專利名稱：帶有增強型源極-金屬接頭的屏蔽柵極溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種帶有增強型源極-金屬接頭的屏蔽柵極溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管。
背景技術(shù)：
當(dāng)今的許多電子電路設(shè)計對于開關(guān)性能以及導(dǎo)通狀態(tài)電阻等器件性能參數(shù)，具有嚴(yán)格的要求。功率MOS器件就經(jīng)常用于這種電路。屏蔽柵極溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)是ー種功率MOS器件，具有良好的高頻開關(guān)性能以及很低的導(dǎo)通狀態(tài)電阻。屏蔽柵極MOSFET現(xiàn)有的制備技術(shù)非常復(fù)雜而且昂貴，在處理過程中通常需要使用六個或六個以上的掩膜?，F(xiàn)有的技術(shù)也有很高的不良率。制成的器件通常具有很高的接觸電阻，暫態(tài)特性極不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本申請是于2009年8月14日存檔的題為《屏蔽柵極溝槽MOSFET器件及其制備》，共同待決的美國專利申請?zhí)?2/583，192的部分連續(xù)申請案，特此引用，以作參考。本發(fā)明提供了一種帶有增強型源扱-金屬接頭的屏蔽柵極溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，適用于較大的源扱-金屬接觸區(qū)以及較低的接觸電阻，更加可靠，具有更穩(wěn)定的瞬態(tài)響應(yīng)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了ー種形成在具有襯底頂面的半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件，其特點是，其包含—個從襯底頂面延伸到半導(dǎo)體襯底中的柵極溝槽；—個在柵極溝槽中的柵極電極；ー個沉積在柵極電極上方的柵極頂部電介質(zhì)材料；一個在柵極溝槽附近的本體區(qū)；一個嵌在本體區(qū)中的源極區(qū)，至少一部分源極區(qū)延伸到柵極頂部電介質(zhì)材料上方；ー個使源極區(qū)和本體區(qū)之間接觸的接觸溝槽；以及，一個沉積在至少一部分柵極溝槽開ロ、至少一部分源極區(qū)以及至少一部分接觸溝槽上方的金屬層。其中金屬層覆蓋了柵極電極上方的柵極頂部電介質(zhì)材料，并且接觸柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的側(cè)壁。其還包含ー個形成在柵極溝槽內(nèi)的屏蔽電極，其中柵極電極和屏蔽電極被電極間電介質(zhì)材料分開。其中源極區(qū)具有ー個基本垂直的表面，至少一部分基本垂直的表面與金屬層直接接觸。
其中柵極溝槽具有一個至少部分彎曲的溝槽側(cè)壁。其中源極區(qū)至少一部分的表面符合溝槽側(cè)壁的彎曲部分。其中金屬層在多個邊緣上與源極區(qū)相接觸。
其中在接觸溝槽對面的源極區(qū)的一個邊緣上，以及柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的一個邊緣上，金屬層與源極區(qū)相接觸。其中柵極頂部電介質(zhì)材料的頂面，在源極區(qū)的頂部下方凹陷。其中用導(dǎo)電插頭至少部分填充接觸溝槽。一種用于制備半導(dǎo)體器件的方法，其特點是，該方法包含制備ー個柵極溝槽；在柵極溝槽內(nèi)制備ー個柵極電極；在柵極電極頂部上方制備ー個柵極頂部電介質(zhì)材料；制備ー個本體區(qū)和一個源極區(qū)；制備ー個接觸溝槽；回刻柵極頂部電介質(zhì)材料，使至少一部分的源極區(qū)延伸到柵極頂部電介質(zhì)材料上方；在至少一部分柵極溝槽開ロ、至少一部分源極區(qū)以及至少一部分接觸溝槽的上方沉積ー個金屬層。該方法還包含在制備柵極電極之前，先在柵極溝槽中制備ー個屏蔽電極。 該方法還包含在屏蔽電極和柵極電極之間，制備ー個電極間電介質(zhì)。其中回刻柵極頂部電介質(zhì)材料，并沉積金屬層，使金屬層覆蓋柵極電極上方的柵極頂部電介質(zhì)材料，并且接觸柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的ー個側(cè)壁。其中柵極頂部電介質(zhì)材料在襯底頂面下方凹陷。其中源極區(qū)具有ー個基本垂直的表面，至少一部分基本垂直的表面與金屬層直接接觸。其中柵極溝槽具有一個至少部分彎曲的溝槽側(cè)壁。其中源極區(qū)至少一部分的表面符合溝槽側(cè)壁的彎曲部分。其中金屬層在多個邊緣上與源極區(qū)相接觸。其中在接觸溝槽對面的源極區(qū)的一個邊緣上，以及柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的一個邊緣上，金屬層與源極區(qū)相接觸。該方法還包含至少部分在接觸溝槽內(nèi)，沉積ー個導(dǎo)電插頭。其中金屬層構(gòu)成一個至少部分在接觸溝槽內(nèi)的導(dǎo)電插頭。本發(fā)明帶有增強型源極-金屬接頭的屏蔽柵極溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管和現(xiàn)有技術(shù)相比，其優(yōu)點在于，本發(fā)明適用于較大的源扱-金屬接觸區(qū)以及較低的接觸電阻，更加可靠，具有更穩(wěn)定的瞬態(tài)響應(yīng)。


以下詳細說明及其附圖闡述了本發(fā)明的各種實施例。圖I所示的流程圖表示屏蔽柵極MOSFET制備エ藝的實施例。圖2-26C所示的進程圖表示器件制備エ藝的實施例。
具體實施例方式本發(fā)明可以各種不同的方式實現(xiàn)，包含エ藝；裝置；系統(tǒng)；物質(zhì)成分。在一些實施例中，本發(fā)明可以通過嵌在可讀的存儲介質(zhì)和/或處理器中的計算機程序來控制，例如配置處理器，以執(zhí)行存儲在和/或耦合到處理器上的內(nèi)存中的命令。在本說明中，這些工具，或本發(fā)明可以采用的其他任何形式，都稱為技木。一般來說，所屬エ藝步驟的順序可以在本發(fā)明的范圍內(nèi)變動。除非特別聲明，否則上述用于執(zhí)行任務(wù)的處理器或內(nèi)存等元件，可以作為ー種通用元件，在某一時刻執(zhí)行任務(wù)時臨時配置，或者是作為一種專用元件，專為執(zhí)行任務(wù)而制備。此處所用的名詞“處理器”指的是ー個或多個器件、電路和/或用于處理數(shù)據(jù)(例如計算機程序指令)的處理內(nèi)核。通過以下附圖表示了本發(fā)明的原理，以及本發(fā)明的一個或多個實施例的詳細說明。所述的本發(fā)明與這些實施例有夫，但本發(fā)明并不局限于任ー實施例。本發(fā)明的范圍僅 由權(quán)利要求書所決定，并且本發(fā)明含有各種變化、修正和等效內(nèi)容。在以下說明中所提到的各種具體細節(jié)，是為了全面理解本發(fā)明。這些細節(jié)只用于舉例說明，無需某些或全部的具體細節(jié)，就可以依據(jù)權(quán)利要求書實施本發(fā)明。為清晰起見，關(guān)于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域中已知的技術(shù)材料并沒有詳細說明，以免產(chǎn)生不必要的誤解。提出了屏蔽柵極MOSFET器件和制備エ藝的實施例。制備エ藝?yán)玫飰|片，采用自對準(zhǔn)的接觸系統(tǒng)。制成的屏蔽柵極MOSFET器件具有凹陷的柵極電介質(zhì)，適用于較大的源扱-金屬接觸區(qū)以及較低的接觸電阻。這種器件更加可靠，具有更穩(wěn)定的瞬態(tài)響應(yīng)。圖I所示的流程圖，表示屏蔽柵極MOSFET制備エ藝的實施例。在102處，ー個或多個柵極接觸開ロ至少部分形成在半導(dǎo)體襯底上。在104處，氮化物墊片形成在柵極溝槽開ロ內(nèi)部?？梢钥涛g柵極溝槽，使其自對準(zhǔn)到氮化物墊片。在后續(xù)的處理過程中，墊片防止襯底被刻蝕，形成自對準(zhǔn)的接觸溝槽。在106處，屏蔽電極和柵極電極形成在溝槽內(nèi)。電介質(zhì)材料填充了至少一部分的溝槽，并將屏蔽電極和柵極電極分開。屏蔽電極保護柵極電極不受高壓的影響。在108處，在襯底中植入用于制備本體和源極區(qū)的摻雜物。在110處，以自對準(zhǔn)的方式形成接觸溝槽，無需任何額外的掩膜。在112處，導(dǎo)電插頭沉積在接觸溝槽內(nèi)。在114處，回刻柵極溝槽中的電介質(zhì)材料，使至少一部分的源極區(qū)延伸到電介質(zhì)材料上方。在116處，金屬層沉積在至少一部分柵極溝槽開ロ、至少一部分源極區(qū)以及至少一部分接觸溝槽上方。金屬層在源極和柵極金屬中形成圖案。在一些實施例中，源極金屬可以含有一個頂部金屬層以及ー個或多個接觸溝槽插頭，在多重邊緣上與源極區(qū)接觸，從而降低接觸電阻，使器件更加可靠。圖2-26所示的エ藝圖，表示器件制備エ藝的實施例。在以下討論中，舉例說明用的是N型器件。也可以利用類似的エ藝制備P型器件。圖2-5表示制備柵極溝槽的初始步驟。在圖2中，利用N型襯底602作為器件的漏極。在本例中，N型襯底是ー種N+硅晶圓，N-外延層生長在晶圓表面上。在一些實施例中，外延層的摻雜濃度約為3E16-1E17摻雜物/cm3,厚度為2_4um,襯底電阻率為O. 5_3mohm*cm。硅氧化層604通過沉積或熱氧化，形成在襯底上。氮化層606沉積在硅氧化層上方。在一些實施例中，硅氧化層的厚度約為500 1500人，氮化層的厚度約為1500A。
然后，在氮化層上方使用一個光致抗蝕劑(PR)層，并利用第一掩膜(也稱為溝槽掩膜)形成圖案。在以下討論中，為便于說明，假設(shè)使用的是正PR，從而保留未裸露的區(qū)域，除去裸露的區(qū)域。也可以使用負PR，只需相應(yīng)地修改一下掩膜即可。掩膜限定了有源柵溝槽。掩膜也可以限定其他溝槽，例如源極多晶硅吸引溝槽以及柵極滑道/截止溝槽，這些溝槽在本圖中沒有表示出。在某些實施例中，有源溝槽的寬度約為O. 6um?？梢允褂门R界尺寸為O. 35um等低檔的掩膜制備器件，從而降低所需掩膜的成本。在圖3中，殘留的PR層701限定了有源柵極溝槽開ロ 702。在一些實施例中，可以制備源極多晶硅吸引溝槽和柵極滑道/截止溝槽等額外的溝槽，但本圖中沒有表示出。然后，利用硬掩膜(HM)刻蝕，刻蝕掉氮化層和硅氧化層的裸露部分。刻蝕終止在硅表面上。然后除去剰余的PR。在圖4中，在裸露的區(qū)域中形成溝槽開ロ，同時通過剰余的氮化物-氧化物部分，形成硬掩膜。

緊接著進行溝槽刻蝕，在溝槽開ロ中刻蝕到半導(dǎo)體材料602中。根據(jù)刻蝕方法，溝槽側(cè)壁基本上可以是直的(如圖5A所示)或彎的(如圖5B所示)。在一些實施例中，溝槽的目標(biāo)深度約為O. 3um O. 5um。在溝槽開口中，沉積或熱生長一個很薄的氧化層，布滿溝槽底部和溝槽側(cè)壁。在一些實施例中，氧化層的厚度約為200人。氧化層一旦形成，就可以沉積ー個額外的氮化層900。在氮化物下面僅僅需要一個很薄的氧化層，因此在圖中沒有分別表示出。在ー些實施例中，額外的氮化層厚度約為1500人-2200 A。在一些實施例中，氮化層的厚度約為1500人。如圖6所示，氮化層900布滿溝槽，并且覆蓋了其余的裸露區(qū)域。如圖7所示，全面的各向異性回刻后，1000等氮化物墊片會沿溝槽的側(cè)壁形成。初始的氮化層606部分也保留下來。然后，除去溝槽開ロ底部中裸露的內(nèi)襯氧化層，利用全面的硅刻蝕エ藝，進一歩加深圖8中氮化物墊片之間的溝槽。根據(jù)器件的用途，所制成的溝槽深度大約在I. 5um
2.5um，溝槽側(cè)壁的傾斜角約為87° 88。。氮化物墊片使自對準(zhǔn)的刻蝕エ藝不需要多余的對準(zhǔn)掩膜等額外的對準(zhǔn)步驟，從而實現(xiàn)了溝槽的傾斜刻蝕。溝槽的深度范圍從幾百埃至幾微米。利用250A 500A的圓孔(R/H)刻蝕，使溝槽的拐角更加圓滑，以避免因鋭角造成的高電場。在圖9中，沉積或熱生長ー個或多個氧化層。在一些實施例中，可以選擇生長ー個大約500人的犧牲氧化層，并除去，以改善硅表面。作為示例，可以在溝槽中生長ー個大約250 A的氧化層，然后沉積ー層大約900 A的高溫氧化物(HTO)。如圖10所示，沉積多晶硅。在一些實施例中，多晶硅的厚度約為12000ん比器件中最寬溝槽(沒有表示出最寬的溝槽)的寬度的一半還要大。因此，側(cè)壁上的多晶硅層結(jié)合在一起，完全填滿了溝槽。這層多晶硅有時稱為源極多晶硅、屏蔽多晶硅或多晶硅I。然后如圖11所示，利用干刻蝕，回刻源極多晶硅。在本例中，在有源柵極溝槽中，剩余的多晶硅厚度約為6000 A。然后，沉積高密度等離子(HDP)氧化物1506并致密化。在一些實施例中，致密化要在大約1150°C的溫度下持續(xù)進行大約30秒鐘。如圖12所示，氧化層1506的厚度大于有源溝槽寬度的一半(在一些實施例中，氧化層的厚度約為2000人 4000 A )，從而完全填充了有源溝槽。
進行氧化物化學(xué)機械拋光(CMP)。如圖13所示，利用CMPエ藝拋光氧化物，直到氧化物的頂面與氮化物表面相平為止，以此作為刻蝕的終點。圖14表示添加另ー個氧化層。在一些實施例中，氧化層的厚度約為1000A 2000人。該氧化層的厚度可以控制第二掩膜下濕刻蝕切ロ的角度。該氧化物薄膜也保護器件所有的非有源區(qū)中的氮化物。受保護的氮化物可稍后進行Si的無掩膜全面刻蝕。在一些實施例中，在結(jié)構(gòu)的表面上旋涂ー層光致抗蝕劑，并利用第二掩膜(也稱為多晶硅覆蓋掩膜)形成PR圖案。被PR覆蓋的區(qū)域(例如截止溝槽，在圖中沒有表示出)不受氧化物濕刻蝕的影響。在所示的實施例中，沒有被PR覆蓋的有源溝槽區(qū)域易受氧化物濕刻蝕的影響。然后，進行濕刻蝕。濕刻蝕的結(jié)果表示在圖15中。未被PR覆蓋的區(qū)域中的氧化物被除去了，使剩余的氧化物處于所需的高度上。多晶硅上方的氧化層，例如氧化層1908，稱為多晶硅間電介質(zhì)(iro)，其范圍可以從幾百埃至幾千埃。在一些實施例中，形成的是不對稱的氧化物截止/柵極滑道溝槽，對于這些實施例，圖13-15所示的步驟是可選的。還可選擇，直接回刻圖12中的氧化物1506，以形成圖15 所示的 IPD 1908。如果使用了 PR，之后要將它除去，并且沉積或熱生長ー層?xùn)艠O氧化物。在一些實施例中，附加的氧化層厚度約為450 A。因此，在圖16中，柵極氧化物布滿了 2004和2006等有源溝槽側(cè)壁。 進行另ー個多晶硅沉積并回刻。結(jié)果如圖17所示。沉積多晶硅填充溝槽。在ー些實施例中，大約O. 5-1 um的多晶硅沉積在溝槽中?；乜趟练e的多晶硅，形成柵極多晶硅，例如2104和2106。柵極多晶硅的頂部至少碰到源極的底部，在一些情況下，還與源極的底部重疊，從而可以形成ー個通道。在一些實施例中，多晶硅表面在氮化物墊片的底部下方大約500-5000人?？蛇x擇，沉積ー層鈦或鈷等金屬，并退火。在金屬與多晶硅接觸的地方，形成ー個多晶硅化層。氧化物或氮化物上方的金屬鈦或鈷不會形成硅化物/多晶硅化物，可以除去。如圖所示，多晶硅化物形成在柵極多晶硅電極2104和2106上方的2112和2114處。圖18A中，例如通過濕刻蝕エ藝，除去有源柵極溝槽附近裸露的氮化物墊片，以及氧化物硬掩膜上方的氮化層。在一些實施例中，各種之前的熱處理工藝(例如氧化物沉積、HDP氧化物致密)使得界面區(qū)域中的硅氧化，而相同區(qū)域中的氮化物氧化的程度較輕。由于硅エ藝的局部氧化(LOCOS)，使氮化物墊片下面的襯底表面發(fā)生變化，變成彎曲的。這種現(xiàn)象在本領(lǐng)域中眾所周知，稱為“鳥嘴效應(yīng)”。此外，各種之前的刻蝕エ藝使氮化物墊片在特定區(qū)域中被侵蝕，進一歩暴露出氮化物-硅交界面使其氧化。因此，如圖18B所示，當(dāng)通過濕刻蝕エ藝除去氮化物墊片和其他裸露的氮化物材料時，剰余的溝槽側(cè)壁就可以具有曲率。植入器件的本體和源扱。植入器件的本體和源極不需要額外的掩膜。確切地說，在圖19A和19B中，進行本體植入。用帶有角度的摻雜離子轟擊器件?？梢杂玫锉Ｗo器件的特定區(qū)域(圖中沒有表示出)。在未被氮化物保護的有源區(qū)中，植入形成本體區(qū)，例如2304。在一些實施例中，在60KeV 180KeV下，利用摻雜水平約為I. 8el3的硼離子，制備N-通道器件。也可以使用其他類型的離子。例如，利用亞磷離子制備P-通道器件。
在圖20A和20B中，用零傾斜角進行源極植入。再次用摻雜離子轟擊器件。在一些實施例中，在40KeV 80KeV下，使用的是摻雜水平為4el5的砷離子。在2304等本體區(qū)內(nèi)形成2402等源極區(qū)。在圖20B中，源極區(qū)的表面與溝槽側(cè)壁的彎曲形狀一致。在圖21A和21B中，沉積電介質(zhì)層(例如氧化層)，填充溝槽開ロ，并分離源極和柵極多晶硅區(qū)域。在不同的實施例中，氧化層的厚度范圍在5000人 8000A之間。在ー些實施例中，利用化學(xué)氣相沉積(CVD)エ藝，沉積厚度約為5000A的低溫氧化物(LTO)和含有硼酸的硅玻璃(BPSG)。在圖22A和22B中，通過干刻蝕エ藝回刻氧化物。在本例中，向下刻蝕氧化物，使氧化物的頂面低于襯底頂面500A 1000A左右。在圖2-4中形成的氧化物硬掩膜也可以通過該エ藝除去。還可選擇，(例如通過化學(xué)機械拋光(CMP)エ藝)平整氧化物，使氧化物的頂面與襯底頂面相平。圖22C表示的是這種可選方案。在圖23A和23B中，刻蝕襯底，形成2702等接觸溝槽。根據(jù)器件的用途，刻蝕深度約在O. 6um O. 9um之間。刻蝕裸露的襯底區(qū)域，未被氧化物保護的區(qū)域不刻蝕。由于刻蝕エ藝不需要額外的掩膜，因此也稱為自對準(zhǔn)的接觸エ藝。在這種情況下，接觸溝槽自對準(zhǔn)到氧化物2704的剩余部分。如圖23B所示，在刻蝕接觸溝槽之后，可以選擇在接觸溝槽的底部，制備(例如植入)ー個重摻雜的P+本體接觸區(qū)。在圖24A和24B中，可以選擇沉積Ti和TiN等勢壘金屬(沒有特別表示出)，然后通過RTP，在接觸區(qū)附近形成Ti硅化物。在一些實施例中，所用的Ti和TiN的厚度分別為300 A和1000 A。然后，沉積鎢(w)等導(dǎo)電插頭材料。在一些實施例中，沉積4000人 6000人的W?；乜坛练e的W，一直到襯底表面，以形成3002等単獨的導(dǎo)電(W)插頭。在圖25A和25B中，進行氧化物刻蝕。回刻氧化層?？涛gエ藝除去了源極和有源柵極溝槽開ロ上方的氧化層，以及柵極溝槽內(nèi)的一部分氧化層，使柵極溝槽內(nèi)剩余的氧化層凹向源極的頂面。換言之，所制成的氧化層的頂面低于源極的頂面。在一些實施例中，氧化層的頂面大約比源極區(qū)的頂面低500-1000 A。下文還將討論，為了源扱-金屬接觸，刻蝕エ藝使更多的源極區(qū)裸露出來。 還可選擇，在圖23A和23B中的接觸溝槽2702之后，以及制備導(dǎo)電插頭3002之前，進行這種氧化物回刻エ藝。在一個可選實施例中，圖24C和圖24D表示類似于圖25A和25B的氧化物回刻エ藝，但是在制備導(dǎo)電插頭3002之前進行。在這個可選實施例中，制備圖24C和圖24D所示的結(jié)構(gòu)之后，沉積導(dǎo)電插頭，以形成圖25A和25B所示的結(jié)構(gòu)。在圖26A和26B中，沉積一個金屬層。在一些實施例中，利用AlCu制備一個大約3um 6um厚的金屬層。然后,在450°C下對金屬退火大約30分鐘。在一些實施例中，形成金屬的圖案，制備源極和柵極金屬，通過附加的溝槽(圖中沒有表示出)連接到源極和柵極區(qū)。形成最終器件的頂部。盡管沒有表示出，但是通常在背部研磨エ藝后，就可以在襯底的底部形成ー個金屬層。在制成的器件中，每個有源柵極溝槽都含有ー個頂部多晶硅電極(例如多晶硅3312)，由于它起柵極的作用，因此也稱為柵極多晶硅或柵極電極，或者由于它在制備過程中形成于第二多晶硅沉積エ藝，因此也稱為多晶硅2。每個頂部多晶硅電極還包含一個沉積在柵極電極頂面上的多晶硅化物層3340，以改善沿柵極的導(dǎo)電性。每個溝槽還包含ー個底部多晶硅電極(例如多晶硅3320)，由于它連接到源極上，因此也稱為源極多晶硅或源極電極，或者由于它在制備過程中形成于第一多晶硅沉積エ藝，因此也稱為多晶硅1，或者由于它屏蔽柵極多晶硅不受高電壓的影響，因此也稱為屏蔽多晶硅或屏蔽電極。由氧化物制成的多晶硅間電介質(zhì)區(qū)，將源極多晶硅與柵極多晶硅分離。在本例所示的有源柵極溝槽中，包圍著柵極多晶硅，并且內(nèi)襯著溝槽頂部側(cè)壁的氧化層(例如區(qū)域3324中的氧化層)，比包圍著源扱/屏蔽多晶硅，并且內(nèi)襯著溝槽底部側(cè)壁的氧化層(例如氧化層3326)更薄。在有源區(qū)中，源極金屬3334通過氧化物3309等電介質(zhì)層，與3312等柵極電極絕緣。源極金屬層3334通過鎢插頭等導(dǎo)體3330，電連接到源極區(qū)3332和本體區(qū)3348上，導(dǎo)體3330填充源極本體接觸開ロ，并且從源極金屬開始延伸到本體區(qū)中。本體接觸植入?yún)^(qū)3346增強了本體區(qū)和導(dǎo)體3330之間的歐姆接觸上述エ藝制備了ー種帶有增強的源極-金屬接觸區(qū)的MOSFET器件。確切地說，由于源極區(qū)在柵極氧化物頂面上延伸，因此ー個単獨的源極區(qū)就有多個與頂部金屬(例如源極金屬層3334和導(dǎo)電插頭3330)相接觸的表面(例如在表面3302、3304和3306處)。例如，頂部金屬連接到源極區(qū)，在接觸溝槽對面的源極區(qū)表面3302上，在凹陷的氧化物3309對面的源極區(qū)表面3306上，以及在源極區(qū)頂面3304上。柵極區(qū)上方凹陷的氧化物3309使金屬連接到凹陷氧化物對面的源極側(cè)壁3306。增強的源極-金屬接觸區(qū)降低了接觸電阻，并使瞬態(tài)響應(yīng)更加穩(wěn)定。而且，增強區(qū)意味著接觸存在缺陷的可能性極小，因此器件更加可靠，產(chǎn)量更高。在一些實施例中，導(dǎo)電插頭3330’是由和源極金屬層3334相同的材料制成的，如圖26C所示。在這種情況下，可以和其余的源極金屬層3334同時制備/填充導(dǎo)電插頭 3330，。上述示例多數(shù)都是用N-通道器件進行說明。只要將各種摻雜物的極性變換ー下，上述エ藝就可以適用于P-通道器件。盡管為了便于理解，給出了上述實施例的具體細節(jié)，但是本發(fā)明并不局限于這些細節(jié)。本發(fā)明還有許多可選的實施方法。所述的實施例用于解釋說明，不用于局限。
權(quán)利要求
1.一種形成在具有襯底頂面的半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其包含 一個從襯底頂面延伸到半導(dǎo)體襯底中的柵極溝槽； 一個在柵極溝槽中的柵極電極； 一個沉積在柵極電極上方的柵極頂部電介質(zhì)材料； 一個在柵極溝槽附近的本體區(qū)； 一個嵌在本體區(qū)中的源極區(qū)，至少一部分源極區(qū)延伸到柵極頂部電介質(zhì)材料上方； 一個使源極區(qū)和本體區(qū)之間接觸的接觸溝槽；以及， 一個沉積在至少一部分柵極溝槽開口、至少一部分源極區(qū)、以及至少一部分接觸溝槽上方的金屬層。
2.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中金屬層覆蓋了柵極電極上方的柵極頂部電介質(zhì)材料，并且接觸柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的側(cè)壁。
3.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其還包含一個形成在柵極溝槽內(nèi)的屏蔽電極，其中柵極電極和屏蔽電極被電極間電介質(zhì)材料分開。
4.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中源極區(qū)具有一個基本垂直的表面，至少一部分基本垂直的表面與金屬層直接接觸。
5.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中柵極溝槽具有一個至少部分彎曲的溝槽側(cè)壁。
6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中源極區(qū)至少一部分的表面符合溝槽側(cè)壁的彎曲部分。
7.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中金屬層在多個邊緣上與源極區(qū)相接觸。
8.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中在接觸溝槽對面的源極區(qū)的一個邊緣上，以及柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的一個邊緣上，金屬層與源極區(qū)相接觸。
9.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中柵極頂部電介質(zhì)材料的頂面，在源極區(qū)的頂部下方凹陷。
10.如權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，其中用導(dǎo)電插頭至少部分填充接觸溝槽。
11.一種用于制備半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，該方法包含制備一個柵極溝槽； 在柵極溝槽內(nèi)制備一個柵極電極； 在柵極電極頂部上方制備一個柵極頂部電介質(zhì)材料； 制備一個本體區(qū)和一個源極區(qū)； 制備一個接觸溝槽； 回刻柵極頂部電介質(zhì)材料，使至少一部分的源極區(qū)延伸到柵極頂部電介質(zhì)材料上方； 在至少一部分柵極溝槽開口、至少一部分源極區(qū)以及至少一部分接觸溝槽的上方沉積一個金屬層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包含在制備柵極電極之前，先在柵極溝槽中制備一個屏蔽電極。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，該方法還包含在屏蔽電極和柵極電極之間，制備一個電極間電介質(zhì)。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中回刻柵極頂部電介質(zhì)材料，并沉積金屬層，使金屬層覆蓋柵極電極上方的柵極頂部電介質(zhì)材料，并且接觸柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的一個側(cè)壁。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中柵極頂部電介質(zhì)材料在襯底頂面下方凹陷。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中源極區(qū)具有一個基本垂直的表面，至少一部分基本垂直的表面與金屬層直接接觸。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中柵極溝槽具有一個至少部分彎曲的溝槽側(cè)壁。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，其中源極區(qū)至少一部分的表面符合溝槽側(cè)壁的彎曲部分。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中金屬層在多個邊緣上與源極區(qū)相接觸。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中在接觸溝槽對面的源極區(qū)的一個邊緣上，以及柵極頂部電介質(zhì)材料對面的源極區(qū)的一個邊緣上，金屬層與源極區(qū)相接觸。
21.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，該方法還包含至少部分在接觸溝槽內(nèi)，沉積一個導(dǎo)電插頭。
22.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，其中金屬層構(gòu)成一個至少部分在接觸溝槽內(nèi)的導(dǎo)電插頭。
全文摘要
一種形成在具有襯底頂面的半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體器件，包含一個從襯底頂面延伸到半導(dǎo)體襯底中的柵極溝槽；一個在柵極溝槽中的柵極電極；一個沉積在柵極電極上方的電介質(zhì)材料；一個在柵極溝槽附近的本體區(qū)；一個嵌在本體區(qū)中的源極區(qū)，至少一部分源極區(qū)延伸到電介質(zhì)材料上方；一個接觸溝槽，使源極區(qū)和本體區(qū)之間能進行電氣等接觸；以及一個沉積在至少一部分柵極溝槽開口、至少一部分源極區(qū)以及至少一部分接觸溝槽上方的金屬層。
文檔編號H01L21/336GK102623501SQ20121002216
公開日2012年8月1日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者陳軍 申請人:萬國半導(dǎo)體股份有限公司