專利名稱：自對準的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管及其制造方法
自對準的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管及其制造方法
相關申請的交叉引用現(xiàn)在參照圖3G，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?，F(xiàn)在參照圖3H，在步驟232， 第三電介質(zhì)層330被各向同性地蝕刻。本領域技術人員應當理解，對第 三電介質(zhì)層330的各向同性的蝕刻將去除除了沿著場電介質(zhì)/柵極氧化 物324、 314的豎直側的共形沉積部分之外的第三電^h質(zhì)層330，由此在 鄰接場電介質(zhì)/柵極氧化物324、 314的凹陷臺面326內(nèi)形成墊片332。
[25現(xiàn)在參照圖31，在步驟234，源極區(qū)328的暴露部分通過任何已知的 各向異性蝕刻法蝕刻。蝕刻過程一直執(zhí)行到多個第二溝槽(稱為源極/ 主體接點溝槽334)穿過源極區(qū)328并到達主體區(qū)306。本領域的技術 人員應當理解，對多個第二溝槽334的蝕刻是第二自對準過程，該過程 使用場電介質(zhì)324、柵極氧化物314和墊片332的組合作為用于自對準 的蝕刻掩膜。在第一個實施方式中，蝕刻過程形成布置在條狀元件柵極 區(qū)318之間的多個基本上平行的第二溝槽334。在另一個實施方式中， 蝕刻過程形成布置在由閉合的元件柵極區(qū)形成的元件內(nèi)的多個大致矩 形的溝槽。
[26現(xiàn)在參照圖3J，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+))以形成主體接點插入物區(qū)336。本領域技術人 員應當理解，插入主體接點插入物區(qū)336是第三自對準過程，該過程使 用場電介質(zhì)324、柵極氧化物314和墊片332的組合作為用于自對準的 插入物的掩膜?？衫脽嵫h(huán)來推進主體接點插入物區(qū)336。
[27現(xiàn)在參照圖3K，在步驟238，在源^l/主體接點溝槽334內(nèi)沉積第二 金屬層。在一個實施方式中，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/主體接點溝槽334內(nèi)形成源^主體接點插頭340。 在一個實施方式中，第二金屬層被化學一機械拋光以形成源^l/主體接點 插頭340。28現(xiàn)在參照圖3L，在步驟242,沉積第三金屬層342。在一個實施方式 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?，F(xiàn)在參照圖3M，在步驟244， 第四金屬層344沉積在溝槽型MOSFET器件的背側。在一個實施方式 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。在步驟246,繼續(xù)進行各種其他制 造過程。這些過程通常包括蝕刻、沉積、摻雜、清潔、退火、鈍化、裂 解等。
[291在一個實施方式中，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MOSFET )，如圖3M所示。
[30下面進行簡要重述，前面的說明公開了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的 溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET )，其包括漏極區(qū)、 設置在漏極區(qū)之上的多個柵極區(qū)、在所述多個柵極區(qū)外圍附近分別一一 對應設置的多個柵極絕緣區(qū)、設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺 面內(nèi)的多個源極區(qū)、設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺面內(nèi)并且 在所述多個源極區(qū)和漏極區(qū)之間的多個主體區(qū)。該MOSFET還包括 鄰接所述多個源極區(qū)設置在每個主體區(qū)內(nèi)的多個主體接點區(qū)、在凹陷臺 面之上設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的多個源^l/主體接點墊片、設置 在源l主體接點墊片之上的源^l/主體接點，以及設置在源^l/主體接點 墊片之間并且將源極/主體接點耦聯(lián)到所述多個主體接點區(qū)和所述多個 源極區(qū)的多個源^l/主體接點插頭。
[311以上基于解釋和說明目的描述了本發(fā)明的具體實施方式
。這種描述 沒有窮盡本發(fā)明，也不是為了將本發(fā)明限定在所公開的精細形式，很明 顯，根據(jù)以上教導能夠做出許多修改和改型。選擇這些實施方式進行描 述是為了最好地解釋本發(fā)明的原理及其實際應用，由此可以使得本領域 技術人員最好地利用該技術，具有各種改型的各種實施方式可適用于所 設想的特定應用。本發(fā)明的范圍由權利要求及其等同方式來限定。
權利要求
1.一種溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，包括漏極區(qū)；設置在所述漏極區(qū)之上的主體區(qū)；設置在所述主體區(qū)內(nèi)的柵極區(qū)；設置在所述柵極區(qū)的外圍附近的柵極絕緣區(qū)；設置在所述柵極區(qū)之上的場絕緣區(qū)；靠近所述柵極絕緣區(qū)的外圍沿著所述主體區(qū)的表面設置的多個源極區(qū)；設置在所述多個源極區(qū)之上并且在所述柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺面內(nèi)的多個源極/主體接點墊片，其中所述凹陷臺面通過自對準到所述場絕緣區(qū)的第一硅蝕刻形成；設置成穿過所述源極/主體接點墊片和所述柵極絕緣區(qū)之間的所述多個源極區(qū)的多個源極/主體接點插頭；以及設置在靠近所述源極/主體接點的所述主體區(qū)內(nèi)的多個源極/主體接點插入物，其中所述源極/主體接點插入物通過自對準到所述多個源極/主體接點墊片的插入物形成。
2. 如權利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET )，其中所述柵極區(qū)形成為多個基本平行的細長形結構。
3. 如權利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)，其中所述柵極區(qū)的第一部分形成為多個基本平行的第一細長形結構；并且所述柵極區(qū)的第二部分形成為多個基本平行的第二細長形結構，所 述第二細長形結構基本上垂直于所述多個基本平行的第 一細長形結構。
4. 如權利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括n型摻雜半導體； 所述主體區(qū)包括p型摻雜半導體； 所述柵極絕緣區(qū)包括氧化物；所述多個源極區(qū)包括重度摻雜的n型半導體；并且 所述柵極區(qū)包括重度摻雜的n型半導體。
5. 如權利要求4所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括包括重度摻雜的n型半導體的第一部分；和包括一個設置在所述主體區(qū)和所述第一部分之間輕度摻雜n型半 導體的第二部分。
6. 如權利要求1所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括p型摻雜半導體；所述主體區(qū)包括n型摻雜半導體；所述柵極絕緣區(qū)包括氧化物；所述多個源極區(qū)包括重度摻雜的p型半導體；并且所述柵極區(qū)包括重度摻雜的p型半導體。
7. 如權利要求6所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括包括重度摻雜的P型半導體的第一部分；和 包括一個設置在所述主體區(qū)和所述第一部分之間輕度摻雜p型半 導體的第二部分。
8. —種溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，包括 漏極區(qū)；設置在所述漏極區(qū)之上的多個柵極區(qū)；多個柵極絕緣區(qū)，其中所述多個柵極絕緣區(qū)分別一一對應設置在所述多個柵極區(qū)的外圍附近；設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺面內(nèi)的多個源極區(qū)； 設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺面內(nèi)并且在所述多個源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的多個主體區(qū)；靠近所述多個源極區(qū)設置在每個主體區(qū)內(nèi)的多個主體接點區(qū)； 在所述凹陷臺面之上設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的多個源極/主體接點墊片；設置在所述源^/主體接點墊片之上的源4l/主體接點；以及設置在所述源^l/主體接點墊片之間并且將所述源^l/主體接點耦聯(lián)到所述多個主體接點區(qū)和所述多個源極區(qū)的多個源^l/主體接點插頭。
9. 如權利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET )，其中所述柵極區(qū)形成為多個基本平行的細長形結構。
10. 如權利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，其中所述柵極區(qū)的第一部分形成為多個基本平行的第一細長形結構；并且所述柵極區(qū)的第二部分形成為多個基本平行的第二細長形結構，所述第二細長形結構基本上垂直于所述多個基本平行的第 一細長形結構。
11. 如權利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，其中所述漏極區(qū)包括n型摻雜半導體；所述柵極區(qū)包括n型摻雜半導體；所述柵極絕緣區(qū)包括氧化物；所述多個源極區(qū)包括重度摻雜的n型半導體；所述主體區(qū)包括p型摻雜半導體；所述多個主體接點區(qū)包括重度摻雜的p型半導體；所述多個源^L/主體接點塾片包括氧化物；所述源^L/主體接點包括第一金屬；并且所述多個源^L/主體接點插頭包括第二金屬。
12. 如權利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，其中所述第一金屬包括鋁；并且所述第二金屬包括鴒。
13. 如權利要求8所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)，進一步包括設置在所述漏極區(qū)和所述主體區(qū)之間的漂移 區(qū)。
14. 如權利要求13所述的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管 (MOSFET )，其中所述漏極區(qū)包括重度摻雜的ii型半導體；并且 所述漂移區(qū)包括輕度摻雜的n型半導體。
15. —種制造溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET) 的方法，包括在半導體基片上沉積第一半導體層，其中所述第一半導體層和所述 半導體基片摻有第一種雜質(zhì)；在所述第 一半導體層的第 一部分摻雜第二種雜質(zhì)；在所述第 一半導體層上蝕刻多個溝槽；在所述多個溝槽的壁上形成第一電介質(zhì)層；在所述多個溝槽內(nèi)沉積第二半導體層；在所述多個溝槽內(nèi)的所述第二半導體層上面形成第二電介質(zhì)層；在所述第一半導體層內(nèi)蝕刻凹陷臺面，并且所述凹陷臺面通過所述 第一電介質(zhì)層和所述第二電介質(zhì)層自對準；在靠近所述凹陷臺面的第一半導體層的第二部分中摻雜第二種雜質(zhì)；在通過溝槽內(nèi)的第二電介質(zhì)層自對準的凹陷臺面內(nèi)形成多個源^L/ 主體接點墊片；在所述源^l/主體墊片之間蝕刻多個源^L/主體接點溝槽，其中所述 源^L/主體接點溝槽穿過所述第 一半導體層的第二部分；在靠近所述源極/主體接點溝槽的所述第一半導體層的第三部分上 摻雜第三種雜質(zhì)，第三種雜質(zhì)是通過所述源^l/主體接點墊片自對準的； 以及在所述源^l/主體接點溝槽內(nèi)沉積第 一金屬層。
16. 如權利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶 體管(MOSFET )的方法，其中所述多個溝槽的第一組基本上彼此平行， 所述多個溝槽的第二組與所述多個溝槽的第一組相垂直或相傾斜或相平行。
17. 如權利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的方法，其中所述多個溝槽基本上彼此平行。
18. 如權利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的方法，進一步包括在所述多個溝槽內(nèi)的第二半導體層上形成硅化物。
19. 如權利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的方法，其中在所述多個溝槽內(nèi)的第二半導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)，直至所述第一半導體層露出并且所述第二電介質(zhì)層覆蓋所述多個溝槽內(nèi)的所述第一半導體層。
20. 如權利要求15所述的制造溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的方法，其中形成所述多個源^主體接點墊片包括在對所述第 一半導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面的第二電介質(zhì)層豎直側的所述第三電介質(zhì)層部分基本上保留住。
全文摘要
根據(jù)一個實施方式的溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)包括漏極區(qū)，設置在所述漏極區(qū)之上的多個柵極區(qū)，每一個分別設置在所述多個柵極區(qū)的每一個的外圍附近的多個柵極絕緣區(qū)，設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺面內(nèi)的多個源極區(qū)，設置在所述多個柵極絕緣區(qū)之間的凹陷臺面內(nèi)并且在所述多個源極區(qū)和所述漏極區(qū)之間的多個主體區(qū)。
文檔編號H01L29/66GK101663760SQ200880010001
公開日2010年3月3日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權日2007年4月3日
發(fā)明者凱爾·特里爾, 健 李, 陳國英 申請人:威世硅尼克斯公司