專利名稱：縱向型半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種縱向型半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
近年來，伴隨著電子設(shè)備的低功耗化、高功能化以及高速化，便要求 用在其中的半導(dǎo)體器件也低功耗化和高速化。 一般情況下，為適應(yīng)這些要 求，在電子設(shè)備的數(shù)字/模擬、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中所用的半導(dǎo)體器件中 也要求具有晶體管的通態(tài)電阻很小這樣的特性。作為用以使晶體管的通態(tài) 電阻小的一個方法是，增大單位面積上所布置的晶體管的密度。具體而言， 就是沿著縱向布置半導(dǎo)體器件的柵電極的方法。在將該柵電極沿縱向布置 的縱向型半導(dǎo)體器件中，源極區(qū)域和主體區(qū)域與柵電極上部相對，同時漏 極區(qū)域與柵電極底部相對。
然而，在沿縱向布置柵電極的情況下，縱向型柵極的最上面的表面與 形成有源極區(qū)域及主體區(qū)域的硅襯底表面存在于同一個平面上。因此，在 將電極連接在源極區(qū)域或者主體一接觸區(qū)域之際，有必要通過由凸形狀的 絕緣膜將縱向型柵極上部覆蓋起來，來防止柵電極與源極區(qū)域或者主體一 接觸區(qū)域?qū)ā?br> 為此，有人提出以下半導(dǎo)體器件制造方法。在多個縱向型柵極平行著 布置的縱向型半導(dǎo)體器件中，讓縱向型柵極的最上面的表面后退到形成有 源極區(qū)域和主體區(qū)域的硅襯底表面的下方，同時用絕緣膜將縱向型柵極上 的凹部充填起來，這樣來使絕緣膜的最上面的表面與形成有源極區(qū)域及主 體區(qū)域的硅村底表面存在于同一個平面上。根據(jù)該方法，無需用凸形狀的 絕緣膜覆蓋縱向型柵極，便能夠使縱向型柵極與源極區(qū)域或者主體一接觸 區(qū)域絕緣。
以下，參考

圖19，對專利文獻l所公開的現(xiàn)有縱向型半導(dǎo)體器件及其
制造方法進行說明。
在圖19所示的縱向型半導(dǎo)體器件中，在第一導(dǎo)電型硅襯底19上，依 次形成有由第一導(dǎo)電型外延層構(gòu)成的漏極區(qū)域20和第二導(dǎo)電型主體區(qū)域 21。形成有貫通主體區(qū)域21的溝槽31，溝槽31內(nèi)隔著絕緣物質(zhì)層(柵 電極絕緣膜)22形成有縱向型柵極23?？v向型柵極23形成為在溝槽31 的上部留下了凹部的樣子，在該凹部內(nèi)充填有絕緣膜26。在主體區(qū)域21 上部的溝槽31附近形成有第一導(dǎo)電型源極區(qū)域25，同時在與主體區(qū)域21 上部的源極區(qū)域25相鄰接的區(qū)域形成有第二導(dǎo)電型主體—接觸區(qū)域24。 以下，將硅襯底19、漏極區(qū)域20、主體區(qū)域21、主體—接觸區(qū)域24以 及源極區(qū)域25合起來稱為半導(dǎo)體^]"底30。換句話說，縱向型柵極23的 最上面的表面位于形成有源極區(qū)域25等的半導(dǎo)體村底30表面的下側(cè)。包 括絕緣膜26上表面的半導(dǎo)體村底30上隔著阻擋金屬27形成有成為布線 層的鋁膜28。該布線層分別與主體一接觸區(qū)域24和源極區(qū)域25保持電 接觸。
在圖19所示的縱向型半導(dǎo)體器件中，漏極區(qū)域20、主體區(qū)域21以 及源極區(qū)域25，分別在溝槽31的垂直壁面與絕緣物質(zhì)層22接觸?？v向 型柵極23的上部與源極區(qū)域25相對，縱向型柵極23的底部與漏極區(qū)域 20相對。
如上所述，圖19所示的縱向型半導(dǎo)體器件，是一種充填在縱向型柵 極23上的凹部的絕緣膜26的最上面與形成有源極區(qū)域25等的半導(dǎo)體村 底30的表面實質(zhì)上存在于同一個面上的半導(dǎo)體器件。因為通過使用這樣 的結(jié)構(gòu)能夠?qū)ζ教沟谋砻鎸嵤┯惭谀９ば?，所以很容易制造半?dǎo)體器件。 《專利文獻1》 日本專利第2662217號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在今后微細化進一 步深入而使相鄰的溝槽柵電極間的間隔變窄 的情況下，在所述現(xiàn)有的縱向型半導(dǎo)體器件中，因為源極區(qū)域和主體區(qū)域 的布置寬度也隨著變窄，結(jié)果所存在的短處就是，源極區(qū)域和主體區(qū)域的 接觸面積變小，與布線材料的連接電阻增大。
本發(fā)明正是為解決上述問題而研究開發(fā)出來的，其目的在于實現(xiàn)一
種在不使源極區(qū)域和布線層的接觸部分的面積減小的情況下，便能夠使主 體區(qū)域和布線層的接觸部分的面積增大的縱向型構(gòu)造的半導(dǎo)體器件。 一用以解決問題的技術(shù)方案一
為達成所述目的，本案發(fā)明人做出了以下發(fā)明。通過形成柵電極且在 溝槽的上部留下凹部，同時在柵電極上形成絕緣膜來將凹部充填到中途， 來將源極區(qū)域與布線層的接觸部分設(shè)定在溝槽的壁面，同時將主體區(qū)域與 布線層的接觸部分(主體一接觸區(qū)域)設(shè)定在溝槽壁面以及襯底上表面。 而且，因為在埋入布線材料時，抑制了作為所述接觸部分所用的凹部內(nèi)產(chǎn)
生空洞(void),所以本案發(fā)明人又做出了將溝槽的壁上端的角部弄圓這一 發(fā)明。
具體而言，本發(fā)明所涉及的縱向型半導(dǎo)體器件，包括第一導(dǎo)電型漏 極區(qū)域，形成在襯底上；第二導(dǎo)電型第一主體區(qū)域，形成在所述漏極區(qū)域 上側(cè)；溝槽，貫通所述第一主體區(qū)域而形成；柵電極，隔著所述柵電極絕 緣膜形成在所述溝槽內(nèi)，且實現(xiàn)在所述溝槽的上部留下凹部這一狀態(tài)；絕 緣膜，形成在所述柵電極上，且實現(xiàn)所述凹部被充填到中途這一狀態(tài)；第 一導(dǎo)電型源極區(qū)域，形成在至少成為所述溝槽的壁部的所述第 一 主體區(qū)域 的上部的一區(qū)域，且至少與所述柵電極的上部重疊；第二導(dǎo)電型第二主體 區(qū)域，形成在所述第一主體區(qū)域的上部的其它區(qū)域，且沿著所述溝槽的延 伸方向與所述源極區(qū)域相鄰接；第二導(dǎo)電型第三主體區(qū)域，形成在所述源 極區(qū)域和所述第二主體區(qū)域各自的上部；以及布線層，分別與所述源極區(qū) 域、所述第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域保持接觸。這里，所述源極 區(qū)域、所述第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域分別到達所述溝槽的壁面， 所述絕緣膜的上表面比所述源極區(qū)域和所迷第二主體區(qū)域的上表面都低， 所述布線層形成為覆蓋所述第三主體區(qū)域的上表面以及所述溝槽的壁面中 比所述絕緣膜還往上的部分，所述布線層由此而分別與所述源極區(qū)域、所 述第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域保持接觸。
根據(jù)本發(fā)明的縱向型半導(dǎo)體器件，能夠使源極區(qū)域和布線層在溝槽壁 面的 一部分接觸，同時能夠使主體區(qū)域與布線層在溝槽壁面的一部分及村 底上表面(如有必要在整個面上)接觸。因此，在不使源極區(qū)域和布線層 的連接電阻增大的情況下，能夠使用主體區(qū)域與布線層的連接電阻大幅度
地減小。在不使通態(tài)電阻增大的情況下即能夠抑制晶體管工作時在主體區(qū) 域內(nèi)產(chǎn)生電位差的結(jié)果，就是能夠防止寄生晶體管動作。
在本發(fā)明的縱向型半導(dǎo)體器件中，最好是，所述溝槽的壁上端的角部
被弄圓?；蛘咦詈檬?，進一步包括貫通所述第一主體區(qū)域且平行于所迷 溝槽形成的其它溝槽；所述源極區(qū)域、所述第二主體區(qū)域以及所述第三主 體區(qū)域分別形成在所述溝槽和所述其它溝槽之間；在所述溝槽和所述其它 溝槽之間，由所述源極區(qū)域和所述第三主體區(qū)域構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)、由所述 第二主體區(qū)域和所述第三主體區(qū)域構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)，分別具有頂部被弄圓 的凸形狀。這里的"弄圓"的意思是，在對象結(jié)構(gòu)的垂直面和水平面之間 形成將垂直面和水平面接起來的 一 個以上的平面或者曲面。
這樣一來，便能夠防止當用布線材料充填在作為接觸部分形成在溝槽 上部的凹部之際出現(xiàn)空洞，所以布線層的覆蓋率提高。結(jié)果是，接觸電阻 減小而能夠謀求低通態(tài)電阻(低Ron)化。
一發(fā)明的效果一
根據(jù)本發(fā)明，能夠使源極區(qū)域和布線層在溝槽壁面的一部分接觸，同 時能夠使主體區(qū)域與布線層在溝槽壁面的一部分及襯底上表面(如有必要 在整個面上)接觸。因此，在不使源極區(qū)域和布線層的連接電阻增大的情 況下，能夠使用主體區(qū)域與布線層的連接電阻大幅度地減小。在不使通態(tài) 電阻增大的情況下即能夠抑制晶體管工作時在主體區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電位差的結(jié) 果，就是能夠防止寄生晶體管動作。
還有，根據(jù)本發(fā)明，通過例如將溝槽的壁上端的角度弄圓，便能夠防 止當用布線材料充填在作為接觸部分形成在溝槽上部的凹部之際出現(xiàn)空 洞，所以布線層的覆蓋率提高。結(jié)果是，接觸電阻減小而能夠謀求低通態(tài) 電阻(低Ron)化。
附圖的簡單說明
圖1是本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo)體器件的俯視圖。 圖2 (a)和圖2 (b)是沿著圖1中的a — a，線和b — b，線的剖面圖。 圖3 (a)和圖3 (b)是能夠代替圖2 (a)和圖2 (b)中的剖面結(jié)構(gòu) 的變形例所涉及的縱向型半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖4 (a)和圖4 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo) 體器件的制造方法中的 一 個工序的剖面圖。
圖5 (a)和圖5 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo) 體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖6 (a)和圖6 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo) 體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖7 (a)和圖7 (b)是本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo)體器 件的制造方法中的 一個工序的剖面圖。
圖8 (a)和圖8 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo) 體器件的制造方法中的 一 個工序的剖面圖。
圖9 (a)和圖9 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo) 體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖10 (a)和圖10 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖11 (a)和圖11 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的 一個工序的剖面圖。
圖12 (a)和圖12 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的 一個工序的剖面圖。
圖13 (a)和圖13 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的 一 個工序的剖面圖。
圖14 (a)和圖14 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖15 (a)和圖15 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖16 (a)和圖16 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖17 (a)和圖17 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的一個工序的剖面圖。
圖18 (a)和圖18 (b)是顯示本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半 導(dǎo)體器件的制造方法中的 一個工序的剖面圖。
圖19是現(xiàn)有半導(dǎo)體器件的剖面圖。
具體實施方式
(實施例)
以下，參考附圖，說明本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo)體器件 及其制造方法。圖1是本發(fā)明的一實施例所涉及的縱向型半導(dǎo)體器件的俯
視圖。圖2 (a)和圖2 (b)是沿著圖1中的a —a，線和b —b，線的剖面圖。 補充說明一下，在圖1中，省略了對后述的布線層的圖示。
如圖1、圖2 (a)及圖2 (b) 所示，第一導(dǎo)電型硅襯底1上形成有 成為漏極區(qū)域的第一導(dǎo)電型外延區(qū)域2。在外延區(qū)域2上形成有相反極性 的第二導(dǎo)電型第一主體區(qū)域3。這里，第一主體區(qū)域3是通過進行至少兩 次以上的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成。貫通第一主體區(qū)域3形成有多個相 互平行的溝槽6。在各個溝槽6內(nèi)隔著柵電極絕緣膜8形成有柵電極10 且在各個溝槽6上部留下凹部，同時在柵電極10上形成有絕緣膜11，且 該凹部被充填到中途。至少在成為溝槽6的壁部的第一主體區(qū)域3上部的 一區(qū)域形成第一導(dǎo)電型源極區(qū)域15，且至少與柵電極10的上部重疊。這 里，源極區(qū)域15是通過進行至少兩次以上的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成 的。在第一主體區(qū)域3上部的其它區(qū)域，第二導(dǎo)電型第二主體區(qū)域13沿 著溝槽的延伸方向與源極區(qū)域15相鄰而形成。這里，第二主體區(qū)域13是 通過進行至少兩次以上的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成的。而且，在村底主 面的第二主體區(qū)域13的布置面積和源極區(qū)域15的布置面積之比率例如是 2:1。源極區(qū)域15和第二主體區(qū)域13各自的上部都形成有第二導(dǎo)電型第 三主體區(qū)域16。這里，源極區(qū)域15、第二主體區(qū)域13以及第三主體區(qū)域 16分別形成為到達溝槽6的壁面(換句話說，柵電極絕緣膜8)。第三主 體區(qū)域16覆蓋著源極區(qū)域15中除了與后述的布線層接觸的部分以外的其 它部分。
以下，將硅襯底1、漏極區(qū)域2、第一主體區(qū)域3、源極區(qū)域15、第 二主體區(qū)域13以及第三主體區(qū)域16合起來稱為半導(dǎo)體村底S。換句話說， 各個溝槽6內(nèi)的絕緣膜11上表面位于形成有源極區(qū)域15等的半導(dǎo)體村底 S的表面的下側(cè)，更詳細地講，是各個溝槽6的絕緣膜11上表面位于源極 區(qū)域15和第二主體區(qū)域13各自的上表面的下側(cè)。含有絕緣膜11上的凹 部的半導(dǎo)體襯底S上隔著阻擋金屬17形成有成為布線層的鋁膜18。該布 線層與源極區(qū)域15、第二主體區(qū)域13以及第三主體區(qū)域16都保持電接 觸。換句話說，成為布線層的鋁膜18，形成為覆蓋第三主體區(qū)域16的上 表面以及溝槽6的壁面中的在絕緣膜11上側(cè)的部分，由此該布線層與源 極區(qū)域15、第二主體區(qū)域13以及第三主體區(qū)域16都進行電接觸。
如上所述，根據(jù)該實施例，能夠使源極區(qū)域15和布線層在溝槽壁面 的一部分接觸，同時能夠使主體區(qū)域13和16與布線層在溝槽壁面的一部 分及襯底上表面(亦即第三主體區(qū)域16的上表面(如有必要在整個面上)) 接觸。因此，在不使源極區(qū)域15和布線層的連接電阻增大的情況下，能 夠使用主體區(qū)域13和16與布線層的連接電阻大幅度地減小。在不使通態(tài) 電阻增大的情況下即能夠抑制晶體管工作時在主體區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生電位差的結(jié) 果，就是能夠防止寄生晶體管動作。
在該實施例中，如圖1、圖2 (a)和圖2 (b)所示，因為溝槽6的 壁上端的角部被弄圓，所以能夠防止當用布線材料充填在作為接觸部分形 成在溝槽上部的凹部之際出現(xiàn)空洞。結(jié)果是，布線層的覆蓋率提高，從而 接觸電阻減小，能夠謀求低通態(tài)電阻(低Ron)化。
而且，在該實施例中，因為源極區(qū)域15是通過進行至少兩次以上的 第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成的，所以通過使借助各個注入形成的雜質(zhì)濃度 分布在深度方向上的峰值位置相互不同，便能夠形成在從襯底表面看去垂 直方向上的濃度偏差小的低電阻源極區(qū)域15。
在該實施例中，因為第一主體區(qū)域3和第二主體區(qū)域13分別是通過 進行至少兩次以上的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成的，所以通過使借助各個 注入形成的雜質(zhì)濃度分布在深度方向上的峰值位置相互不同，便能夠形成 在從襯底表面看去垂直方向上的濃度偏差小的主體區(qū)域3和13。
在該實施例中，因為將襯底主面中的第二主體區(qū)域13的布置面積與 源極區(qū)域15的布置面積的比率設(shè)定為規(guī)定值，所以能夠控制寄生晶體管 動作。具體而言，在該實施例中，將所述比率設(shè)定為2:1，除此以外，使 所述比率增大，將它設(shè)定為5:1左右，也能夠控制寄生晶體管動作。而且， 在與其說是抑制寄生晶體管的動作，還不如說主要是謀求源極電阻的減小
的情況下，可以將所述比率縮小到l:5左右。
補充說明一下，在該實施例中，由外延區(qū)域2形成的漏極區(qū)域的耐壓 在8V左右以上且在100V左右以下。
圖3 (a)和圖3 (b)是能夠代替圖2 (a)和圖2 (b)中的剖面結(jié)構(gòu) 的變形例所涉及的縱向型半導(dǎo)體器件的剖面圖。圖3 (a)和圖3 (b)中 所示的剖面結(jié)構(gòu)與圖2 (a)和圖2 (b)中所示的剖面結(jié)構(gòu)的不同之處， 在于在圖3 (a)和圖3 (b)中所示的剖面結(jié)構(gòu)中，溝槽6以更窄的間 距而設(shè)，還有，在溝槽之間由源極區(qū)域15和第三主體區(qū)域16構(gòu)成的疊層 結(jié)構(gòu)、與由第二主體區(qū)域13和第三主體區(qū)域16構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)，分別具 有頂部被倒角的凸形狀。根據(jù)圖3 (a)和圖3 (b)所示的剖面結(jié)構(gòu)，也 能夠得到圖1、圖2 (a)和圖2 (b)所示的該實施例一樣的效果。
以下，參考圖4 (a)和圖4 (b)、圖5 (a)和圖5 (b)、圖6 (a) 和圖6 (b)、圖7 (a)和圖7 (b)、圖8 (a)和圖8 (b)、圖9 (a)和 圖9 (b)、圖10 (a)和圖10 (b)、圖11 (a)和圖11 (b)、圖12 (a) 和圖12 (b)、圖13 (a)和圖13 (b)、圖14 (a)和圖14 (b)、圖15
(a) 和圖15 (b)、圖16 (a)和圖16 (b)、圖17 (a)和圖17 (b)、 圖18 (a)和圖18 (b)，對圖1、圖2 (a)和圖2 (b)所示的該實施例 的半導(dǎo)體器件的制造方法進行說明。這里，圖4 (a)、圖5 (a)、圖6 (a)、 圖7 (a)、圖8 (a)、圖9 (a)、圖10 (a)、圖11 (a)、圖12 (a)、圖 13 (a)、圖14 (a)、圖15 (a)、圖16 (a)、圖17 (a)以及圖18 (a)， 是對應(yīng)于圖2 (a)中的剖面結(jié)構(gòu)的各個工序中的剖面圖。圖4 (b)、圖5
(b) 、圖6 (b)、圖7 (b)、圖8 (b)、圖9 (b)、圖10 (b)、圖11 (b)、 圖12 (b)、圖13 (b)、圖14 (b)、圖15 (b)、圖16 (b)、圖17 (b) 以及圖18 (b)，是對應(yīng)于圖2 (b)中的剖面結(jié)構(gòu)的各個工序中的剖面圖。
首先，如圖4 (a)和圖4 (b)所示，在第一導(dǎo)電型硅襯底1上形成 成為漏極區(qū)域的第一導(dǎo)電型外延區(qū)域2之后，再在外延區(qū)域2上形成相反 極性的第二導(dǎo)電型第一主體區(qū)域3，然后，利用例如熱氧化在第一主體區(qū) 域3上形成例如厚度50 500nm的氧化硅膜4。這里，第一主體區(qū)域3是 通過進行至少兩次以上的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成的。接著，如圖5(a) 和圖5 (b)所示，利用抗蝕圖案5對氧化硅膜4進行蝕刻后，如圖6 (a)
和圖6 (b)所示，以被圖案化的氧化硅膜4為硬掩模對第一主體區(qū)域3 和外延區(qū)域2進行干蝕刻，形成貫通第一主體區(qū)域3到達外延區(qū)域2的深 度0.8 3.0yim的多個相互平行的溝槽6。
接著，如圖7 (a)和圖7 (b)所示，為了減輕對溝槽6的壁部上端 角部、底部以及壁面的損傷，通過例如熱氧化在溝槽6的底部及壁面生長 例如厚度在20~100nm的氧化硅膜7。接著，如圖8 (a)和圖8 (b)所 示，對暫時已形成的氧化硅膜7進行干蝕刻來將氧化硅膜7除去。此時， 第一主體區(qū)域3上的氧化硅膜4也被除去一部分。之后，如圖9(a)和圖 9 (b)所示，在溝槽6的底部和壁面生長由厚度例如8nm到100nm的氧 化硅膜構(gòu)成的柵電極絕緣膜8。
接著，如圖10 (a)和圖10 (b)所示，在包含溝槽6內(nèi)的基板整個 面上沉積成為柵電極材料的、例如厚度200nm到800nm的多晶硅膜9后， 如圖11 (a)和圖11 (b)所示，對多晶硅膜9全面進行蝕刻。此時，所 進行的蝕刻，使得蝕刻后的溝槽6內(nèi)的多晶硅膜9的最上面的表面比殘留 在第一主體區(qū)域3上的氧化硅膜4的表面朝著下側(cè)后退例如200nm到 800nm。這樣一來，便能夠在溝槽6內(nèi)隔著柵電極絕緣膜8形成柵電極 10且在溝槽6的上部留下凹部。
在形成柵電極10后，如圖12 (a)和圖12 (b)所示，在包括所述凹 部內(nèi)的襯底整個面上沉積由例如厚度200nm到1000nm的氧化硅膜構(gòu)成 的絕緣膜ll后，如圖13 (a)和圖13 (b)所示，對絕緣膜ll進行平坦 化回蝕，使蝕刻后的絕緣膜11的上表面與第一主體區(qū)域3的表面一致。 這樣一來，便能在形成柵電極IO后由絕緣膜ll將留在溝槽6上部的凹部 充填起來。此時，含有柵電極10的晶體管單元周圍的布線部分，通過用 抗蝕圖案覆蓋絕緣膜11讓絕緣膜11殘留下來而形成層間絕緣膜。
接著，如圖14 (a)和圖14 (b)所示，使用覆蓋源極形成區(qū)域的抗 蝕圖案12對第一主體區(qū)域3的上部注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)，這樣來形成第 二主體區(qū)域13。這里，第二主體區(qū)域13是通過進行至少兩次以上的第二 導(dǎo)電型雜質(zhì)注入而形成的。之后，如圖15 (a)和圖15 (b)所示，用覆 蓋第二主體區(qū)域13的抗蝕圖案14 (將抗蝕圖案12反轉(zhuǎn)后得到的抗蝕圖 案)對第一主體區(qū)域3的上部注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)，這樣來形成源極區(qū)
域15。這里，源極區(qū)域15是通過進行至少兩次以上的第一導(dǎo)電型雜質(zhì)注 入而形成的。而且，源極區(qū)域15，形成在至少成為溝槽6的壁部的第一主 體區(qū)域3上部的一區(qū)域，且至少與柵電極10的上部重疊。而且，在第一 主體區(qū)域3上部的其它區(qū)域形成第二主體區(qū)域13，且第二主體區(qū)域13沿 著溝槽6的延伸方向與源極區(qū)域15相鄰接。補充說明一下，對源極區(qū)域 15的形成工序和第二主體區(qū)域13的形成工序的前后關(guān)系沒有什么限制。
接著，如圖16 (a)和圖16 (b)所示，通過對村底全面注入第二導(dǎo) 電型雜質(zhì)，來在源極區(qū)域15及第二主體區(qū)域13各自的上部形成第二導(dǎo)電 型第三主體區(qū)域16。補充說明一下，在僅在溝槽壁面使源極區(qū)域15、主 體區(qū)域分別與后述的布線層進行電連接的情況下，可以省略圖16 (a)和 圖16 (b)所示的離子注入工序。
接著，如圖17 (a)和圖17 (b)所示，通過對襯底全面進行例如千 蝕刻，來對充填到柵電極10上的凹部的絕緣膜11進行回蝕以形成接觸孔。 這樣一來，便能夠讓源極區(qū)域15、第二主體區(qū)域13以及第三主體區(qū)域16 各自從溝槽6的壁面露出。具體而言，對充填在柵電極10上的凹部的絕 緣膜11進行例如厚度100~300nm左右的蝕刻，由此而如圖17(a)和圖 17 (b)所示，在溝槽6的上部形成凹形狀的接觸孔，同時將溝槽6的壁 上端的角部弄圓。
最后，如圖18 (a)和圖18 (b)所示，在含有所述凹形狀的接觸孔 的襯底全面上依次沉積成為布線材料的阻擋金屬17和鋁膜18之后，將阻 擋金屬17和鋁膜18圖案化而形成布線層，即制成半導(dǎo)體器件。這里，該 布線層，在溝槽的一部分壁面上與源極區(qū)域15、第二主體區(qū)域13保持電 接觸，在第三主體區(qū)域16的上表面與第三主體區(qū)域16保持電接觸。
一工業(yè)實用性一
綜上所述，在將本發(fā)明應(yīng)用到具有縱向型的半導(dǎo)體器件及其制造方法 的情況下，收到了在不使源極區(qū)域和布線層的接觸部分的面積減小的情況 下，便能夠使主體區(qū)域和布線層的接觸部分的面積增大的效果，非常有用。
權(quán)利要求
1.一種縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于包括第一導(dǎo)電型漏極區(qū)域，形成在襯底上，第二導(dǎo)電型第一主體區(qū)域，形成在所述漏極區(qū)域上側(cè)，溝槽，貫通所述第一主體區(qū)域而形成，柵電極，隔著所述柵電極絕緣膜形成在所述溝槽內(nèi)，且實現(xiàn)在所述溝槽的上部留下凹部這一狀態(tài)，絕緣膜，形成在所述柵電極上，且實現(xiàn)所述凹部被充填到中途這一狀態(tài)，第一導(dǎo)電型源極區(qū)域，形成在至少成為所述溝槽的壁部的所述第一主體區(qū)域的上部的一區(qū)域，且至少與所述柵電極的上部重疊，第二導(dǎo)電型第二主體區(qū)域，形成在所述第一主體區(qū)域的上部的其它區(qū)域，且沿著所述溝槽的延伸方向與所述源極區(qū)域相鄰接，第二導(dǎo)電型第三主體區(qū)域，形成在所述源極區(qū)域和所述第二主體區(qū)域各自的上部，以及布線層，分別與所述源極區(qū)域、所述第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域保持接觸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述源極區(qū)域、所述第二主體區(qū)域及所述第三主體區(qū)域分別到達所述溝槽的壁面；所述絕緣膜的上表面比所述源極區(qū)域以及所述第二主體區(qū)域的上表面 都低；所述布線層形成為覆蓋著所述第三主體區(qū)域的上面和所述溝槽的壁面 中比所述絕緣膜還往上的部分的樣子，所述布線層由此而分別與所述源極 區(qū)域、所述第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域保持接觸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述溝槽的壁上端的角部被弄圓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 進一步包括貫通所述第一主體區(qū)域且平行于所述溝槽形成的其它溝所述源極區(qū)域、所迷第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域分別形成在 所述溝槽和所述其它溝槽之間；在所述溝槽和所述其它溝槽之間，由所述源極區(qū)域和所述第三主體區(qū) 域構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)、由所述第二主體區(qū)域和所述第三主體區(qū)域構(gòu)成的疊層 結(jié)構(gòu)，分別具有頂部被弄圓的凸形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述第三主體區(qū)域，覆蓋所述源極區(qū)域中與所述布線層接觸的部分以外的其它部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述源極區(qū)域和所述布線層在所述溝槽的壁面保持接觸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述第二主體區(qū)域與所述布線層在所迷溝槽的壁面保持接觸； 所述第三主體區(qū)域和所述布線層在所述第三主體區(qū)域的上表面保持接觸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的縱向型半導(dǎo)體器件，其特征在于 所述漏極區(qū)域的耐壓在8V以上且100V以下。
9. 一種縱向型半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于 包括工序a，在襯底上形成第一導(dǎo)電型漏極區(qū)域；工序b，在所述漏極區(qū)域的上側(cè)形成第二導(dǎo)電型第一主體區(qū)域；工序c，形成貫通所述第一主體區(qū)域的溝槽；工序d，在所述工序c之后，在所述溝槽內(nèi)隔著柵電極絕緣膜形成柵電極，且在所述溝槽的上部殘留下凹部；工序e，在所述工序d之后，形成充填所述凹部的絕緣膜；工序f，在所述工序e之后，至少在成為所述溝槽的壁部的所述第一主體區(qū)域的上部的一區(qū)域形成第一導(dǎo)電型源極區(qū)域，且該第一導(dǎo)電型源極區(qū)域至少與所述柵電極的上部重疊；工序g，在所述工序e之后，在所述第一主體區(qū)域的上部的其它區(qū)域 形成第二導(dǎo)電型第二主體區(qū)域，且該第二導(dǎo)電型第二主體區(qū)域沿著所述溝槽的延伸方向與所述源極區(qū)域相鄰接；工序h，在所述工序f和所述工序g之后，在所述源極區(qū)域和所述第二主體區(qū)域各自的上部形成第二導(dǎo)電型第三主體區(qū)域； 工序 i， 在所述工序h之后，通過除去所述絕緣膜的上部而讓所述源極區(qū)域、所述第二主體區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域分別從所述溝槽的壁面露出來；以及工序j，在所述工序i之后，形成分別與所述源極區(qū)域、所述第二主體 區(qū)域以及所述第三主體區(qū)域接觸的布線層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的縱向型半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于進一步包括在所述工序j之前將所述溝槽的壁上端的角部弄圓的工 序k 。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的縱向型半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在所述工序f中，通過進行至少兩次以上的雜質(zhì)注入來形成所述源極 區(qū)域。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的縱向型半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于在所述工序b中，通過進行至少兩次以上的雜質(zhì)注入來形成所述第一 主體區(qū)域；在所述工序g中，通過進行至少兩次以上的雜質(zhì)注入來形成所述第二 主體區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種縱向型半導(dǎo)體器件及其制造方法。通過形成柵電極(10)使得在溝槽(6)上部留下凹部，同時在柵電極(10)上形成絕緣膜(11)來凹部充填到中途，來將源極區(qū)域(15)與布線層的接觸部分設(shè)定在溝槽(6)的壁面，同時將主體區(qū)域(13)和(16)與布線層的接觸部分設(shè)定在溝槽(6)的壁面以及主體區(qū)域(16)的上表面。因此，在該縱向型半導(dǎo)體器件中，在不使源極區(qū)域和布線層的接觸部分的面積減小的情況下，使主體區(qū)域和布線層的接觸部分的面積增大。
文檔編號H01L27/04GK101106160SQ20071011189
公開日2008年1月16日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月12日
發(fā)明者溝口修二 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社