專(zhuān)利名稱(chēng)：自對(duì)準(zhǔn)的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法
自對(duì)準(zhǔn)的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制造方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用現(xiàn)在參照?qǐng)D3G，在步驟230，以共形方式沉積第三電介質(zhì)層330。 第三電介質(zhì)330可以是氧化物、氮化物等。現(xiàn)在參照?qǐng)D3H，在步驟232， 第三電介質(zhì)層330被各向同性地蝕刻。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)第 三電介質(zhì)層330的各向同性的蝕刻將去除除了沿著場(chǎng)電介質(zhì)/柵極氧化 物324、 314的豎直側(cè)的共形沉積部分之外的第三電^h質(zhì)層330，由此在 鄰接場(chǎng)電介質(zhì)/柵極氧化物324、 314的凹陷臺(tái)面326內(nèi)形成墊片332。
[25現(xiàn)在參照?qǐng)D31，在步驟234，源極區(qū)328的暴露部分通過(guò)任何已知的 各向異性蝕刻法蝕刻。蝕刻過(guò)程一直執(zhí)行到多個(gè)第二溝槽(稱(chēng)為源極/ 主體接點(diǎn)溝槽334)穿過(guò)源極區(qū)328并到達(dá)主體區(qū)306。本領(lǐng)域的技術(shù) 人員應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)多個(gè)第二溝槽334的蝕刻是第二自對(duì)準(zhǔn)過(guò)程，該過(guò)程 使用場(chǎng)電介質(zhì)324、柵極氧化物314和墊片332的組合作為用于自對(duì)準(zhǔn) 的蝕刻掩膜。在第一個(gè)實(shí)施方式中，蝕刻過(guò)程形成布置在條狀元件柵極 區(qū)318之間的多個(gè)基本上平行的第二溝槽334。在另一個(gè)實(shí)施方式中， 蝕刻過(guò)程形成布置在由閉合的元件柵極區(qū)形成的元件內(nèi)的多個(gè)大致矩 形的溝槽。
[26現(xiàn)在參照?qǐng)D3J，在步驟236，主體區(qū)306的暴露部分重度摻雜第二 種雜質(zhì)(例如磷(N+))以形成主體接點(diǎn)插入物區(qū)336。本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)理解，插入主體接點(diǎn)插入物區(qū)336是第三自對(duì)準(zhǔn)過(guò)程，該過(guò)程使 用場(chǎng)電介質(zhì)324、柵極氧化物314和墊片332的組合作為用于自對(duì)準(zhǔn)的 插入物的掩膜?？衫脽嵫h(huán)來(lái)推進(jìn)主體接點(diǎn)插入物區(qū)336。
[27現(xiàn)在參照?qǐng)D3K，在步驟238，在源^l/主體接點(diǎn)溝槽334內(nèi)沉積第二 金屬層。在一個(gè)實(shí)施方式中，該金屬可以是鈥(Ti)、硝酸鈥(TiN)、 鎢(W)或者多層金屬，例如Ti/TiN/W。在步驟240，去除第二金屬層 的多余金屬以在源^l/主體接點(diǎn)溝槽334內(nèi)形成源^主體接點(diǎn)插頭340。 在一個(gè)實(shí)施方式中，第二金屬層被化學(xué)一機(jī)械拋光以形成源^l/主體接點(diǎn) 插頭340。28現(xiàn)在參照?qǐng)D3L，在步驟242,沉積第三金屬層342。在一個(gè)實(shí)施方式 中，該金屬可以是銅(Cu)、鋁(Al)等。第三金屬層342基本上形成 了溝槽型MOSFET器件的源^l/主體接點(diǎn)。現(xiàn)在參照?qǐng)D3M，在步驟244， 第四金屬層344沉積在溝槽型MOSFET器件的背側(cè)。在一個(gè)實(shí)施方式 中，該金屬可以是銅(Cu)、鋁(Al)等。第四金屬層344基本形成了 溝槽型MOSFET器件的漏極接點(diǎn)。在步驟246,繼續(xù)進(jìn)行各種其他制 造過(guò)程。這些過(guò)程通常包括蝕刻、沉積、摻雜、清潔、退火、鈍化、裂 解等。
[291在一個(gè)實(shí)施方式中，第一種雜質(zhì)可以是n型雜質(zhì)，例如磷，而第二 種雜質(zhì)可以是p型雜質(zhì)，例如砷或硼，用以形成n溝道MOSFET
(N-MOSFET)，如

圖1所示。在另一實(shí)施方式中，第一種雜質(zhì)可以是 p型雜質(zhì)，而第二種雜質(zhì)可以是n型雜質(zhì)，用以形成p溝道MOSFET
(P國(guó)MOSFET )，如圖3M所示。
[30下面進(jìn)行簡(jiǎn)要重述，前面的說(shuō)明公開(kāi)了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方式的 溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET )，其包括漏極區(qū)、 設(shè)置在漏極區(qū)之上的多個(gè)柵極區(qū)、在所述多個(gè)柵極區(qū)外圍附近分別一一 對(duì)應(yīng)設(shè)置的多個(gè)柵極絕緣區(qū)、設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái) 面內(nèi)的多個(gè)源極區(qū)、設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái)面內(nèi)并且 在所述多個(gè)源極區(qū)和漏極區(qū)之間的多個(gè)主體區(qū)。該MOSFET還包括 鄰接所述多個(gè)源極區(qū)設(shè)置在每個(gè)主體區(qū)內(nèi)的多個(gè)主體接點(diǎn)區(qū)、在凹陷臺(tái) 面之上設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的多個(gè)源^l/主體接點(diǎn)墊片、設(shè)置 在源l主體接點(diǎn)墊片之上的源^l/主體接點(diǎn)，以及設(shè)置在源^l/主體接點(diǎn) 墊片之間并且將源極/主體接點(diǎn)耦聯(lián)到所述多個(gè)主體接點(diǎn)區(qū)和所述多個(gè) 源極區(qū)的多個(gè)源^l/主體接點(diǎn)插頭。
[311以上基于解釋和說(shuō)明目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
。這種描述 沒(méi)有窮盡本發(fā)明，也不是為了將本發(fā)明限定在所公開(kāi)的精細(xì)形式，很明 顯，根據(jù)以上教導(dǎo)能夠做出許多修改和改型。選擇這些實(shí)施方式進(jìn)行描 述是為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實(shí)際應(yīng)用，由此可以使得本領(lǐng)域 技術(shù)人員最好地利用該技術(shù)，具有各種改型的各種實(shí)施方式可適用于所 設(shè)想的特定應(yīng)用。本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同方式來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，包括漏極區(qū)；設(shè)置在所述漏極區(qū)之上的主體區(qū)；設(shè)置在所述主體區(qū)內(nèi)的柵極區(qū)；設(shè)置在所述柵極區(qū)的外圍附近的柵極絕緣區(qū)；設(shè)置在所述柵極區(qū)之上的場(chǎng)絕緣區(qū)；靠近所述柵極絕緣區(qū)的外圍沿著所述主體區(qū)的表面設(shè)置的多個(gè)源極區(qū)；設(shè)置在所述多個(gè)源極區(qū)之上并且在所述柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái)面內(nèi)的多個(gè)源極/主體接點(diǎn)墊片，其中所述凹陷臺(tái)面通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)到所述場(chǎng)絕緣區(qū)的第一硅蝕刻形成；設(shè)置成穿過(guò)所述源極/主體接點(diǎn)墊片和所述柵極絕緣區(qū)之間的所述多個(gè)源極區(qū)的多個(gè)源極/主體接點(diǎn)插頭；以及設(shè)置在靠近所述源極/主體接點(diǎn)的所述主體區(qū)內(nèi)的多個(gè)源極/主體接點(diǎn)插入物，其中所述源極/主體接點(diǎn)插入物通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)到所述多個(gè)源極/主體接點(diǎn)墊片的插入物形成。
2. 如權(quán)利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET )，其中所述柵極區(qū)形成為多個(gè)基本平行的細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)，其中所述柵極區(qū)的第一部分形成為多個(gè)基本平行的第一細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)；并且所述柵極區(qū)的第二部分形成為多個(gè)基本平行的第二細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，所 述第二細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)基本上垂直于所述多個(gè)基本平行的第 一細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括n型摻雜半導(dǎo)體； 所述主體區(qū)包括p型摻雜半導(dǎo)體； 所述柵極絕緣區(qū)包括氧化物；所述多個(gè)源極區(qū)包括重度摻雜的n型半導(dǎo)體；并且 所述柵極區(qū)包括重度摻雜的n型半導(dǎo)體。
5. 如權(quán)利要求4所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括包括重度摻雜的n型半導(dǎo)體的第一部分；和包括一個(gè)設(shè)置在所述主體區(qū)和所述第一部分之間輕度摻雜n型半 導(dǎo)體的第二部分。
6. 如權(quán)利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括p型摻雜半導(dǎo)體；所述主體區(qū)包括n型摻雜半導(dǎo)體；所述柵極絕緣區(qū)包括氧化物；所述多個(gè)源極區(qū)包括重度摻雜的p型半導(dǎo)體；并且所述柵極區(qū)包括重度摻雜的p型半導(dǎo)體。
7. 如權(quán)利要求6所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括包括重度摻雜的P型半導(dǎo)體的第一部分；和 包括一個(gè)設(shè)置在所述主體區(qū)和所述第一部分之間輕度摻雜p型半 導(dǎo)體的第二部分。
8. —種溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，包括 漏極區(qū)；設(shè)置在所述漏極區(qū)之上的多個(gè)柵極區(qū)；多個(gè)柵極絕緣區(qū)，其中所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)分別一一對(duì)應(yīng)設(shè)置在所述多個(gè)柵極區(qū)的外圍附近；設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái)面內(nèi)的多個(gè)源極區(qū)； 設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái)面內(nèi)并且在所述多個(gè)源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的多個(gè)主體區(qū)；靠近所述多個(gè)源極區(qū)設(shè)置在每個(gè)主體區(qū)內(nèi)的多個(gè)主體接點(diǎn)區(qū)； 在所述凹陷臺(tái)面之上設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的多個(gè)源極/主體接點(diǎn)墊片；設(shè)置在所述源^/主體接點(diǎn)墊片之上的源4l/主體接點(diǎn)；以及設(shè)置在所述源^l/主體接點(diǎn)墊片之間并且將所述源^l/主體接點(diǎn)耦聯(lián)到所述多個(gè)主體接點(diǎn)區(qū)和所述多個(gè)源極區(qū)的多個(gè)源^l/主體接點(diǎn)插頭。
9. 如權(quán)利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET )，其中所述柵極區(qū)形成為多個(gè)基本平行的細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其中所述柵極區(qū)的第一部分形成為多個(gè)基本平行的第一細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)；并且所述柵極區(qū)的第二部分形成為多個(gè)基本平行的第二細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，所述第二細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)基本上垂直于所述多個(gè)基本平行的第 一細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)。
11. 如權(quán)利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括n型摻雜半導(dǎo)體；所述柵極區(qū)包括n型摻雜半導(dǎo)體；所述柵極絕緣區(qū)包括氧化物；所述多個(gè)源極區(qū)包括重度摻雜的n型半導(dǎo)體；所述主體區(qū)包括p型摻雜半導(dǎo)體；所述多個(gè)主體接點(diǎn)區(qū)包括重度摻雜的p型半導(dǎo)體；所述多個(gè)源^L/主體接點(diǎn)塾片包括氧化物；所述源^L/主體接點(diǎn)包括第一金屬；并且所述多個(gè)源^L/主體接點(diǎn)插頭包括第二金屬。
12. 如權(quán)利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，其中所述第一金屬包括鋁；并且所述第二金屬包括鴒。
13. 如權(quán)利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，進(jìn)一步包括設(shè)置在所述漏極區(qū)和所述主體區(qū)之間的漂移 區(qū)。
14. 如權(quán)利要求13所述的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET )，其中所述漏極區(qū)包括重度摻雜的ii型半導(dǎo)體；并且 所述漂移區(qū)包括輕度摻雜的n型半導(dǎo)體。
15. —種制造溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET) 的方法，包括在半導(dǎo)體基片上沉積第一半導(dǎo)體層，其中所述第一半導(dǎo)體層和所述 半導(dǎo)體基片摻有第一種雜質(zhì)；在所述第 一半導(dǎo)體層的第 一部分摻雜第二種雜質(zhì)；在所述第 一半導(dǎo)體層上蝕刻多個(gè)溝槽；在所述多個(gè)溝槽的壁上形成第一電介質(zhì)層；在所述多個(gè)溝槽內(nèi)沉積第二半導(dǎo)體層；在所述多個(gè)溝槽內(nèi)的所述第二半導(dǎo)體層上面形成第二電介質(zhì)層；在所述第一半導(dǎo)體層內(nèi)蝕刻凹陷臺(tái)面，并且所述凹陷臺(tái)面通過(guò)所述 第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層自對(duì)準(zhǔn)；在靠近所述凹陷臺(tái)面的第一半導(dǎo)體層的第二部分中摻雜第二種雜質(zhì)；在通過(guò)溝槽內(nèi)的第二電介質(zhì)層自對(duì)準(zhǔn)的凹陷臺(tái)面內(nèi)形成多個(gè)源^L/ 主體接點(diǎn)墊片；在所述源^l/主體墊片之間蝕刻多個(gè)源^L/主體接點(diǎn)溝槽，其中所述 源^L/主體接點(diǎn)溝槽穿過(guò)所述第 一半導(dǎo)體層的第二部分；在靠近所述源極/主體接點(diǎn)溝槽的所述第一半導(dǎo)體層的第三部分上 摻雜第三種雜質(zhì)，第三種雜質(zhì)是通過(guò)所述源^l/主體接點(diǎn)墊片自對(duì)準(zhǔn)的； 以及在所述源^l/主體接點(diǎn)溝槽內(nèi)沉積第 一金屬層。
16. 如權(quán)利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶 體管(MOSFET )的方法，其中所述多個(gè)溝槽的第一組基本上彼此平行， 所述多個(gè)溝槽的第二組與所述多個(gè)溝槽的第一組相垂直或相傾斜或相平行。
17. 如權(quán)利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的方法，其中所述多個(gè)溝槽基本上彼此平行。
18. 如權(quán)利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的方法，進(jìn)一步包括在所述多個(gè)溝槽內(nèi)的第二半導(dǎo)體層上形成硅化物。
19. 如權(quán)利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的方法，其中在所述多個(gè)溝槽內(nèi)的第二半導(dǎo)體上面形成第二電介質(zhì)層包括沉積所述電介質(zhì)層；以及去除多余的電介質(zhì)，直至所述第一半導(dǎo)體層露出并且所述第二電介質(zhì)層覆蓋所述多個(gè)溝槽內(nèi)的所述第一半導(dǎo)體層。
20. 如權(quán)利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的方法，其中形成所述多個(gè)源^主體接點(diǎn)墊片包括在對(duì)所述第 一半導(dǎo)體的第二部分摻雜后以共形方式沉積第三電介質(zhì)層；以及蝕刻所述第三電介質(zhì)層，由此沿著靠近所述凹陷臺(tái)面的第二電介質(zhì)層豎直側(cè)的所述第三電介質(zhì)層部分基本上保留住。
全文摘要
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式的溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)包括漏極區(qū)，設(shè)置在所述漏極區(qū)之上的多個(gè)柵極區(qū)，每一個(gè)分別設(shè)置在所述多個(gè)柵極區(qū)的每一個(gè)的外圍附近的多個(gè)柵極絕緣區(qū)，設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái)面內(nèi)的多個(gè)源極區(qū)，設(shè)置在所述多個(gè)柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺(tái)面內(nèi)并且在所述多個(gè)源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的多個(gè)主體區(qū)。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101663760SQ200880010001
公開(kāi)日2010年3月3日 申請(qǐng)日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月3日
發(fā)明者凱爾·特里爾, 健 李, 陳國(guó)英 申請(qǐng)人:威世硅尼克斯公司