場效應(yīng)晶體管和邊緣結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】場效應(yīng)晶體管包括形成于有效單元區(qū)域中的晶體管單元和形成于邊緣區(qū)域中的邊緣結(jié)構(gòu)。該邊緣結(jié)構(gòu)包含多個(gè)隔離單元，每個(gè)隔離單元包括第一型溝槽和位于該第一型溝槽底部下方的保護(hù)環(huán)區(qū)。每個(gè)第一型溝槽的側(cè)壁和底部布滿介電層，并填充有第一導(dǎo)電側(cè)墻、第二導(dǎo)電側(cè)墻和位于第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻之間的隔離介電層。該邊緣結(jié)構(gòu)不僅能很好的將邊緣區(qū)域與有效單元區(qū)域隔離，而且具有降低的邊緣區(qū)域面積和制造成本，并解決了槽型隔離單元易于擊穿的問題，提升了反向擊穿電壓和其工作穩(wěn)定性。
【專利說明】場效應(yīng)晶體管和邊緣結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及但不限于場效應(yīng)晶體管及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)以及雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(DMOS)等半導(dǎo)體器件在電子產(chǎn)業(yè)中已得到了廣泛的應(yīng)用。在一些應(yīng)用場合，例如作為開關(guān)型電壓轉(zhuǎn)換器的功率開關(guān)等，場效應(yīng)晶體管應(yīng)該具有良好的電流處理能力、較低的導(dǎo)通電阻RcIsqn、較高的擊穿電壓BV和良好的安全耐久性。
[0003]場效應(yīng)晶體管諸如MOSFET、JFET, DMOS等通常制作于半導(dǎo)體襯底上，并且具有有效單元區(qū)域和邊緣區(qū)域。有效單元區(qū)域至少包括一個(gè)場效應(yīng)晶體管單元，具有柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)，并可以通過柵區(qū)控制源區(qū)和漏區(qū)之間的導(dǎo)電溝道區(qū)以控制場效應(yīng)晶體管的工作狀態(tài)，例如導(dǎo)通或關(guān)斷。邊緣區(qū)域應(yīng)至少包括一個(gè)隔離單元，實(shí)現(xiàn)有效單元區(qū)域與邊緣區(qū)域的隔離，阻斷邊緣區(qū)域至有效單元區(qū)域的漏電通路，并改善場效應(yīng)晶體管的反向擊穿電壓(即，場效應(yīng)晶體管在關(guān)斷狀態(tài)下能夠承受的最大漏源電壓)。增加有效單元區(qū)域中場效應(yīng)晶體管單元的數(shù)目有助于增大場效應(yīng)晶體管的電流處理能力，以及降低導(dǎo)通電阻Rdsw。改善邊緣區(qū)域中隔離單元的隔離和耐壓性能有助于提高場效應(yīng)晶體管的反向擊穿電壓和安全耐久性。
[0004]通常，可以在邊緣區(qū)域中制作保護(hù)環(huán)作為隔離單元。保護(hù)環(huán)的導(dǎo)電類型與襯底的導(dǎo)電類型相反。然而保護(hù)環(huán)占用面積較大，對(duì)于一定面積的晶圓，這意味著邊緣區(qū)域面積增大，而有效單元區(qū)域面積降低，導(dǎo)致可制作場效應(yīng)晶體管單元的數(shù)目減少。這樣不僅場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)通性能降低，而保護(hù)環(huán)的隔離能力也并不理想。另外，制作保護(hù)環(huán)需要使用額外的離子注入掩膜，增加了制造復(fù)雜度和成本。
[0005]還可以采用溝槽隔離單元代替保護(hù)環(huán)。例如，圖1示出了一種溝槽柵場效應(yīng)晶體管10的縱向剖面示意圖。該場效應(yīng)晶體管10形成于N型半導(dǎo)體襯底101上，包括有效單元區(qū)域102和邊緣區(qū)域103。有效單元區(qū)域102中制作有晶體管單元，每個(gè)晶體管單元具有溝槽柵104、N+型源區(qū)105和P體區(qū)106，半導(dǎo)體襯底101作為漏區(qū)，溝槽柵104通過形成于溝槽底部和側(cè)壁的柵氧化層與源區(qū)105、體區(qū)106和襯底101隔離。各溝槽柵104之間相互電連接，圖1中以相互連接的虛線示意這種電連接關(guān)系。邊緣區(qū)域103中制作有溝槽柵接觸107，與溝槽柵104電耦接(仍以虛線示意這種電耦接關(guān)系)并具有比溝槽柵104更寬的橫向?qū)挾龋员愀菀着c柵電極108接觸，從而將溝槽柵104耦接至柵電極108。邊緣區(qū)域103中還制作有多個(gè)溝槽型隔離單元109以保護(hù)有效單元區(qū)域102中的晶體管單元，每個(gè)溝槽型隔離單元109具有與溝槽柵104相同或相似的結(jié)構(gòu)，也通過覆蓋溝槽底部和側(cè)壁的氧化層與體區(qū)106和襯底101隔離。然而，圖1所示的溝槽型隔離單元109雖然可以起到比保護(hù)環(huán)較好的隔離的作用，但是仍存在一些問題。圖2示意出了圖1中場效應(yīng)晶體管10處于關(guān)斷狀態(tài)且漏區(qū)101和源區(qū)105之間施加較高的漏源電壓時(shí)的局部等勢(shì)線分布圖(例如對(duì)應(yīng)于圖1中BB’示意的局部區(qū)域)。由圖2可見，在場效應(yīng)晶體管10的關(guān)斷狀態(tài)并且漏區(qū)101和源區(qū)105之間施加較高的漏源電壓時(shí)，多個(gè)懸浮的溝槽型隔離單元109中最靠近有效單元區(qū)域102的那個(gè)溝槽型隔離單元109 (最左側(cè)的溝槽型隔離單元109)的左側(cè)會(huì)有較強(qiáng)的電場分布(如圖2中由虛線框框起的部分，等勢(shì)線分布比較密集)。這一強(qiáng)電場區(qū)域使最左側(cè)的溝槽型隔離單元109需要承受較大的電壓，很容易引起場效應(yīng)晶體管10的反向擊穿電壓漂移，甚至導(dǎo)致溝槽型隔離單元109的側(cè)壁氧化層被擊穿。一旦該側(cè)壁氧化層被擊穿，場效應(yīng)晶體管10將受損。因此，最左側(cè)的溝槽型隔離單元109左側(cè)強(qiáng)電場區(qū)域的存在會(huì)導(dǎo)致場效應(yīng)晶體管10的反向擊穿電壓漂移或降低而不能達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。另外，在使用過程中，場效應(yīng)晶體管10最左側(cè)的溝槽型隔離單元109可能長期反復(fù)承受較強(qiáng)的電壓，因而可靠性和耐用度也會(huì)縮減，影響場效應(yīng)晶體管10的使用壽命。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的一個(gè)或多個(gè)問題，本公開的實(shí)施例提供一種場效應(yīng)晶體管、用于場效應(yīng)晶體管的邊緣結(jié)構(gòu)及其制造方法。
[0007]在本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提出了一種場效應(yīng)晶體管，包括:具有有效單元區(qū)域和邊緣區(qū)域的襯底，所述邊緣區(qū)域位于所述有效單元區(qū)域的外圍；多個(gè)晶體管單元，形成于襯底的所述有效單元區(qū)域中，其中每個(gè)晶體管單元包括漏區(qū)、柵區(qū)、有效體區(qū)和源區(qū)，所述源區(qū)位于所述有效體區(qū)中，且與所述柵區(qū)橫向相鄰地形成于所述柵區(qū)的兩側(cè)，所述漏區(qū)和源區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型，所述有效體區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型；多個(gè)懸浮體區(qū)，形成于襯底的所述邊緣區(qū)域中，具有所述第二導(dǎo)電類型；以及多個(gè)隔離單元，形成于襯底的所述邊緣區(qū)域中，由所述邊緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)向所述邊緣區(qū)域的外側(cè)方向依次排布并且該多個(gè)隔離單元與所述多個(gè)懸浮體區(qū)平行交錯(cuò)排布。
[0008]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例每個(gè)隔離單元可以包括第一型溝槽，該第一型溝槽的側(cè)壁和底部布滿介電層，布滿該介電層的該第一型溝槽填充有第一導(dǎo)電側(cè)墻、第二導(dǎo)電側(cè)墻和隔離介電層，其中該第一導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的內(nèi)側(cè)壁形成，該第二導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的外側(cè)壁形成，并且該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻之間具有空隙，所述隔離介電層填滿該空隙將該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻隔開；并且每個(gè)隔離單元可以進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型的保護(hù)環(huán)區(qū)，該保護(hù)環(huán)區(qū)形成于半導(dǎo)體襯底中，并且位于每個(gè)隔離單元的所述第一型溝槽的底部下方。
[0009]在本實(shí)用新型的另一方面，提出了一種場效應(yīng)晶體管的邊緣結(jié)構(gòu)，形成于所述場效應(yīng)晶體管的邊緣區(qū)域中，該邊緣結(jié)構(gòu)可以包括:多個(gè)懸浮體區(qū)；以及多個(gè)隔離單元，由所述邊緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)向所述邊緣區(qū)域的外側(cè)方向依次排布并且該多個(gè)隔離單元與所述多個(gè)懸浮體區(qū)平行交錯(cuò)排布；其中:每個(gè)隔離單元包括第一型溝槽，該第一型溝槽的側(cè)壁和底部布滿介電層，布滿該介電層的該第一型溝槽填充有第一導(dǎo)電側(cè)墻、第二導(dǎo)電側(cè)墻和隔離介電層，其中該第一導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的內(nèi)側(cè)壁形成，該第二導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的外側(cè)壁形成，并且該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻之間具有空隙，所述隔離介電層填滿該空隙將該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻隔開；每個(gè)隔離單元進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型的保護(hù)環(huán)區(qū)，該保護(hù)環(huán)區(qū)形成于半導(dǎo)體襯底中，并且位于每個(gè)隔離單元的所述第一型溝槽的底部下方。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型各實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管的邊緣結(jié)構(gòu)不僅能很好的將邊緣區(qū)域與有效單元區(qū)域隔離，以保護(hù)有效單元區(qū)域中的晶體管單元不受邊緣區(qū)域載流子的影響，而且具有降低的邊緣區(qū)域面積和制造成本，并解決了槽型隔離單元易于擊穿的問題，提升了反向擊穿電壓和其工作穩(wěn)定性。。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]下面的附圖有助于更好地理解接下來對(duì)本公開不同實(shí)施例的描述。這些附圖并非按照實(shí)際的特征、尺寸及比例繪制，而是示意性地示出了本公開一些實(shí)施方式的主要特征。這些附圖和實(shí)施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本公開的一些實(shí)施例。為簡明起見，不同附圖中相同或類似的組件或結(jié)構(gòu)采用相同或相似的附圖標(biāo)記示意。
[0012]圖1示出了一種溝槽柵場效應(yīng)晶體管10的縱向剖面示意圖；
[0013]圖2示出了圖1中場效應(yīng)晶體管10處于關(guān)斷狀態(tài)且施加較高的漏源電壓時(shí)的局部等勢(shì)線分布示意圖；
[0014]圖3示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管20的縱向剖面示意圖；
[0015]圖4示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于圖3中所示場效應(yīng)晶體管20的局部平面俯視不意圖；
[0016]圖5示出了圖3中場效應(yīng)晶體管20處于關(guān)斷狀態(tài)且施加較高的漏源電壓時(shí)的局部等勢(shì)線分布示意圖；
[0017]圖6示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管30的縱向剖面示意圖；
[0018]圖7示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于圖6中所示場效應(yīng)晶體管30的局部平面俯視不意圖；
[0019]圖8A至SG示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的制造場效應(yīng)晶體管的方法中部分階段的流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面將參照附圖詳細(xì)說明本公開的一些實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，并非要限制本公開的范圍。此外，在以下說明中省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要的混淆本公開的概念。
[0021]在接下來的說明中，一些具體的細(xì)節(jié)，例如實(shí)施例中的具體電路結(jié)構(gòu)、器件結(jié)構(gòu)、工藝步驟以及這些電路、器件和工藝的具體參數(shù)，都用于對(duì)本公開的實(shí)施例提供更好的理解。本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細(xì)節(jié)或者與其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本公開的實(shí)施例也可以被實(shí)現(xiàn)。
[0022]在本公開的說明書及權(quán)利要求書中，若采用了諸如“左、右、內(nèi)、外、前、后、上、下、頂、之上、底、之下”等一類的詞，均只是為了便于描述，而不表示組件/結(jié)構(gòu)的必然或永久的相對(duì)位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解這類詞在合適的情況下是可以互換的，例如，以使得本公開的實(shí)施例可以在不同于本說明書描繪的方向下仍可以運(yùn)作。在本公開的上下文中，將一層/元件稱作位于另一層/元件“上”時(shí)，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。此外，“耦接”一詞意味著以直接或者間接的電氣的或者非電氣的方式連接?！耙粋€(gè)/這個(gè)/那個(gè)”并不用于特指單數(shù)，而可能涵蓋復(fù)數(shù)形式?！霸凇瓋?nèi)”可能涵蓋“在……內(nèi)/上”。在本公開的說明書中，若采用了諸如“根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例”、“在一個(gè)實(shí)施例中”等用語并不用于特指在同一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)然也可能是同一個(gè)實(shí)施例中。若采用了諸如“在另外的實(shí)施例中”、“根據(jù)本公開的不同實(shí)施例”、“根據(jù)本公開另外的實(shí)施例”等用語，也并不用于特指提及的特征只能包含在特定的不同的實(shí)施例中。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在本公開說明書的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例中公開的各具體特征、結(jié)構(gòu)或者參數(shù)、步驟等可以以任何合適的方式組合。除非特別指出，“或”可以涵蓋“和/或”的意思。若“晶體管”的實(shí)施例可以包括“場效應(yīng)晶體管”或者“雙極結(jié)型晶體管”，則“柵極/柵區(qū)”、“源極/源區(qū)”、“漏極/漏區(qū)”分別可以包括“基極/基區(qū)”、“發(fā)射極/發(fā)射區(qū)”、“集電極/集電區(qū)”，反之亦然。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解以上對(duì)各用詞的說明僅僅提供一些示例性的用法，并不用于限定這些詞。
[0023]在本說明書中，用“ + ”和來描述摻雜區(qū)的相對(duì)濃度，但這并不用于限制摻雜區(qū)的濃度范圍，也不對(duì)摻雜區(qū)進(jìn)行其他方面的限定。例如，下文中描述為N+或『的摻雜區(qū)，亦可以稱為N型摻雜區(qū)，描述為P+或P-的摻雜區(qū)，亦可以稱為P型摻雜區(qū)。
[0024]圖3示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管20的局部縱向剖面示意圖。圖4示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于圖3中所示場效應(yīng)晶體管20的局部平面俯視示意圖。需要說明的是，圖3和圖4僅示意出了場效應(yīng)晶體管20的整個(gè)晶片的一部分以方便理解和說明，可以認(rèn)為圖3中的縱向剖面示意圖對(duì)應(yīng)于圖4中AA’剖面線所示的部分。下面結(jié)合圖3和圖4對(duì)根據(jù)本公開實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管20進(jìn)行說明。
[0025]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，場效應(yīng)晶體管20形成于襯底203上。該襯底203具有第一導(dǎo)電類型(例如，圖3中示意為N型)，并可能包括具有較重?fù)诫s濃度(例如，圖2中示意為N+摻雜)的基底部分2031和具有較輕摻雜濃度(例如，圖2中示意為N -摻雜)的外延層部分2032。然而，本公開不限于此。襯底203可以包括硅(Si)等半導(dǎo)體材料，鍺硅(SiGe)等化合物半導(dǎo)體材料，或者絕緣體上硅(SOI)等其他形式的襯底。
[0026]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，襯底203可以劃分為有效單元區(qū)域21和邊緣區(qū)域22，該邊緣區(qū)域22位于有效單元區(qū)域21的外圍(參見圖3、圖4的示意)。然而，本公開不限于此。這里需要注意的是，圖3、圖4中對(duì)于有效單元區(qū)域21和邊緣區(qū)域22的劃分僅僅是示意性的，并不表示它們的確切邊界。
[0027]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，場效應(yīng)晶體管2O可以包括至少一個(gè)晶體管單元201(圖3中示意為多個(gè)MOSFET單元201)和多個(gè)隔離單元202。這里的“多個(gè)”并不用于特指復(fù)數(shù)的多于一個(gè)，而是可以包括“一個(gè)”。晶體管單元201形成于有效單元區(qū)域21中，可以包括漏區(qū)(203)、柵區(qū)205、和源區(qū)206。在圖2示出的示例性實(shí)施例中，晶體管單元201被配置為垂直型晶體管單元，襯底203的基底部分2031可以用作晶體管單元201 (例如MOSFET單元)的漏區(qū)。源區(qū)206與柵區(qū)205橫向相鄰地形成于柵區(qū)205的兩側(cè)，具有所述第一導(dǎo)電類型，并且具有相對(duì)較重的摻雜濃度(例如，圖3中示意為N+摻雜)。
[0028]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，如圖3示意，柵區(qū)205可以為槽型柵區(qū)(圖3中示意了出了多個(gè)槽型柵區(qū)205)。每個(gè)槽型柵區(qū)205可以包括從半導(dǎo)體襯底203的頂面SI (圖3中用點(diǎn)劃線表示該頂面的橫截面切割線)開口在半導(dǎo)體襯底203中形成的柵溝槽2051。柵溝槽2051包括形成于其中的柵介電層2052和柵導(dǎo)電層2053,所述柵介電層2052布滿柵溝槽2051的側(cè)壁和底面，將柵導(dǎo)電層2053與襯底203隔離開。柵導(dǎo)電層2053填充滿布有柵介電層2052的該柵溝槽2051。每個(gè)柵溝槽2051可以具有柵溝槽寬度W2和柵溝槽深度D2。圖3示意的縱向剖面示意圖中，多個(gè)槽型柵區(qū)205實(shí)質(zhì)上相互電氣耦接，圖3中以相互連接的虛線示意這種電氣耦接關(guān)系，參考圖4的平面俯視圖可以更好的理解。圖4示例性地示出了多個(gè)晶體管單元201的槽型柵區(qū)205 (為簡明，圖4中僅示出了槽型柵區(qū)205的柵導(dǎo)電層2053)之間的一種相互連接形式，呈閉合方格網(wǎng)狀。但本公開的實(shí)施例并不限于此。在其它實(shí)施例中，多個(gè)晶體管單元201的槽型柵區(qū)205之間還可以具有其它相互連接形式，t匕如呈帶狀。
[0029]本公開中，橫向指與半導(dǎo)體襯底203的頂面SI的橫截面切割線平行的方向，縱向指與半導(dǎo)體襯底203的頂面SI垂直的方向。寬度指橫向測(cè)量的距離。深度指縱向測(cè)量的距離。
[0030]根據(jù)圖3示出的示例性實(shí)施例，多個(gè)隔離單元202形成于邊緣區(qū)域22中，由該邊緣區(qū)域22的內(nèi)側(cè)(靠近有效單元區(qū)域21的一側(cè))向該邊緣區(qū)域22的外側(cè)(遠(yuǎn)離有效單元區(qū)域21的一側(cè))方向依次排布。根據(jù)圖3的示意，每個(gè)隔離單元202包括從半導(dǎo)體襯底203的頂面SI (圖3中用點(diǎn)劃線表示該頂面的橫截面切割線)開口在半導(dǎo)體襯底203中形成的隔離溝槽2021。每個(gè)隔離溝槽2021包括布滿該隔離溝槽2021的側(cè)壁和底部的介電層2022。布有該介電層2022的每個(gè)隔離溝槽2021可以進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024，其中該第一導(dǎo)電側(cè)墻2023緊鄰隔離溝槽2021的內(nèi)側(cè)壁(例如，圖3的縱向剖面圖中每個(gè)隔離溝槽2021的左側(cè)壁)形成，該第二導(dǎo)電側(cè)墻2024緊鄰隔離溝槽2021的外側(cè)壁(例如，圖3的縱向剖面圖中每個(gè)隔離溝槽2021的右側(cè)壁)形成，并且該第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024之間具有空隙，將該第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024隔開。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)隔離溝槽2021還可以包括隔離介電層2025，該隔離介電層2025填充所述第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024之間的空隙。每個(gè)隔離溝槽2021可以具有隔離溝槽寬度Wl和隔離溝槽深度Dl。每個(gè)隔離溝槽2021的隔離溝槽寬度Wl均大于柵溝槽寬度W2。隔離溝槽深度Dl可以與柵溝槽深度D2相同，也可以不同。這里的“內(nèi)側(cè)”可以指在位置上更靠近有效單元區(qū)域21的一側(cè)，“外側(cè)”可以指在位置上更遠(yuǎn)離有效單元區(qū)域21的一側(cè)。參考圖4的平面俯視圖可以更好的理解隔離單元202的排布方式。為簡明且便于理解圖4僅示出了每個(gè)隔離單元202的第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024。
[0031]每個(gè)隔離單元202還可以進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型(例如圖3中示意為P型)的保護(hù)環(huán)區(qū)2026，該保護(hù)環(huán)區(qū)2026形成于半導(dǎo)體襯底203中(例如圖3中示意為形成于外延層2023中)，并且位于每個(gè)隔離單元202的隔離溝槽2021的底部下方。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖3示意，每個(gè)隔離單元202的保護(hù)環(huán)區(qū)2026與相應(yīng)的隔離溝槽2021的底部接觸。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)隔離單元202的保護(hù)環(huán)區(qū)2026位于相應(yīng)的隔離溝槽2021的底部中央?yún)^(qū)域的下方。該第二導(dǎo)電類型與所述第一導(dǎo)電類型相反。
[0032]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，仍參考圖3，場效應(yīng)晶體管20還可以進(jìn)一步包括形成于襯底203中的體區(qū)204，具有所述第二導(dǎo)電類型(例如:圖3中示意為P型)。體區(qū)204位于襯底203的上表面SI以下并且靠近該上表面SI的區(qū)域。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該可以理解，體區(qū)204可以通過在襯底203(圖3示意為在襯底203的外延層部分2032)中注入具有所述第二導(dǎo)電類型的離子形成，體區(qū)204通常具有相對(duì)較輕的摻雜濃度。在一個(gè)實(shí)施例中，體區(qū)204具有從上表面SI至襯底203內(nèi)部的體區(qū)深度D4。該體區(qū)深度D4小于隔離溝槽深度Dl和柵溝槽深度D2。因而，在有效單元區(qū)域21，體區(qū)204被柵溝槽2051分隔為多個(gè)有效體區(qū)2041。在邊緣區(qū)域22，體區(qū)204被隔離溝槽分隔為多個(gè)懸浮體區(qū)2042。有效體區(qū)2041用作晶體管單元201的體區(qū)，源區(qū)206位于有效體區(qū)2041中，有效體區(qū)2041與源區(qū)206 —起耦接至場效應(yīng)晶體管20的源電極。位于邊緣區(qū)域22中的懸浮體區(qū)2042則不有意耦接任何電勢(shì)(例如:該懸浮體區(qū)2042不與場效應(yīng)晶體管20的源電極、柵電極及漏電極等耦接)，即其具有懸浮電勢(shì)，處于電懸浮狀態(tài)。這樣，在場效應(yīng)晶體管20關(guān)斷且漏源承受電壓時(shí)，多個(gè)隔離單元202可以起到良好的阻止載流子由邊緣區(qū)域22注入有效單元區(qū)域21的作用，從而保護(hù)晶體管單元201不受損，而且可以有效防止漏區(qū)203到源區(qū)206形成通路，改善場效應(yīng)晶體管20的反向擊穿電壓。
[0033]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，場效應(yīng)晶體管20可以進(jìn)一步包括耦接所述柵區(qū)205的柵極金屬207和耦接所述源區(qū)206的源極金屬208分別作為場效應(yīng)晶體管20的柵電極和源電極。在圖3和圖4示意的實(shí)施例中，源極金屬208位于所述襯底203的有效單元區(qū)域21上方，柵極金屬207位于所述襯底203的邊緣區(qū)域22上方。源極金屬208和柵極金屬207之間具有隔離間隙(參見圖4示意的俯視平面圖)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)有效晶體管單元201的有效體區(qū)2041和源區(qū)206均電氣耦接至所述源電極(例如圖3中的源極金屬208)。每個(gè)有效晶體管單元201的柵區(qū)205電氣耦接至所述柵電極(例如圖3中的柵極金屬 207)。
[0034]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，晶體管單元201的柵區(qū)205可以通過槽型柵總線單元209與所述柵極金屬207耦接。參考圖3和圖4的示意，場效應(yīng)晶體管20還可以進(jìn)一步包括至少一個(gè)槽型柵總線單元209(圖3的剖面圖中僅示意出了一個(gè)，然而本公開并不限于此)，形成于邊緣區(qū)域22中。在該邊緣區(qū)域22中，槽型柵總線單元209位于比所述多個(gè)隔離單元202中最內(nèi)側(cè)的隔離單元202 (以下稱該最內(nèi)側(cè)的隔離單元202為起始隔離單元202)更內(nèi)側(cè)的位置，即槽型柵總線單元209比所述起始隔離單元202更靠近有效單元區(qū)域21或者晶體管單元201。在一個(gè)實(shí)施例中，槽型柵總線單元209與槽型柵區(qū)205類似，可以包括從半導(dǎo)體襯底203的頂面SI開口在半導(dǎo)體襯底203中形成的總線溝槽2091。總線溝槽2091可以包括布滿該總線溝槽2091的側(cè)壁和底部的總線介電層2092和填充滿該總線溝槽2091的總線導(dǎo)電層2093，所述總線介電層2092將總線導(dǎo)電層2093與襯底203和體區(qū)204隔離開。在一個(gè)實(shí)施例中，槽型柵總線單元209與槽型柵區(qū)205在襯底203中相互連接，圖3中以相互連接的虛線示意這種電連接關(guān)系。在一個(gè)實(shí)施例中，總線溝槽2091具有總線溝槽寬度W3和總線溝槽深度D3。槽型柵總線單元209 —般具有比槽型柵區(qū)205相對(duì)較寬的橫向?qū)挾?，即總線溝槽寬度W3大于柵溝槽寬度W2 (W3>W2)，以易于通過層間通孔(例如，圖3中示意的通孔2111)與柵極金屬207接觸，從而將柵區(qū)205與柵電極207電氣耦接。參考圖4的平面俯視圖可以更好的理解柵結(jié)構(gòu)(例如包括柵區(qū)205，柵總線單元209以及柵電極207)的連接關(guān)系。為簡明且便于理解圖4僅示出了柵導(dǎo)電層2053、總線導(dǎo)電層2093和通孔2111，而將柵結(jié)構(gòu)的其它構(gòu)件省略。應(yīng)當(dāng)注意圖4示意出了不止一個(gè)柵總線單元209(例如示出了多個(gè)柵總線單元209的總線導(dǎo)電層2093)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖3中對(duì)于柵區(qū)205以及柵總線單元209等有關(guān)柵結(jié)構(gòu)的表示均是示意性的，圖3和圖4的剖面和平面對(duì)應(yīng)關(guān)系也是示意性的，并不用于對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行精確具體的限定。事實(shí)上，柵區(qū)205以及槽型柵總線單元209的結(jié)構(gòu)和排布方式以及它們間的相互連接關(guān)系并不限于圖3所示以及以上基于圖3所描述的。在其它實(shí)施例中，柵區(qū)205與柵總線單元209還可以采用其它連接方式。
[0035]根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)隔離溝槽2021的隔離溝槽寬度Wl還可以進(jìn)一步大于每個(gè)總線溝槽2091的總線溝槽寬度W3 (ffl>W3)，以便在每個(gè)隔離溝槽2021中更容易形成第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024。這樣還有益于調(diào)節(jié)第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024之間的空隙的位置和尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)環(huán)區(qū)2026可以通過第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024之間的空隙向襯底203中注入第二導(dǎo)電類型的離子形成，因而調(diào)節(jié)該空隙的位置和尺寸使得調(diào)節(jié)保護(hù)環(huán)區(qū)2026的位置和尺寸成為可能。雖然在圖3的示例中，將隔離溝槽深度Dl、柵溝槽深度D2和總線溝槽深度D3示意為大致相等，然而在其它實(shí)施例中，隔離溝槽深度D1、柵溝槽深度D2和總線溝槽深度D3也可以不相等。在一個(gè)實(shí)施例中，柵導(dǎo)電層2053總線導(dǎo)電層2093、第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024的材料可以相同，例如均為摻雜的多晶娃，也可以不同，并可以為其它導(dǎo)電材料。同樣，介電層2022、總線介電層2092以及柵介電層2052的材料也可以相同，例如均為硅氧化物，也可以不同，并可以為其它介電材料。
[0036]根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，仍參考圖3，場效應(yīng)晶體管20還可以進(jìn)一步包括層間介電層210,位于金屬層(例如源極金屬208和柵極金屬207)和襯底203之間,用于防止源極金屬208與柵區(qū)205之間的短接以及柵極金屬207與源區(qū)206之間的短接。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)隔離溝槽2021中的隔離介電層2025具有與層間介電層210相同的材質(zhì)。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，柵極金屬207可以通過形成于層間介電層210中的多個(gè)第一通孔2111耦接至柵總線單元209，例如柵極金屬207通過多個(gè)第一通孔2111電連接至總線導(dǎo)電層2093，從而通過柵總線單元電耦接晶體管單元201的柵區(qū)205。類似地，源極金屬208可以通過形成于層間介電層210中的多個(gè)第二通孔2112耦接至源區(qū)206，例如:源極金屬208可以延伸穿過多個(gè)第二通孔2112直至與源區(qū)206和有效體區(qū)2041接觸。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，這里的“多個(gè)”并不用于特指多于一個(gè)，而是可以包含一個(gè)的意思。在一個(gè)實(shí)施例中，所述柵極金屬207還橫向延伸以基本上覆蓋起始隔離單元202的隔離溝槽2021。在一個(gè)實(shí)施例中，場效應(yīng)晶體管20還可以包括漏電極(例如漏極金屬)直接形成于半導(dǎo)體襯底203的下表面并與基底部分2031 (漏區(qū))電接觸。
[0037]根據(jù)本公開以上參考圖3和圖4描述的各實(shí)施例，場效應(yīng)晶體管20的隔離單元202可以有效阻止從邊緣區(qū)域22至有效單元區(qū)域21的載流子泄漏，從而切斷邊緣區(qū)域22至有效單元區(qū)域21的不期望的泄漏路徑，以保護(hù)晶體管單元201不被邊緣區(qū)域22中的載流子影響。對(duì)于每個(gè)隔離單元202，介電層2022的厚度相對(duì)較薄，例如可以同柵介電層2052和/或總線介電層2092的厚度一樣。每個(gè)隔離單元202中的隔離介電層2025相較于介電層2022具有相對(duì)較厚的厚度。隔離介電層2025的厚度可以通過調(diào)節(jié)第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024之間的空隙的尺寸調(diào)節(jié)，也可以通過調(diào)節(jié)隔離溝槽2021的隔離溝槽寬度Wl調(diào)節(jié)。與僅采用保護(hù)環(huán)作為邊緣區(qū)域的隔離單元的場效應(yīng)晶體管相比，根據(jù)本公開各實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管20具有更小的邊緣區(qū)域面積。場效應(yīng)晶體管20的制造成本也相對(duì)降低，由于本公開中形成保護(hù)環(huán)區(qū)2026時(shí)進(jìn)行離子注入可以采用第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024作掩蔽，因而至少可以節(jié)省一層用于形成保護(hù)環(huán)時(shí)離子注入所需的掩膜層。與圖1中示意的場效應(yīng)晶體管10相比，根據(jù)本公開各實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管20在關(guān)斷狀態(tài)下且在漏區(qū)2031和源區(qū)206之間施加較高的漏源電壓(例如30V)時(shí)，該漏源電壓降在每個(gè)隔離單元202的介電層2022和相對(duì)較厚的隔離介電層2025上。因此，相對(duì)于場效應(yīng)晶體管10中槽型隔離單元109的側(cè)壁氧化層而言，在相同的摻雜濃度和擊穿電壓要求下，每個(gè)隔離單元202的介電層2022所承受的電場強(qiáng)度/電壓相對(duì)較低。并且每個(gè)隔離單元202的位于隔離溝槽2021底部下方的保護(hù)環(huán)區(qū)2026可以進(jìn)一步降低隔離溝槽2021的側(cè)壁和底部附近的電場強(qiáng)度。
[0038]圖5示意出了圖3中場效應(yīng)晶體管20處于關(guān)斷狀態(tài)且漏區(qū)203和源區(qū)206之間施加較高的漏源電壓(例如30V)時(shí)的局部等勢(shì)線分布示意圖(例如對(duì)應(yīng)于圖3中BB’示意的局部區(qū)域)。由圖5可見，起始隔離單元202的隔離溝槽2021左側(cè)壁附近(如圖5中由虛線框起的部分)的等勢(shì)線分布相對(duì)疏松(與圖2中最內(nèi)側(cè)的槽型隔離單元109的左側(cè)壁附近的等勢(shì)線分布形成鮮明對(duì)比)。因此，起始隔離單元202的隔離溝槽2021左側(cè)壁附近的電場強(qiáng)度降低，從而降低了起始槽型隔離單元202被擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，使得場效應(yīng)晶體管20具有的反向擊穿電壓得以提高并且不易發(fā)生反向擊穿電壓漂移。因而場效應(yīng)晶體管20具有較強(qiáng)的工作穩(wěn)定性。
[0039]圖6示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管30的縱向剖面示意圖。為了簡明且便于理解，圖6實(shí)施例中示意的場效應(yīng)晶體管30的那些功能上與場效應(yīng)晶體管20的組件或結(jié)構(gòu)沿相同或類似的組件或結(jié)構(gòu)沿用了相同的附圖標(biāo)記。除特別說明，不再對(duì)這些相同或類似的組件或結(jié)構(gòu)的相互位置和/或者連接關(guān)系進(jìn)行贅述。參考圖6，場效應(yīng)晶體管30中，所述至少一個(gè)槽型柵總線單元209的總線溝槽2091與起始槽型隔離單元202的隔離溝槽2021相連接，以使總線導(dǎo)電層2093與該起始隔離溝槽2021中的第一導(dǎo)電側(cè)墻2023電氣耦接。在一個(gè)實(shí)施例中，所述總線溝槽2091可以通過橫向槽型連接部31與該起始隔離溝槽2021連接，該橫向槽型連接部31可以具有與所述柵溝槽2051或總線溝槽2091相同的結(jié)構(gòu)。圖7示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的對(duì)應(yīng)于圖6中所示場效應(yīng)晶體管30的局部平面俯視示意圖。需要說明的是，圖6和圖7僅示意出了場效應(yīng)晶體管30的整個(gè)晶片的一部分以方便理解和說明，可以認(rèn)為圖6中的縱向剖面示意圖對(duì)應(yīng)于圖7中AA’剖面線所示的部分。為簡明且便于理解，圖7僅示意出了柵導(dǎo)電層2053、總線導(dǎo)電層2093、橫向槽型連接部31、第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和第二導(dǎo)電側(cè)墻2024。
[0040]在圖6和圖7示意的實(shí)施例中，由于所述起始隔離槽型2021的第一導(dǎo)電側(cè)墻2023與所述至少一個(gè)柵總線溝槽2091的總線導(dǎo)電層2093電耦接，因而該起始隔離溝槽2021事實(shí)上被電耦接至所述柵區(qū)205。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)場效應(yīng)晶體管30關(guān)斷且漏區(qū)203與源區(qū)206之間施加漏源電壓時(shí)，柵區(qū)205事實(shí)上耦接參考地電勢(shì)。因此，這種情況下，對(duì)于圖6和圖7實(shí)施例示意的場效應(yīng)晶體管30，起始隔離溝槽2021不再懸浮而是耦接參考地電勢(shì)，從而進(jìn)一步降低了每個(gè)隔離溝槽2021的側(cè)壁和底部附近的電場強(qiáng)度。每個(gè)隔離溝槽2021的介電層2022被擊穿的可能性進(jìn)一步降低，使得場效應(yīng)晶體管30的反向擊穿電壓進(jìn)一步提高并且不易發(fā)生反向擊穿電壓漂移。因而場效應(yīng)晶體管30的工作穩(wěn)定性進(jìn)一步提升。
[0041]以上基于圖3至圖7對(duì)根據(jù)本公開各實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管(例如20、30)進(jìn)行了說明，雖然在上述說明中，場效應(yīng)晶體管示例性地包括垂直型溝槽柵MOSFET晶體管單元201，與邊緣區(qū)域22中的邊緣結(jié)構(gòu)一起形成于襯底203中。然而上述對(duì)本公開各實(shí)施例的示例性說明并不用于對(duì)本公開進(jìn)行限定，根據(jù)本公開變形實(shí)施例及實(shí)施方式的場效應(yīng)晶體管還可以包括其它類型的晶體管單元201，例如雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(DMOS)單元、結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)單元等代替前述各實(shí)施例中的MOSFET晶體管單元201與所述邊緣結(jié)構(gòu)一起形成于襯底203中。而且，晶體管單元201不僅僅局限于以上說明的垂直型溝槽柵晶體管單元，也可以是橫向晶體管單元或者平面柵晶體管單元。
[0042]根據(jù)本公開各實(shí)施例及其變形實(shí)施方式的場效應(yīng)晶體管的有益效果不應(yīng)該被認(rèn)為僅僅局限于以上對(duì)各實(shí)施例的描述中所提及的。根據(jù)本公開各實(shí)施例的提及及其它未提及的有益效果可以通過閱讀本公開的詳細(xì)說明及研究各實(shí)施例的附圖被更好地理解。
[0043]圖8A至8G示出了根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的制造場效應(yīng)晶體管(例如20或30)的方法中部分階段的流程示意圖。
[0044]參考圖8A,提供具有第一導(dǎo)電類型(例如:圖8A的實(shí)施例中不意為N型)的半導(dǎo)體襯底203。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，該半導(dǎo)體襯底203可能包括摻雜濃度較重(例如:圖8A的實(shí)施例中示意為N+摻雜)的基底部分2031和摻雜濃度相對(duì)較輕(例如:圖8A的實(shí)施例中示意為N_摻雜)的外延層部分2032。該半導(dǎo)體襯底203可以劃分為有效單元區(qū)域21和邊緣區(qū)域22 (可以參見圖4和圖7的示意)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖8A-8G僅示意出了場效應(yīng)晶體管20的整個(gè)晶片的一部分在制作過程中的剖面示意圖，可以認(rèn)為圖8A-8G中的縱向剖面示意圖對(duì)應(yīng)于圖4中AA’剖面線所示的部分。
[0045]接下來參考圖8B，在半導(dǎo)體襯底203的有效單元區(qū)域21中形成柵溝槽2051，用于制作晶體管單元201的柵區(qū)205。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，形成該柵溝槽2051的步驟可以包括:在半導(dǎo)體襯底203上形成掩膜層，并以需要形成的柵區(qū)205的圖案為參考對(duì)掩膜層構(gòu)圖，露出襯底203的用于制造柵區(qū)205的部分；以構(gòu)圖后的掩膜層作掩蔽，對(duì)襯底203構(gòu)圖(例如通過刻蝕襯底203)在有效單元區(qū)域21中形成柵溝槽2051。圖8B中示意出了多個(gè)柵溝槽2051，當(dāng)然根據(jù)柵溝槽2051的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需求而定，也包括一個(gè)的情況。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，在形成柵溝槽2051的同時(shí)，還可以在邊緣區(qū)域22中形成至少一個(gè)總線溝槽2091用于制作槽型柵總線單元209，以及多個(gè)隔離溝槽2021用于形成多個(gè)隔離單元202。如此可以節(jié)省工藝步驟。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在其它實(shí)施例中柵溝槽2051、總線溝槽2091和隔離溝槽2021也可以不在同一步驟形成。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，每個(gè)隔離溝槽2021可以具有隔離溝槽寬度Wl和隔離溝槽深度D1，每個(gè)柵溝槽2051可以具有柵溝槽寬度W2和柵溝槽深度D2，總線溝槽2091可以具有總線溝槽寬度W3和總線溝槽深度D3。在一個(gè)實(shí)施例中，總線溝槽寬度W3大于柵溝槽寬度W2，即W3>W2。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離溝槽寬度Wl大于柵溝槽寬度W2和總線溝槽寬度W3，及W1>W2且W1>W3。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離溝槽深度Dl、柵溝槽深度D2和總線溝槽深度D3基本相等，正如圖8B所示意，Dl?D2?D3。在其它實(shí)施例中隔離溝槽深度D1、柵溝槽深度D2和總線溝槽深度D3也可以不相等。
[0046]接下來參考圖SC，在柵溝槽2051的底部和側(cè)壁上形成覆蓋其底部和側(cè)壁的柵電介層2052。在一個(gè)實(shí)施例中，柵介電層2052可以通過熱氧化生長成硅氧化物形成。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，在形成柵介電層2052的同時(shí)，還可以在總線溝槽2091的側(cè)壁和底部形成總線介電層2092，并在每個(gè)隔離溝槽2021的底部和側(cè)壁形成介電層2022。這樣可以節(jié)約工藝步驟和生產(chǎn)成本。在這種情況下，柵介電層2052、總線介電層2092和介電層2022可以包括同一種隔離材料，例如均為通過熱氧化生長形成的硅氧化物。然而這并不用于對(duì)本公開進(jìn)行限定，在其它實(shí)施例中，柵介電層2052、總線介電層2092和介電層2022包括不同的介電材料，也可以不在同一工藝步驟同時(shí)形成。接下來仍參考圖8C，在柵溝槽2051和半導(dǎo)體襯底203的上表面SI上形成導(dǎo)電層(例如:多晶硅層)直至該導(dǎo)電層超過上表面SI設(shè)定的厚度，以便將柵溝槽2051充分填滿。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，在柵溝槽2051中填充導(dǎo)電層的同時(shí)，還在總線溝槽2091和每個(gè)隔離溝槽2021中填充該導(dǎo)電層，使總線溝槽2091充分填滿，而每個(gè)隔離溝槽2021被部分填充，如圖SC所示，每個(gè)隔離溝槽2021的中間部分未填滿。隔離溝槽2021可以被部分填充是因?yàn)槠涓綦x溝槽寬度Wl比柵溝槽2051和總線溝槽2091的寬度大。
[0047]接下來參考圖8D，去除超出半導(dǎo)體襯底203的上表面SI的導(dǎo)電層(例如通過多晶硅回蝕)以使半導(dǎo)體襯底203的上表面SI露出并平坦化，從而在每個(gè)柵溝槽2051中填滿獨(dú)立的柵導(dǎo)電層2053，并在總線溝槽2091中填滿獨(dú)立的總線導(dǎo)電層2093。在去除上表面SI上的半導(dǎo)電層的同時(shí)，位于每個(gè)隔離溝槽2021的中間部分的導(dǎo)電層也去除，從而在每個(gè)隔離溝槽2021中形成緊靠其內(nèi)側(cè)壁(例如圖8D中每個(gè)隔離溝槽的左側(cè)壁)的第一導(dǎo)電側(cè)墻2023和緊靠其外側(cè)壁(例如圖8D中每個(gè)隔離溝槽的右側(cè)壁)的第二導(dǎo)電側(cè)墻2024，并露出每個(gè)隔離溝槽2021的底部的中間部分。因而，每個(gè)隔離溝槽2021中的第一隔離側(cè)墻2023和第二隔離側(cè)墻2024由它們之間的空隙分開。在示出的實(shí)施例中，經(jīng)過圖8D示意的步驟后，實(shí)質(zhì)上已完成柵區(qū)205和槽型柵總線單元209的制作。圖示的多個(gè)槽型柵區(qū)205事實(shí)上由橫向的第一槽型柵連接部彼此電連接(圖8D中以虛線示意這種電連接關(guān)系)，該第一槽型柵連接部可以具有與柵區(qū)205和/或槽型柵總線單元209相同的結(jié)構(gòu)，并可采用相同的工藝步驟形成。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，在形成柵區(qū)205和柵總線單元209的同時(shí)，還形成多個(gè)第二槽型柵連接部，將所述多個(gè)槽型柵區(qū)205與柵總線單元209電連接(即，將柵導(dǎo)電層2053與總線導(dǎo)電層2093電連接，圖8D以虛線示意這種電連接關(guān)系)。該多個(gè)第二槽型柵連接部也可以具有與柵區(qū)205或者柵總線單元209相同的結(jié)構(gòu)，并在同樣的工藝步驟下形成。
[0048]接下來參考圖8E，在每個(gè)隔離溝槽2021的底部下方的半導(dǎo)體襯底203中(例如圖8E示意為在襯底的外延層2023中)形成保護(hù)環(huán)區(qū)2026，每個(gè)保護(hù)環(huán)區(qū)2026具有第二導(dǎo)電類型(例如圖8E示意為P型)。作為一個(gè)示例，每個(gè)保護(hù)環(huán)區(qū)2026可以通過從每個(gè)隔離溝槽2021的底部露出的中間部分(即從第一隔離側(cè)墻2023和第二隔離側(cè)墻2024之間的所述空隙)向襯底203中進(jìn)行第二導(dǎo)電類型的離子注入形成。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，仍參考圖8E，在形成保護(hù)環(huán)區(qū)2026的同時(shí)，可以自半導(dǎo)體襯底203的上表面SI向半導(dǎo)體襯底203中通過第二導(dǎo)電類型的離子注入形成體區(qū)204。該體區(qū)204具有體區(qū)深度D4，體區(qū)深度D4可以小于隔離溝槽深度Dl、柵溝槽深度D2和總線溝槽深度D3，即D4 < D1、D4< D2、D4 < D3。因而，柵溝槽2051將該體區(qū)204位于有效單元區(qū)域21中的部分分隔為多個(gè)有效體區(qū)2041，隔離溝槽2021則將該體區(qū)204位于邊緣區(qū)域22中的部分分隔為多個(gè)懸浮體區(qū)2042。根據(jù)本公開實(shí)施例的方法，進(jìn)行第二導(dǎo)電類型離子注入形成保護(hù)環(huán)區(qū)2026和體區(qū)204時(shí)無需采用額外的掩膜層遮擋，因而節(jié)省了工藝步驟和成本。
[0049]接下來參考圖8F，采用構(gòu)圖后的源區(qū)掩膜層(圖8F中未示出)作掩蔽，在所述半導(dǎo)體襯底203中進(jìn)行具有第一導(dǎo)電類型的源區(qū)離子注入，以在有效單元區(qū)域21的有效體區(qū)2041中在每個(gè)槽型柵區(qū)205的兩側(cè)形成晶體管單元201的源區(qū)206。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，圖8F的離子注入步驟后還包括去掉源區(qū)掩膜層并進(jìn)行離子擴(kuò)散的步驟。
[0050]接下來參考圖8G，在每個(gè)隔離溝槽2021的空隙中形成填充該空隙的隔離介電層2025。接下來在襯底203上表面形成覆蓋整個(gè)上表面SI的層間介電層210。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離介電層2025和層間介電層210可以包括同樣的隔離材料(例如硅氧化物)并可以在同一步驟中形成以節(jié)省工藝步驟。接下來仍才考圖8G，在層間介電層210中形成針對(duì)柵總線單元209的多個(gè)第一通孔2111和針對(duì)晶體管單元201的多個(gè)第二通孔2112。所述多個(gè)第一通孔2111位于位于柵總線單元209上方，所述多個(gè)第二通孔2112分別位于每個(gè)源區(qū)206的上方。接下來仍參考圖SG，在層間介電層210上形成柵極金屬207和源極金屬208，使所述柵極金屬207位于邊緣區(qū)域22上方，所述源極金屬208位于有效單元區(qū)域21上方，所述柵極金屬207和所述源極金屬208之間具有隔離間隙。根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例，柵極金屬207通過所述多個(gè)第一通孔2111耦接?xùn)趴偩€單元209，從而耦接至晶體管單元201的柵區(qū)205。源極金屬208通過所述多個(gè)第二通孔2112耦接晶體管單元201的源區(qū)206。根據(jù)本公開的一個(gè)示例性實(shí)施例，柵極金屬207可以橫向延伸以遮蓋所述多個(gè)隔離單元202中最內(nèi)側(cè)隔離單元202的隔離溝槽2021的大部分或全部。
[0051]根據(jù)本公開的一個(gè)變型實(shí)施例，返回圖SB所示意的步驟，在形成柵溝槽2051或總線溝槽2091的同時(shí)還可以在所述邊緣區(qū)域22中形成用于連接所述至少一個(gè)總線溝槽2091至最內(nèi)側(cè)隔離溝槽2021的橫向連接溝槽，該橫向連接溝槽具有與柵溝槽2051或總線溝槽2091相同的結(jié)構(gòu)。在這一示例性實(shí)施例中，在圖SC示意的步驟，將該橫向連接溝槽的底部和側(cè)壁布滿介電層(例如與柵介電層2052或總線介電層2092具有相同的材料)并且之后采用導(dǎo)電層將該橫向連接溝槽填充。在接下來圖8D示意的去除多余導(dǎo)電層的步驟后，形成橫向槽型連接部31 (請(qǐng)參考圖6示意)以將槽型柵總線單元209電耦接至最內(nèi)側(cè)的隔離溝槽2021從而將總線導(dǎo)電層2093與該起始隔離溝槽2021中的第一導(dǎo)電側(cè)墻2023電氣耦接。參考圖SE至圖SG示意的后續(xù)步驟均不變，這樣便形成圖6實(shí)施例示意的場效應(yīng)管30。
[0052]以上基于圖8A-8G對(duì)根據(jù)本公開實(shí)施例的形成場效應(yīng)晶體管的制造過程的說明，并不用于將本公開限制在如上所描述的各【具體實(shí)施方式】中。對(duì)基于圖8A-8G描述的制造過程進(jìn)行變化和修改都是可能的。另外，一些公知的制造步驟、工藝、材料及所用雜質(zhì)等并未給出或者并未詳細(xì)描述，以使本公開清楚、簡明且便于理解。實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上各實(shí)施例中描述的方法及步驟可能可以采用不同的順序?qū)崿F(xiàn)，并不僅僅局限于所描述的實(shí)施例。
[0053]因此，上述本公開的說明書和實(shí)施方式僅僅以示例性的方式對(duì)本公開實(shí)施例的場效應(yīng)晶體管、用于場效應(yīng)晶體管的邊緣結(jié)構(gòu)及其制造方法進(jìn)行了說明，并不用于限定本公開的范圍。對(duì)本公開描述的各實(shí)施例中的不同結(jié)構(gòu)單元和技術(shù)特征進(jìn)行任意組合而構(gòu)成不同的變型實(shí)施例是可能的。對(duì)于公開的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改也都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對(duì)實(shí)施例中元件的等同變化可以被本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員所了解。本公開所公開的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本公開的精神和保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種場效應(yīng)晶體管,包括: 半導(dǎo)體襯底，具有第一導(dǎo)電類型，劃分為有效單元區(qū)域和邊緣區(qū)域，所述邊緣區(qū)域位于所述有效單元區(qū)域的外圍； 多個(gè)晶體管單元，形成于襯底的所述有效單元區(qū)域中，其中每個(gè)晶體管單元包括漏區(qū)、柵區(qū)、有效體區(qū)和源區(qū)，所述源區(qū)位于所述有效體區(qū)中，且與所述柵區(qū)橫向相鄰地形成于所述柵區(qū)的兩側(cè)，所述漏區(qū)和源區(qū)具有所述第一導(dǎo)電類型，所述有效體區(qū)具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型； 多個(gè)懸浮體區(qū)，形成于襯底的所述邊緣區(qū)域中，具有所述第二導(dǎo)電類型；以及 多個(gè)隔離單元，形成于襯底的所述邊緣區(qū)域中，由所述邊緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)向所述邊緣區(qū)域的外側(cè)方向依次排布并且該多個(gè)隔離單元與所述多個(gè)懸浮體區(qū)平行交錯(cuò)排布；其中: 每個(gè)隔離單兀包括第一型溝槽，該第一型溝槽的側(cè)壁和底部布滿介電層，布滿該介電層的該第一型溝槽填充有第一導(dǎo)電側(cè)墻、第二導(dǎo)電側(cè)墻和隔離介電層，其中該第一導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的內(nèi)側(cè)壁形成，該第二導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的外側(cè)壁形成，并且該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻之間具有空隙，所述隔離介電層填滿該空隙將該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻隔開； 每個(gè)隔離單元進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型的保護(hù)環(huán)區(qū)，該保護(hù)環(huán)區(qū)形成于半導(dǎo)體襯底中，并且位于每個(gè)隔離單元的所述第一型溝槽的底部下方。
2.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其中所述柵區(qū)配置為槽型柵區(qū)，包括形成于第二型溝槽中的柵介電層和柵導(dǎo)電層，該柵介電層布于該第二型溝槽的側(cè)壁和底部，該柵導(dǎo)電層填充布有該柵介電層的該第二型溝槽。
3.如權(quán)利要求2所述的場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)槽型柵總線單元，形成于所述邊緣區(qū)域中，包括形成于第三型溝槽中的總線介電層和總線導(dǎo)電層，該總線介電層布于該第三型溝槽的側(cè)壁和底部，該總線導(dǎo)電層填充布有該總線介電層的該第三型溝槽；其中，所述第三型溝槽具有比所述第二型溝槽相對(duì)較寬的橫向?qū)挾?，并且所述槽型柵總線單元與所述槽型柵區(qū)電連接。
4.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)晶體管，其中: 每個(gè)隔離單元的所述第一型溝槽具有比所述第三型溝槽相對(duì)較寬的橫向?qū)挾取?br> 5.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)晶體管，進(jìn)一步包括: 層間介電層，位于所述半導(dǎo)體襯底上表面；和 柵金屬層，位于所述層間介電層上表面，通過形成于所述層間介電層中的第一通孔電連接至所述總線導(dǎo)電層。
6.如權(quán)利要求5所述的場效應(yīng)晶體管，其中柵極金屬橫向延伸以遮蓋所述多個(gè)隔離單元中最內(nèi)側(cè)隔離單元的第一型溝槽的大部分或全部。
7.如權(quán)利要求3所述的場效應(yīng)晶體管，其中所述至少一個(gè)槽型柵總線單元與所述多個(gè)隔離單元中最內(nèi)側(cè)隔離單元的第一型溝槽相連接，使得該槽型柵總線單元的總線導(dǎo)電層與該最內(nèi)側(cè)隔離單元的第一型溝槽中的第一導(dǎo)電側(cè)墻相連接。
8.如權(quán)利要求1所述的場效應(yīng)晶體管，其中所述襯底包括基底層和位于基底層上的外延層，所述外延層具有比所述基底層相對(duì)較低的摻雜濃度，所述基底層配置為所述漏區(qū)。
9.一種場效應(yīng)晶體管的邊緣結(jié)構(gòu)，形成于所述場效應(yīng)晶體管的邊緣區(qū)域中，該邊緣結(jié)構(gòu)包括: 多個(gè)懸浮體區(qū)；以及 多個(gè)隔離單元，由所述邊緣區(qū)域的內(nèi)側(cè)向所述邊緣區(qū)域的外側(cè)方向依次排布并且該多個(gè)隔離單元與所述多個(gè)懸浮體區(qū)平行交錯(cuò)排布；其中: 每個(gè)隔離單兀包括第一型溝槽，該第一型溝槽的側(cè)壁和底部布滿介電層，布滿該介電層的該第一型溝槽填充有第一導(dǎo)電側(cè)墻、第二導(dǎo)電側(cè)墻和隔離介電層，其中該第一導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的內(nèi)側(cè)壁形成，該第二導(dǎo)電側(cè)墻緊靠該第一型溝槽的外側(cè)壁形成，并且該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻之間具有空隙，所述隔離介電層填滿該空隙將該第一導(dǎo)電側(cè)墻和第二導(dǎo)電側(cè)墻隔開； 每個(gè)隔離單元進(jìn)一步包括具有第二導(dǎo)電類型的保護(hù)環(huán)區(qū)，該保護(hù)環(huán)區(qū)形成于半導(dǎo)體襯底中，并且位于每個(gè)隔離單元的所述第一型溝槽的底部下方。
10.如權(quán)利要求9所述的邊緣結(jié)構(gòu),進(jìn)一步包括: 至少一個(gè)槽型柵總線單元，形成于所述邊緣區(qū)域中，包括形成于第三型溝槽中的總線介電層和總線導(dǎo)電層，該總線介電層布于該第三型溝槽的側(cè)壁和底部，該總線導(dǎo)電層填充布有該總線介電層的該第三型溝槽。
11.如權(quán)利要求10所述的邊緣結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)隔離單元的所述第一型溝槽具有比所述第三型溝槽相對(duì)較寬的橫向?qū)挾取?br> 12.如權(quán)利要求10所述的邊緣結(jié)構(gòu)，其中所述至少一個(gè)槽型柵總線單元與所述多個(gè)隔離單元中最內(nèi)側(cè)隔離單元的第一型溝槽相連接，使得該槽型柵總線單元的總線導(dǎo)電層與該最內(nèi)側(cè)隔離單元的第一型溝槽中的第一導(dǎo)電側(cè)墻相連接。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK204257658SQ201420707250
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年11月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月21日
【發(fā)明者】李鐵生, 馬榮耀 申請(qǐng)人:成都芯源系統(tǒng)有限公司