜層212的一部分上形 成場起伏電極240，并在溝槽228內(nèi)形成柵極電極242，如圖3K中所示。
接下來，在生長多氧化物頂柵極電極242和場起伏電極240 (圖中未 示出)之后，例如，在圖3K的結(jié)構(gòu)的表面上形成由1EOS組成的氧化物 層244，在硬掩膜層212上填充溝槽228，如圖3L中所示。以這種方式， 從柵極電極242的頂部之上生長了插塊，如下面進一步所述。之后，插±央 終端接觸掩膜246部分地形成在氧化物層244之上，在終端溝槽218和有 源區(qū)域之上暴露氧化物層244的表面，如圖3L中進一步所示。插塊終端接 觸掩膜246優(yōu)選的由氮化硅組成，并且例如通過在結(jié)構(gòu)的表面施加氮化硅 層并且適當(dāng)?shù)匚g刻相同層而形成。
接下來，使用插塊終端接觸掩膜246作為用于終點檢測的蝕刻終端， 暴露的氧化物層244被深蝕刻，從而暴露了場起伏電極240的一部分，并 且暴露在有源區(qū)域內(nèi)的硬掩膜層212的一部分。然而，在溝槽228內(nèi)氧化 物層244基本上被留到硬掩膜層212頂部表面。以這種方式，氧化物絕緣 插塊248形成在柵極電極242的頂部上。重要的，插塊248與溝槽228對 準(zhǔn)。之后，移除插塊終端接觸屏蔽246，在場起伏電極240上留下絕緣體 250。圖3M中示出了最終的結(jié)構(gòu)。
參考圖3N，接下來執(zhí)行濕的氮化物蝕刻來完整的移除硬掩膜層212(除 被場起伏電極240和絕緣體250覆蓋的掩膜的一部分)，從而留下氧化物插 塊248。該步驟期間，襯墊氧化物208的全部或者一部分也被移除。然后， 緊跟著預(yù)先源極注入干法氧化物蝕刻，在溝道區(qū)域220內(nèi)在溝槽228之間 形成源極注入?yún)^(qū)域252，如圖3N所示。優(yōu)選的，分別使用2E16的離子劑 量和和50KeV的能量形成源極注入?yún)^(qū)域252。注意使用可以從終端區(qū)域216阻擋源極的光刻膠掩膜執(zhí)行源極注入。
參考圖30，接下來在圖3N示出的結(jié)構(gòu)的表面上形成間隔層254。間 隔層254優(yōu)選的具有1000?；蛘吒蟮暮穸?，其由TEOS或者氮化硅組成。 接下來，使用合適的蝕刻工藝，從結(jié)構(gòu)表面深蝕亥,隔層254，以暴露源 極注入252的表面和場電極240的表面。重要的，然而，在深蝕刻間隔層 254期間，沿著氧化物絕緣插塊248的壁形成間隔物256，如圖3P中所示 (注意任何在絕緣體250上剩余的間隔層254在圖3P中作為絕緣體250的 一部分示出)。注意間隔物256覆蓋了緊鄰每一溝槽228的源極注入?yún)^(qū)域 252的一部分。重要的，間隔物256與氧化物絕緣插i央248對準(zhǔn)，從而與 溝槽228對準(zhǔn)。這樣，形成在相鄰間隔物之間的開口 258也與氧化物絕緣 插塊248對準(zhǔn)，從而與溝槽228對準(zhǔn)。
接下來，使用間隔物256作為掩膜，沿著源極注入?yún)^(qū)域252的表面執(zhí) 行接觸蝕刻。該接觸蝕刻優(yōu)選地移除大約1500?；蛘吒蟮墓瑁瑏泶_保移 除源極注入?yún)^(qū)域252的任何未掩膜的部分，從而暴露溝道區(qū)域220的頂部 表面部分。但是，由于間隔物256，緊鄰溝槽228的源極注入?yún)^(qū)域被保留 下來。注意該蝕刻步驟也建立到多晶硅柵極支座的接觸(圖中未示出)。應(yīng) 當(dāng)注意在該步驟中，場起伏電極240的暴露的表面也被蝕刻，移除了其中 的一部分。圖3Q中示出了最終結(jié)構(gòu)。
參考圖3R，接下來執(zhí)行源極擴散驅(qū)動來驅(qū)動由間隔物256掩膜的源極 注入?yún)^(qū)域252的剩余部分，從而形成了源極區(qū)域260。注意優(yōu)選地驅(qū)動源 極注入?yún)^(qū)域以便最終的源極區(qū)域260與柵極電極242在溝槽228重疊大約 500?；蛘吒蟆Ｖ匾?，由于間隔物256，源極區(qū)域260自對準(zhǔn)至購槽 228。
參考圖2，使用與溝道區(qū)域220具有相同導(dǎo)電類型的攙雜劑，接下來 在溝道區(qū)域220中沿著由圖3中的接觸蝕刻創(chuàng)建的蝕刻區(qū)域執(zhí)行低能量接 觸注入(也就是在圖3R中由箭頭262所指)。然后使用RTA (快速熱退火) 工藝或者爐驅(qū)動來驅(qū)動該注入，從而形成淺的高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域264。重 要的，由于間隔物256，高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域264自對準(zhǔn)到源極區(qū)域256和 溝槽228。此外，通過該自對準(zhǔn)工藝形成高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域，該接觸區(qū)域 并不受以前的制造工藝(例如光刻)的限制，其具有減少的寬度，并且例 如其可以只有0.2微米寬。與以前的大約1.8微米的溝槽間距相比，該減少的尺寸允許溝槽間距減少到大約0.8微米。
最后，使用已知的方法應(yīng)用前金屬和后金屬來獲得源極接觸266和漏 極接觸268。
注意圖2和3A-3R示出了 N型溝槽MOSFET。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人 員將能理解本發(fā)明也可以應(yīng)用到P型溝槽MOSFET。
雖然已經(jīng)結(jié)合特殊的實施例描述了本發(fā)明，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員許 多其它的變化和修改以及其它使用都是明顯的。因此，本發(fā)明并不由其中 特殊的公開所限制，而被后附的權(quán)利要求所限制。
權(quán)利要求
1. 一種制造功率半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體本體的表面上形成第一掩膜層；圖形化具有多個第一開口的所述第一掩膜層，其中所述多個第一開口的每一個向所述半導(dǎo)體本體的表面延伸；通過所述的第一開口由蝕刻所述半導(dǎo)體本體在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)定義溝槽；在每一所述溝槽內(nèi)形成柵極電極；在每一所述柵極電極頂上形成絕緣插塊，每一插塊延伸到所述半導(dǎo)體本體的表面上，并且延伸進入所述掩膜層的各自的第一開口；沿著每一所述絕緣插塊的側(cè)壁形成間隔物，其中所述間隔物定義到所述半導(dǎo)體本體表面的第二開口；和使用所述間隔物形成沿著所述半導(dǎo)體本體表面并對準(zhǔn)到鄰接溝槽的第二導(dǎo)電類型的區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中使用所述間隔物的步驟包括以下 步驟通過所述間隔物接觸蝕刻半導(dǎo)體本體的表面，從而形成蝕刻區(qū)域；和 沿所述蝕刻區(qū)域形成所述第二導(dǎo)電類型的所述區(qū)域。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的形成步驟包括以下步驟 沿每一所述蝕刻區(qū)域執(zhí)行低能量接觸注入；和 使用快速熱退火來退火所述低能量接觸注入。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括，在所述絕緣插i央形成步 驟之后，在所述半導(dǎo)體本體表面上在溝槽之間形成所述第一導(dǎo)電類型的注 入?yún)^(qū)域的步驟，以便在所述間隔物形成步驟中形成的溝槽部分地掩膜在緊 鄰每一所述溝槽區(qū)域內(nèi)的所述注入?yún)^(qū)域，所述注入?yún)^(qū)域未掩膜的部分由所 述第二開口暴露。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中使用所述間隔物的步驟包括以下 步驟接觸蝕刻從而完整的移除所述注入?yún)^(qū)域的所述未掩膜的部分，從而形 成蝕刻區(qū)域；和沿所述蝕刻區(qū)域形成所述第二導(dǎo)電類型的所述區(qū)域。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進一步包括在所述接觸蝕刻步驟之后，驅(qū)動由所述間隔物掩膜的所述注入?yún)^(qū)域以形成多個源極區(qū)域的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二導(dǎo)電類型的每一所述區(qū) 域都具有大約0.2微米的寬度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述半導(dǎo)體器件具有大約0.8微 米的溝槽間距。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述間隔物由二氧化硅或者氮化 硅組成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成絕緣插塊的所述步驟包括 以下步驟在所述第一掩膜層上形成氧化物層，以便所述氧化物層可以至少填充所述多個第一開口的每個；在所述氧化物層上形成第二掩膜層；使用所述第二掩膜層蝕刻所述氧化物層，以便所述氧化物層保留在所 述多個第一開口的每個中，從而形成所述絕緣插塊。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法,其中所述第二掩膜層由氮化硅組成。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述絕緣插塊，所述 間隔物，和所述第二導(dǎo)電類型的所述區(qū)域上形成源極電極的步驟。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括以下步驟:在圖形化所述第一掩膜層之前，在所述半導(dǎo)體本體上蝕刻終端溝槽，所述終端溝槽包括側(cè)壁和底部并定義了包括所述溝槽的有源區(qū)域； 在所述終端溝槽的所述側(cè)壁和所述底部形成場絕緣本體； 在所述場絕緣本體和所述第一掩膜層上形成導(dǎo)電層；以及 沿在所述第一掩膜層上面的一部分蝕刻所述導(dǎo)電層，在所述終端溝槽內(nèi)定義終端電極。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成絕緣插塊的所述步驟包括 以下步驟在所述終端電極和所述第一掩膜層上形成氧化物層，以便所述氧化物 層至少填充所述多個第一開口 ；沿所述終端溝槽和所述有源區(qū)域蝕刻所述氧化物層，以定義所述絕緣 插塊和第二絕緣體，該第二絕緣體從所述第一掩膜層延伸，并且延伸到所 述終端電極的一部分之上。
15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)形 成第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)域的步驟。
16. —種功率半導(dǎo)體器件，包括 第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體本體； 沿所述半導(dǎo)體本體表面的多個溝槽； 在所述多個溝槽的每一個內(nèi)的柵極電極；在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)的所述第一導(dǎo)電類型的多個源極區(qū)域，所述多個 源極區(qū)域的每一個與鄰接的溝槽對準(zhǔn)；和在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的多個接觸區(qū)域，所述多個接觸 區(qū)域的每一個位于鄰接的源極區(qū)域之間并且與鄰接的溝槽對準(zhǔn)；其中所述器件具有少于1.8微米的溝槽間距。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率半導(dǎo)體器件，其中所述多個接觸區(qū)域 的每一個具有大約0.2微米的寬度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率半導(dǎo)體器件，其中戶萬述器件具有大約 0.8微米的溝槽間距。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的功率半導(dǎo)體，進一步包括在所述半導(dǎo)體本 體內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)域。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的功率半導(dǎo)體器件，進一步包括 在所述半導(dǎo)體本體內(nèi)的終端溝槽，所述終端溝槽包括側(cè)壁和底部，并且定義包括所述多個溝槽的有源區(qū)域；在所述終端溝槽的所述側(cè)壁和所述底部上的場絕緣體；和 在所述場絕緣體上的所述終端溝槽內(nèi)并且向所述有源區(qū)域延伸的終端電極。
全文摘要
一種溝槽型功率半導(dǎo)體器件的制造流程，包括在半導(dǎo)體表面上形成具有開口的掩膜層。通過掩膜層的開口，在半導(dǎo)體本體中形成具有柵極的溝槽。之后，在柵極的頂上以及掩膜層的開口內(nèi)形成絕緣插塊。然后移除該掩膜層，留下在半導(dǎo)體表面上延伸的絕緣插塊。在溝槽之間形成源極注入?yún)^(qū)域。然后，沿著絕緣插塊的側(cè)壁形成間隔物，覆蓋源極注入?yún)^(qū)域鄰接溝槽的部分。使用這些間隔物作為掩膜，然后蝕刻和移除源極注入?yún)^(qū)域的暴露部分。然后驅(qū)動在間隔物之下的剩余源極注入?yún)^(qū)域以形成源極區(qū)域。然后，在蝕刻區(qū)域內(nèi)形成淺的高傳導(dǎo)率接觸區(qū)域。因此在器件上形成了源極和漏極接觸。
文檔編號H01L29/76GK101421832SQ200580006793
公開日2009年4月29日 申請日期2005年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月1日
發(fā)明者D·P·瓊斯 申請人:國際整流器公司