專利名稱：具有溝槽式接觸孔的溝槽式mosfet及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET及其制備方法。
背景技術(shù)：
溝槽式功率 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)是新一代的功率半導(dǎo)體器件，其具有開關(guān)速度快，輸入 阻抗高，負(fù)的溫度系數(shù)，與 VDMOS (vertical conductiondoublescattering metal oxide semiconductor垂直導(dǎo)電雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管)相比，在保證較低的導(dǎo)通電阻下，可以讓 芯片尺寸做得更小，其廣泛應(yīng)用于高頻，中低功率的領(lǐng)域，如電動(dòng)車，手機(jī)，計(jì)算機(jī)電源等產(chǎn)
P
ΡΠ O由于現(xiàn)代電子產(chǎn)品更趨于小型化，要求元器件具有更小的外觀體積，即器件封裝 的尺寸越來越小。為保證低的導(dǎo)通電阻(Rdson)，新的溝槽式mosfet已經(jīng)使用了更小的單 元晶胞尺寸(Pitch)，目前最小的晶胞尺寸已經(jīng)能做到1. Ium左右。但這同時(shí)也給器件的制 造工藝帶來新的要求隨著晶胞尺寸的縮小，源極(source block)制備過程中所使用的擴(kuò) 散工藝可控制范圍將越來越小，很容易造成器件的源區(qū)接觸孔與襯底接觸不良，影響器件 的測試特性及成品率。目前針對(duì)接觸孔的制備方式，在大規(guī)模集成電路工藝生產(chǎn)中已出現(xiàn)利用柵極的側(cè) 壁(Side Wall)的自對(duì)準(zhǔn)效應(yīng)制備槽式接觸孔來取代傳統(tǒng)的平面式接觸孔(見圖1)。由于 溝槽式功率mosfet是縱向結(jié)構(gòu)，所以大規(guī)模集成電路工藝生產(chǎn)中的槽式接觸孔制備工藝 不適合溝槽式功率mosfet的接觸孔制備方式；同時(shí)在現(xiàn)有的溝槽式功率mosfet工藝中，也 出現(xiàn)類似的槽式接觸孔的生產(chǎn)工藝，但是該槽式接觸孔的溝槽式功率mosfet的制備工藝 由六道光刻工藝構(gòu)成，分別是MB (Buried layer)有源區(qū)(Active layer)源注入(Sourceimp)溝槽(Trench)接觸孔(Contact)金屬(Metal)而其中接觸孔(Contact)的尺寸較大，一般該制備工藝適合接觸孔(Contact)尺 寸在0. 6um以上的溝槽式MOSFET器件，若對(duì)于0. 3um及以下的接觸孔尺寸，現(xiàn)有的工藝由 于采用鋁(AL)作為金屬填充介質(zhì)，會(huì)造成接觸孔填充不好槽式接觸孔內(nèi)出現(xiàn)如圖1所示 的空洞100、鋁(AL)臺(tái)階覆蓋不均勻等現(xiàn)象使得溝槽式功率mosfet器件在實(shí)際使用過程中 可能會(huì)出現(xiàn)可靠性問題，從而直接影響器件的使用功能。現(xiàn)有的的MOS管源極工藝具有如下特點(diǎn)(適合大晶胞尺寸0. 6um以上)如圖2 所示MOS管的P阱電位和源極通過P+104直接與N+源區(qū)100、103接觸在P阱區(qū)域101表面，P阱區(qū)通過P+104連接出；從圖2可以看出，為使源極金屬102能與源極N+100、103 和P阱101兩個(gè)區(qū)域都有良好的接觸，必須保證N+源極環(huán)中間(source block)有足夠的 尺寸，以致在其后的熱工藝過程后不會(huì)相互碰觸，確保P阱與源極的良好接觸。其次，由于 采用的是直接填入金屬AlSiCu，為保證良好的金屬覆蓋性，通常采用的是“碗口”形貌的接 觸孔及“熱鋁”的金屬鋁淀積工藝，這兩個(gè)因素促使單個(gè)MOS管晶胞的pitch設(shè)計(jì)尺寸不能 太小，一般都不能小于2um。使用AlSiCu金屬材料作為電極的缺陷因硅Si在鋁Al中的溶解度高，易造成鋁 在硅中形成尖峰，引起PN結(jié)穿通，雖然可在鋁中添加1 %的硅來防止，但硅容易在鋁中形成 硅團(tuán)，造成接觸電阻變大等不利影響。采用源區(qū)(source block)光刻版控制相鄰源區(qū)間距的缺陷在晶胞尺寸設(shè)計(jì)更 小的情況下，源區(qū)(source block)制備過程中的熱工藝將更難控制其N+雜質(zhì)的橫向擴(kuò)散， 因此，源區(qū)的離子注入通常改為由對(duì)“溝槽”圍成的“源區(qū)島”全部注入N+離子的方式進(jìn)行， 但這樣襯底P阱就被源區(qū)完全隔離了，如果仍然沿用圖2的接觸孔工藝，ρ阱將無法與源極 接觸，造成其接地不良，造成晶體管電特性變差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服接觸孔填充不好、槽式接觸孔內(nèi)出現(xiàn)空洞， PN結(jié)容易被擊穿的缺陷，提供一種可適用于小尺寸(0. 3um以下)接觸孔的溝槽式MOSFET 器件及其制造方法。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的一種具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其特點(diǎn)在于，其包含一 N型襯底，以及 在該N型襯底上方形成的一 N型外延層；一形成于該N型外延層區(qū)域上方的P阱區(qū)域；一形 成于該P(yáng)阱區(qū)域上的源區(qū)；一被覆于該源區(qū)上的氧化層；其特征在于，其還包括多個(gè)穿過該源區(qū)、該P(yáng)阱區(qū)域并與該N型外延層區(qū)域接觸的溝槽，該溝槽內(nèi)具有柵 氧化層和多晶硅；一穿過該氧化層、該源區(qū)并與該P(yáng)阱區(qū)域接觸的源區(qū)接觸孔，其中該源區(qū)接觸孔 中依次具有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一穿過該氧化層并至該溝槽內(nèi)的柵極接觸孔，其中該柵極接觸孔中依次具有金屬 鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一位于該源區(qū)接觸孔下方該P(yáng)阱區(qū)域內(nèi)的P+注入?yún)^(qū)；以及一形成于該源區(qū)接觸孔上方的源極和一形成于該柵極接觸孔上方的柵極；其中，所述的N型替換為P型時(shí)，P同時(shí)替換為N ；換言之，本發(fā)明的具有溝槽式接 觸孔的溝槽式MOSFET的另一技術(shù)方案為一種具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其包含一 P型襯底，以及在該P(yáng)型襯底 上方形成的一P型外延層；一形成于該P(yáng)型外延層區(qū)域上方的N阱區(qū)域；一形成于該N阱區(qū) 域上的源區(qū)；一被覆于該源區(qū)上的氧化層；其特征在于，其還包括多個(gè)穿過該源區(qū)、該N阱區(qū)域并與該P(yáng)型外延層區(qū)域接觸的溝槽，該溝槽內(nèi)具有柵 氧化層和多晶硅；—穿過該氧化層、該源區(qū)并與該N阱區(qū)域接觸的源區(qū)接觸孔，其中該源區(qū)接觸孔中依次具有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一穿過該氧化層并至該溝槽內(nèi)的柵極接觸孔，其中該柵極接觸孔中依次具有金屬 鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一位于該源區(qū)接觸孔下方該N阱區(qū)域內(nèi)的N+注入?yún)^(qū)；以及一形成于該源區(qū)接觸孔上方的源極和一形成于該柵極接觸孔上方的柵極。優(yōu)選地，該N型或P型襯底摻雜電阻率為0.001-0. 002 Ω · cm、濃度為3_4el9/ cm3的N+型或P+型雜質(zhì)，該外延層厚度為2. 5-3. 5um,摻雜N-型或P-型離子，電阻率為 0. 2-0. 4 Ω · cm,濃度為 l_2el6/cm3。優(yōu)選地，該溝槽的深度為1. 2-1. 6um、寬度為0.4-0. 6um，該柵氧化層的厚度為 200-400A,該具有N+或P+摻雜的多晶硅的厚度為11000-12000A。優(yōu)選地，該源區(qū)接觸孔的寬度為0. 3-0. 4um,深度為3500A。優(yōu)選地，該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi)依次淀積的金屬鈦和氮化鈦的厚度分別 為 300A 和 IOOOAo優(yōu)選地，該源極和該柵極為厚度為3_4um的金屬銅鋁。本發(fā)明還提供一種如上所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法， 其特點(diǎn)在于，其包括步驟1 提供一 N型襯底，在該N型襯底上方形成一 N型外延層；步驟2 刻蝕多個(gè)穿過該源區(qū)、該P(yáng)阱區(qū)域并與該N型外延層區(qū)域接觸的溝槽，該 溝槽內(nèi)具有柵氧化層和多晶硅；步驟3 在該N型外延區(qū)域上方形成一 P阱區(qū)域；步驟4 在該P(yáng)阱區(qū)域上方形成一源區(qū)；步驟5 在該源區(qū)上方淀積一氧化層并平整其表面；步驟6 在該源區(qū)刻蝕一源區(qū)接觸孔，該源區(qū)接觸孔穿過該氧化層和該源區(qū)并與 該P(yáng)阱區(qū)域接觸；步驟7 在一溝槽內(nèi)刻蝕一柵極接觸孔，該柵極接觸孔穿過該氧化層深入至該溝 槽內(nèi)；步驟8 在該源區(qū)接觸孔下方形成一 P+注入?yún)^(qū)；步驟9 在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi)依次淀積金屬鈦、氮化鈦，經(jīng)熱退火后 填入金屬鎢，并磨平金屬鎢表面；步驟10 在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔上方分別形成源極和柵極；其中，所述的N型替換為P型時(shí)，P同時(shí)替換為N ；換言之，本發(fā)明的具有溝槽式接 觸孔的溝槽式MOSFET的制造方法的另一技術(shù)方案為一種具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特點(diǎn)在于，其包括步驟1 提供一 P型襯底，在該P(yáng)型襯底上方形成一 P型外延層；步驟2 刻蝕多個(gè)穿過該源區(qū)、該N阱區(qū)域并與該P(yáng)型外延層區(qū)域接觸的溝槽，該 溝槽內(nèi)具有柵氧化層和多晶硅；步驟3 在該P(yáng)型外延區(qū)域上方形成一 N阱區(qū)域；步驟4 在該N阱區(qū)域上方形成一源區(qū)；步驟5 在該源區(qū)上方淀積一氧化層并平整其表面；
步驟6 在該源區(qū)刻蝕一源區(qū)接觸孔，該源區(qū)接觸孔穿過該氧化層和該源區(qū)并與 該N阱區(qū)域接觸；步驟7 在一溝槽內(nèi)刻蝕一柵極接觸孔，該柵極接觸孔穿過該氧化層深入至該溝 槽內(nèi)；步驟8 在該源區(qū)接觸孔下方形成一 N+注入?yún)^(qū)；步驟9 在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi)依次淀積金屬鈦、氮化鈦，經(jīng)熱退火后 填入金屬鎢，并磨平金屬鎢表面；步驟10 在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔上方分別形成源極和柵極。優(yōu)選地，步驟2中刻蝕溝槽的步驟還包括步驟21 在該N型或P型外延層上依次形成一緩沖氧化層和一氮化硅層；步驟22 去除該外延層上兩側(cè)的緩沖氧化層和氮化硅層，并在該緩沖氧化層和氮 化硅層被去除的兩側(cè)上生長場氧化層；步驟23 刻蝕深度為1. 2-1. 6um、寬度為0. 4-0. 6um的溝槽；步驟24 在刻蝕出的溝槽上生長犧牲氧化層，隨后去除犧牲氧化層，并圓滑溝槽 底部和頂部的邊角，最后去除該氮化硅層；步驟25 生長柵氧化層，并在該溝槽內(nèi)填入具有N+或P+摻雜的多晶硅并使該溝 槽之外無多晶硅殘留。優(yōu)選地，步驟3中通過注入劑量l-2el3/cm2、能量為160-200kev的硼離子或N型 離子，再進(jìn)行熱再分布得到該P(yáng)阱或N阱區(qū)域。優(yōu)選地，其特征在于，步驟4中通過注入劑量為5-7el5/cm2、能量為70-90kev的砷 離子或P型離子，再進(jìn)行熱退火處理形成該源區(qū)。優(yōu)選地，其特征在于，步驟5中采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝淀積3000A的磷 硅玻璃和3000A的硼磷硅玻璃以形成該氧化層，通過化學(xué)機(jī)械拋光平整其表面。優(yōu)選地，步驟6中通過干法刻蝕得到該源區(qū)接觸孔。優(yōu)選地，步驟8中通過注入劑量為5-7el5/cm2、能量為70_90KeV的氟化硼離子或 N+離子得到P+注入?yún)^(qū)或N+注入?yún)^(qū)。優(yōu)選地，步驟9中采用等離子氣相淀積工藝在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi)依 次淀積金屬鈦和氮化鈦，經(jīng)熱退火后填入金屬鎢，采用化學(xué)機(jī)械拋光磨平金屬鎢表面。優(yōu)選地，步驟10中淀積厚度為3-4um的金屬銅鋁后，采用干法刻蝕得到源極和柵 極。本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于1、簡化了刻蝕步驟，通過挖槽的工藝制備方法，讓源區(qū)接觸孔穿過源擴(kuò)散區(qū)，直接 引入阱(well)區(qū)，以保證阱(well)區(qū)與源極的良好接觸。2、采用鎢作為填充材料，并在硅與鎢之間增加阻擋層，有效地阻止金屬與硅之間 的互溶，防止了結(jié)擊穿的發(fā)生。


圖1為傳統(tǒng)式平面接觸孔的示意圖。圖2為現(xiàn)有的適合大晶胞尺寸的MOSFET的示意圖。
圖3為本發(fā)明的溝槽式MOSFET的示意圖。圖4至圖15為本發(fā)明制造溝槽式MOSFET各個(gè)工藝的步驟示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案。實(shí)施例一下面根據(jù)圖3至圖15，給出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例，并予以詳細(xì)描述，以使本領(lǐng)域的技 術(shù)人員更易于理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特征和功能特色，而不是用來限定本發(fā)明的范圍。如圖4至圖15所示，本發(fā)明制造溝槽式功率MOSFET包括以下工藝步驟步驟1 參考圖4，提供一 N型襯底1，在該N型襯底1上方形成一 N型外延層2，其 中，襯底1摻As離子，電阻率為0.001-0. 002 Ω · cm，濃度為3_4el9/cm3。外延層摻N-離 子，厚度為2. 5-3. 5um,電阻率為0. 2-0. 4 Ω · cm，濃度約為l_2el6/cm3 ；步驟2:參考圖4至圖8，刻蝕多個(gè)穿過該源區(qū)、該P(yáng)阱區(qū)域并與該N型外延層區(qū)域 接觸的溝槽，該溝槽內(nèi)具有柵氧化層和多晶硅，其中具體步驟如下步驟21 參考圖4，在該N型外延層2上依次形成一厚度為200-300A緩沖氧化層 3和一厚度為氮化硅層4，其中該緩沖氧化層3為二氧化硅；步驟22 參考圖5，去除該外延層上兩側(cè)的緩沖氧化層3和氮化硅層4，并在該緩 沖氧化層和氮化硅層被去除的兩側(cè)上通過熱氧化工藝生長場氧化層5 ；步驟23 參考圖6、圖7a、圖7b，先涂覆光刻膠2um，經(jīng)曝光顯影后開出溝槽窗口 6A，先采用等離子干法刻蝕工藝刻蝕位于該溝槽窗口 6A下方的氮化硅層，形成下一步刻蝕 溝槽時(shí)使用的氮化硅硬膜層4及進(jìn)一步刻蝕窗口 6B，刻蝕完后去除光刻膠，結(jié)果如圖7a所 示，接著用干法刻蝕工藝腐蝕出深約為1. 2-1. 6um、寬度為0. 4-0. 6um的溝槽8，其優(yōu)選深度 為 1. 4-1. 6um ；步驟24 參考圖7b，在刻蝕出的溝槽8上用熱氧化工藝生長600A-1000A的生長犧 牲氧化層9，再用濕法腐蝕去除該犧牲氧化層9，用以修復(fù)溝槽8刻蝕后的硅表面缺陷，有益 于下一步生長出高質(zhì)量的柵氧化層lKgateoxide)，修復(fù)溝槽表面缺陷后去除氮化硅層；步驟25 參考圖8，用熱氧化工藝生長厚度為200-400A的柵氧化層11，隨后通過 低壓化學(xué)氣相淀積工藝向溝槽8內(nèi)填入11000-12000A具有N+摻雜的多晶硅，并采用干法 刻蝕工藝刻蝕硅片表面的多晶硅以使溝槽區(qū)域外沒有多晶硅殘留，再進(jìn)行多晶硅的熱退 火；步驟3 參考圖9，在該N型外延區(qū)域上方形成一 P阱區(qū)域12，該P(yáng)阱區(qū)域的形成 是通過硼離子注入，其注入條件為注入劑量l-2el3/cm2，能量為160-200kev，再在1150°C 的溫度下進(jìn)行150分鐘的熱再分布完成的；步驟4 參考圖10，在該P(yáng)阱區(qū)域12上方進(jìn)行N+離子注入形成一源區(qū)13，本實(shí)施 例中，該源區(qū)通過注入劑量為5-7el5/cm2、能量為70_90kev的砷，再進(jìn)行90分鐘950°C下 的熱退火處理形成；步驟5 參考圖11，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝在該源區(qū)13上方淀積一氧 化層15并采用化學(xué)機(jī)械拋光平整其表面，本實(shí)施例中淀積3000A的磷硅玻璃和3000A的硼 磷硅玻璃以形成該氧化層；
步驟6 參考圖12，在該源區(qū)13刻蝕一源區(qū)接觸孔16，該源區(qū)接觸孔16穿過該氧 化層和該源區(qū)并與該P(yáng)阱區(qū)域接觸，源區(qū)接觸孔通過干法刻蝕得到，其寬度為0. 3-0. 4um, 深度為3500A ；步驟7 參考圖12，在一溝槽內(nèi)刻蝕一柵極接觸孔17，該柵極接觸孔17穿過該氧 化層15深入至該溝槽8內(nèi)；步驟8 參考圖13，在該源區(qū)接觸孔16下方形成一 P+注入?yún)^(qū)18，該P(yáng)+注入?yún)^(qū)18 通過注入劑量為5-7el5/cm2、能量為70-90Kev的氟化硼離子得到；步驟9 參考圖14，采用等離子氣相淀積工藝在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi) 依次淀積厚度為300A的金屬鈦和厚度為1000A氮化鈦，經(jīng)500C的熱退火使鈦和硅形成良 好的低阻化合物后再填入金屬鎢19，采用化學(xué)機(jī)械拋光磨平金屬鎢表面；步驟10 參考圖14、圖15，在步驟9的基礎(chǔ)上淀積厚度為3_4um的金屬銅鋁20，淀 積溫度為300°C，之后先進(jìn)行光刻，接著通過干法刻蝕在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔上方 分別形成源極21和柵極22。從上可知，本發(fā)明的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET包括一 N型襯底1，以及在該N型襯底1上方形成的一 N型外延層2 ；一形成于該N型外延層2區(qū)域上方的P阱區(qū)域12 ；一形成于該P(yáng)阱區(qū)域12上的源區(qū)13 ；一被覆于該源區(qū)13上的氧化層15 ；多個(gè)穿過該源區(qū)13、該P(yáng)阱區(qū)域12并與該N型外延層2區(qū)域接觸的溝槽8，該溝 槽內(nèi)具有柵氧化層11和多晶硅10 ；一穿過該氧化層15、該源區(qū)13并與該P(yáng)阱區(qū)域接觸的源區(qū)接觸孔16，其中該源區(qū) 接觸孔中依次具有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢19 ；一穿過該氧化層15并至該溝槽8內(nèi)的柵極接觸孔17，其中該柵極接觸孔中依次具 有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢19 ；一位于該源區(qū)接觸孔16下方該P(yáng)阱區(qū)域內(nèi)的P+注入?yún)^(qū)18 以及一形成于該源區(qū)接觸孔上方16的源極21和一形成于該柵極接觸孔17上方 的柵極22。實(shí)施例二實(shí)施例二采用P型半導(dǎo)體，其原理與實(shí)施例一相同，工藝步驟也與實(shí)施例一相同， 不同之處在于其采用的襯底為P型襯底，該襯底之上生長的外延層為P型外延層，位于外延 層上方的阱為N阱區(qū)域，該N阱區(qū)域上方的源區(qū)為P+型源區(qū)，溝槽內(nèi)具有P+原位摻雜的多 晶硅，槽式接觸孔下方的注入?yún)^(qū)為N+注入?yún)^(qū)，其余氧化層以及槽式接觸孔內(nèi)的填充金屬均 與實(shí)施例一相同。本發(fā)明基于4道刻蝕工藝，其中采用挖槽式接觸孔工藝，能讓接觸孔穿越源極及P 阱區(qū)，直達(dá)襯底區(qū)，即漏區(qū)，這樣，通過后期的金屬工藝后，就能保證P阱也能和源極形成良 好的接觸(見圖3)。此外本發(fā)明在金屬與硅之間，增加Ti/TiN阻擋層，原因如下在設(shè)計(jì) 小晶胞尺寸(pitch)的溝槽式MOSFET時(shí)，當(dāng)接觸孔(contact)的尺寸小于0. 4um后，槽孔 的深/寬之比將變得更大，由于鎢(Tungsten)具有比鋁Al更好的填孔優(yōu)越性，本發(fā)明使 用鎢材料替代鋁作為接觸孔的填充材料，并在鎢與硅之間增加阻擋層金屬鈦和氮化鈦(Ti/TiN)，形成金屬鈦/氮化鈦/鎢結(jié)構(gòu)，鈦與硅會(huì)形成一層電阻率極低的TiSi2，其中TiN可作 起阻擋層用，有效地阻止金屬與硅之間的互溶，防止了結(jié)擊穿的發(fā)生。通過化學(xué)機(jī)械拋光工 藝磨邊面后，再淀積低溫金屬銅鋁AlCu，該種工藝能與目前的0. 35um制程有更好的匹配。
雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變 更或修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附權(quán)利要求書限定。
權(quán)利要求
一種具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET，其包含一N型襯底，以及在該N型襯底上方形成的一N型外延層；一形成于該N型外延層區(qū)域上方的P阱區(qū)域；一形成于該P(yáng)阱區(qū)域上的源區(qū)；一被覆于該源區(qū)上的氧化層；其特征在于，其還包括多個(gè)穿過該源區(qū)、該P(yáng)阱區(qū)域并與該N型外延層區(qū)域接觸的溝槽，該溝槽內(nèi)具有柵氧化層和多晶硅；一穿過該氧化層、該源區(qū)并與該P(yáng)阱區(qū)域接觸的源區(qū)接觸孔，其中該源區(qū)接觸孔中依次具有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一穿過該氧化層并至該溝槽內(nèi)的柵極接觸孔，其中該柵極接觸孔中依次具有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一位于該源區(qū)接觸孔下方該P(yáng)阱區(qū)域內(nèi)的P+注入?yún)^(qū)；以及一形成于該源區(qū)接觸孔上方的源極和一形成于該柵極接觸孔上方的柵極；其中，所述的N型替換為P型時(shí)，P同時(shí)替換為N。
2.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其特征在于，該N型或P型 襯底摻雜電阻率為0. 001-0. 002 Ω ·αιι、濃度為3-4el9/cm3的N+型或P+型雜質(zhì)，該外延層 厚度為2. 5-3. 5um,摻雜N-型或P-型離子，電阻率為0. 2-0. 4 Ω · cm,濃度為l_2el6/cm3。
3.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其特征在于，該溝槽的深 度為1. 2-1. 6um、寬度為0. 4-0. 6um，該柵氧化層的厚度為200-400A，該具有N+或P+摻雜的 多晶硅的厚度為11000-12000A。
4.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其特征在于，該源區(qū)接觸 孔的寬度為0. 3-0. 4um，深度為3500A。
5.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其特征在于，該源區(qū)接觸 孔和該柵極接觸孔內(nèi)依次淀積的金屬鈦和氮化鈦的厚度分別為300A和1000A。
6.如權(quán)利要求1所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式M0SFET，其特征在于，該源極和該 柵極為厚度為3-4um的金屬銅鋁。
7.—種如權(quán)利要求1所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征在 于，其包括步驟1 提供一 N型襯底，在該N型襯底上方形成一 N型外延層； 步驟2 刻蝕多個(gè)穿過該源區(qū)、該P(yáng)阱區(qū)域并與該N型外延層區(qū)域接觸的溝槽，該溝槽 內(nèi)具有柵氧化層和多晶硅；步驟3 在該N型外延區(qū)域上方形成一 P阱區(qū)域；步驟4 在該P(yáng)阱區(qū)域上方形成一源區(qū)；步驟5 在該源區(qū)上方淀積一氧化層并平整其表面；步驟6 在該源區(qū)刻蝕一源區(qū)接觸孔，該源區(qū)接觸孔穿過該氧化層和該源區(qū)并與該P(yáng)阱 區(qū)域接觸；步驟7 在一溝槽內(nèi)刻蝕一柵極接觸孔，該柵極接觸孔穿過該氧化層深入至該溝槽內(nèi)； 步驟8 在該源區(qū)接觸孔下方形成一 P+注入?yún)^(qū)；步驟9 在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi)依次淀積金屬鈦、氮化鈦，經(jīng)熱退火后填入 金屬鎢，并磨平金屬鎢表面；步驟10 在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔上方分別形成源極和柵極；其中，所述的N型替換為P型時(shí)，P同時(shí)替換為N。
8.如權(quán)利要求7所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征在于， 步驟2中刻蝕溝槽的步驟還包括步驟21 在該N型或P型外延層上依次形成一緩沖氧化層和一氮化硅層；步驟22 去除該外延層上兩側(cè)的緩沖氧化層和氮化硅層，并在該緩沖氧化層和氮化硅 層被去除的兩側(cè)上生長場氧化層；步驟23 刻蝕深度為1. 2-1. 6um、寬度為0. 4-0. 6um的溝槽；步驟24 在刻蝕出的溝槽上生長犧牲氧化層，隨后去除犧牲氧化層，并圓滑溝槽底部 和頂部的邊角，最后去除該氮化硅層；步驟25 生長柵氧化層，并在該溝槽內(nèi)填入具有N+或P+摻雜的多晶硅并使該溝槽之 外無多晶硅殘留。
9.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征在 于，步驟3中通過注入劑量l-2el3/cm2、能量為160-200kev的硼離子或N型離子，再進(jìn)行熱 再分布得到該P(yáng)阱或N阱區(qū)域。
10.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征 在于，步驟4中通過注入劑量為5-7el5/cm2、能量為70_90kev的砷離子或P型離子，再進(jìn)行 熱退火處理形成該源區(qū)。
11.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征 在于，步驟5中采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積工藝淀積3000A的磷硅玻璃和3000A的硼磷 硅玻璃以形成該氧化層，通過化學(xué)機(jī)械拋光平整其表面。
12.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征 在于，步驟6中通過干法刻蝕得到該源區(qū)接觸孔。
13.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征 在于，步驟8中通過注入劑量為5-7el5/cm2、能量為70_90Kev的氟化硼離子或N+離子得到 P+注入?yún)^(qū)或N+注入?yún)^(qū)。
14.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征 在于，步驟9中采用等離子氣相淀積工藝在該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔內(nèi)依次淀積金屬 鈦和氮化鈦，經(jīng)熱退火后填入金屬鎢，采用化學(xué)機(jī)械拋光磨平金屬鎢表面。
15.如權(quán)利要求7或8所述的具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET的制備方法，其特征 在于，步驟10中淀積厚度為3-4um的金屬銅鋁后，采用干法刻蝕得到源極和柵極。全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有溝槽式接觸孔的溝槽式MOSFET，包括一N型襯底和該襯底上方的一N型外延層；一該外延層上方的P阱區(qū)域；一形成于該P(yáng)阱區(qū)域上的源區(qū)；一該源區(qū)上的氧化層；穿過該源區(qū)、該P(yáng)阱區(qū)域并與該外延層接觸的溝槽，該溝槽內(nèi)具有柵氧化層和多晶硅；一源區(qū)接觸孔和一柵極接觸孔，其中該源區(qū)接觸孔和該柵極接觸孔中依次具有金屬鈦層、氮化鈦層和金屬鎢；一P+注入?yún)^(qū)以及一形成于源區(qū)接觸孔上方的源極和一形成于柵極接觸孔上方的柵極，本發(fā)明還公開了該溝槽式MOSFET的制造方法。該溝槽式MOSFET的阱區(qū)與源極有良好的接觸，且采用鎢作為填充材料，并在硅與鎢之間增加阻擋層，有效阻止金屬與硅之間的互溶，防止結(jié)擊穿。
文檔編號(hào)H01L29/78GK101924130SQ20091005270
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月9日
發(fā)明者倪凱彬, 紀(jì)剛, 鐘添兵, 顧建平 申請人:上海韋爾半導(dǎo)體股份有限公司