專利名稱：溝槽式mos晶體管及其制造方法、集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種溝槽式MOS晶體管及其制造方法，此外，本發(fā)明還涉及一種采用了該溝槽式MOS晶 體管的集成電路。
背景技術(shù)：
溝槽型MOS (trench M0S)晶體管作為一種新型垂直結(jié)構(gòu)器件，是在VDMOS (垂直雙擴(kuò)散金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，兩者均屬于高元胞密度器件。但該結(jié)構(gòu)與前者相比有許多性能優(yōu)點(diǎn)如更低的導(dǎo)通電阻、低柵漏電荷密度，從而有低的導(dǎo)通和開關(guān)損耗及快的開關(guān)速度。同時(shí)由于溝槽型MOS晶體管的溝道是垂直的，故可進(jìn)一步提高其溝道密度，減小芯片尺寸。圖I是溝槽式MOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。以溝槽式NMOS功率MOS晶體管為例，該溝槽式MOS晶體管在硅襯底上生長(zhǎng)有一層N型外延層4，電子由源端I經(jīng)溝道區(qū)3從襯底流出，漏端從襯底底面的金屬層引出。多晶硅柵2位于溝道區(qū)3及N型外延層4的溝槽中，在多晶硅柵2側(cè)面及底面包圍有柵氧化層，用于將多晶硅柵2隔離。相應(yīng)地，在現(xiàn)有技術(shù)的溝槽式MOS晶體管制造方法中，首先在襯底上形成溝槽，隨后在溝槽的內(nèi)表面上沉積柵極氧化物層，此后在溝槽中沉積柵極多晶硅以形成多晶硅柵，這樣就形成了溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。隨后，在形成溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)之后形成阱，之后形成源極。最后，形成接觸孔以及位線的硅化物，然后形成金屬布線。但是，對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的溝槽式MOS晶體管，其柵極結(jié)構(gòu)的電阻較大，不適合用于例如作為功率溝槽式MOS晶體管之類的應(yīng)用情況。因此，希望能夠提供一種可以有效降低溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的電阻大小的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠有效降低溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)的電阻大小的溝槽式MOS晶體管及其制造方法，以及采用了該溝槽式MOS晶體管的集成電路。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的第一方面提出一種溝槽式MOS晶體管，其包括依次形成在襯底正面的外延層、溝道區(qū)以及源端，其中多晶硅柵位于溝道區(qū)及外延層的溝槽中，在多晶硅柵側(cè)面及底面包圍有柵氧化層；并且該溝槽式MOS晶體管還包括形成在襯底背面的漏端；其中，在所述多晶硅柵的與所述溝槽同平面的表面上形成有多晶硅柵金屬娃化物層。優(yōu)選的，所述多晶硅柵金屬硅化物層是通過下述步驟形成的首先濺射金屬鈦，此后進(jìn)行第一次快速退火，在多晶硅柵表面形成高阻相的金屬硅化物，此后去除多晶硅柵區(qū)域以外因氧化層阻擋未形成硅化物的金屬鈦，最后進(jìn)行第二次快速退火形成低阻相的金屬硅化物。
優(yōu)選的，所述溝槽式MOS晶體管被用作功率器件。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種溝槽式MOS晶體管制造方法，其包括第一步驟提供襯底；第二步驟在襯底上形成溝槽；第三步驟在溝槽的內(nèi)表面上沉積柵極氧化物層；第四步驟在溝槽中沉積柵極多晶硅以形成多晶硅柵；第五步驟在所述多晶硅柵的與所述溝槽同平面的表面上形成多晶硅柵金屬硅化物層；由此形成溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，在所述第五步驟中，所述多晶硅柵金屬硅化物層是通過下述步驟形成的首先濺射金屬鈦，此后進(jìn)行第一次快速退火，在多晶硅柵表面形成高阻相的金屬硅化物，此后去除多晶硅柵區(qū)域以外因氧化層阻擋未形成硅化物的金屬鈦，最后進(jìn)行第二次快速退火形成低阻相的金屬硅化物。優(yōu)選的，所述第一次快速退火的退火溫度為600°C -700°C。優(yōu)選的，所述第二次快速退火的退火溫度為750°C _850°C。·優(yōu)選的，在所述第五步驟中，通過濕法刻蝕來去除金屬鈦。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種采用了根據(jù)本發(fā)明的第一方面所述的溝槽式MOS晶體管的集成電路。根據(jù)本發(fā)明，通過在多晶硅柵表面添加一層多晶硅柵金屬硅化物層，有效地降低了柵極結(jié)構(gòu)的電阻，從而降低了功耗，尤其是當(dāng)溝槽式MOS晶體管被用作功率器件時(shí)的功耗。


結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中圖I示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的溝槽式MOS晶體管的結(jié)構(gòu)。圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管的結(jié)構(gòu)。圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管制造方法的流程圖。需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。<第一實(shí)施例>圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管包括依次形成在襯底正面的外延層4、溝道區(qū)3以及源端1，其中多晶硅柵2位于溝道區(qū)3及外延層4的溝槽中，在多晶硅柵2側(cè)面及底面包圍有柵氧化層5 (用于將多晶硅柵2隔離)；并且該溝槽式MOS晶體管還包括形成在襯底背面的漏端。與現(xiàn)有技術(shù)不同的是，在所述多晶硅柵2的與所述溝槽同平面的表面上形成有多晶娃柵金屬娃化物層6。根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管通過在多晶硅柵2表面添加一層多晶硅柵金屬硅化物層6，有效地降低了柵極結(jié)構(gòu)的電阻，從而降低了功耗，尤其是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管被用作功率器件時(shí)的功耗。優(yōu)選的，所述多晶硅柵金屬硅化物層6是通過下述步驟形成的首先濺射金屬鈦，此后進(jìn)行第一次快速退火(例如退火溫度為600°C _700°C)，在多晶硅柵表面形成高阻相的金屬硅化物，此后去除多晶硅柵區(qū)域以外，因氧化層阻擋未形成硅化物的金屬鈦(例如通過濕法刻蝕來去除金屬鈦)，最后進(jìn)行第二次快速退火形成低阻相的金屬硅化物(例如退火溫度為 7500C -850°C)ο根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明還提供了一種采用了上述溝槽式MOS晶體管的集成電路?！吹诙?shí)施例〉 圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管制造方法的流程圖。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管制造方法包括第一步驟SI :提供襯底；第二步驟S2 :在襯底上形成溝槽；第三步驟S3 :在溝槽的內(nèi)表面上沉積柵極氧化物層；第四步驟S4 :在溝槽中沉積柵極多晶硅以形成多晶硅柵；第五步驟S5 :在所述多晶硅柵的與所述溝槽同平面的表面上形成多晶硅柵金屬硅化物層；這樣就形成了溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。此后，例如，如圖3所示，可隨后執(zhí)行第六步驟S6 :形成阱，并形成源極；以及例如可進(jìn)一步執(zhí)行第七步驟S7 :形成接觸孔以及位線的硅化物，然后形成金屬布線。其中，在所述第五步驟S5中，優(yōu)選的，所述多晶硅柵金屬硅化物層6是通過下述步驟形成的首先濺射金屬鈦，此后進(jìn)行第一次快速退火(例如退火溫度為600°C -700°C)，在多晶硅柵表面形成高阻相的金屬硅化物，此后去除多晶硅柵區(qū)域以外，因氧化層阻擋未形成硅化物的金屬鈦(例如通過濕法刻蝕來去除金屬鈦)，最后進(jìn)行第二次快速退火形成低阻相的金屬硅化物(例如退火溫度為750°C -850°C)ο根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管制造方法通過在多晶硅柵表面添加一層多晶硅柵金屬硅化物層，有效地降低了柵極結(jié)構(gòu)的電阻，從而降低了功耗，尤其是當(dāng)根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的溝槽式MOS晶體管被用作功率器件時(shí)的功耗。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種溝槽式MOS晶體管，其特征在于包括依次形成在襯底正面的外延層、溝道區(qū)以及源端，其中多晶硅柵位于溝道區(qū)及外延層的溝槽中，在多晶硅柵側(cè)面及底面包圍有柵氧化層；并且該溝槽式MOS晶體管還包括形成在襯底背面的漏端；其中，在所述多晶硅柵的與所述溝槽同平面的表面上形成有多晶硅柵金屬硅化物層。
2.如權(quán)利要求I所述的溝槽式MOS晶體管，其特征在于，所述多晶硅柵金屬硅化物層是通過下述步驟形成的首先濺射金屬鈦，此后進(jìn)行第一次快速退火，在多晶硅柵表面形成高阻相的金屬硅化物，此后去除多晶硅柵區(qū)域以外因氧化層阻擋未形成硅化物的金屬鈦，最后進(jìn)行第二次快速退火形成低阻相的金屬硅化物。
3.如權(quán)利要求I或2所述的溝槽式MOS晶體管，其特征在于，所述溝槽式MOS晶體管被用作功率器件。
4.一種溝槽式MOS晶體管制造方法，其特征在于包括 第一步驟提供襯底； 第二步驟在襯底上形成溝槽； 第三步驟在溝槽的內(nèi)表面上沉積柵極氧化物層； 第四步驟在溝槽中沉積柵極多晶硅以形成多晶硅柵； 第五步驟在所述多晶硅柵的與所述溝槽同平面的表面上形成多晶硅柵金屬硅化物層；由此形成溝槽式MOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的溝槽式MOS晶體管制造方法，其特征在于，在所述第五步驟中，所述多晶硅柵金屬硅化物層是通過下述步驟形成的首先濺射金屬鈦，此后進(jìn)行第一次快速退火，在多晶硅柵表面形成高阻相的金屬硅化物，此后去除多晶硅柵區(qū)域以外因氧化層阻擋未形成硅化物的金屬鈦，最后進(jìn)行第二次快速退火形成低阻相的金屬硅化物。
6.如權(quán)利要求5所述的溝槽式MOS晶體管制造方法，其特征在于，所述第一次快速退火的退火溫度為600°C -700°C。
7.如權(quán)利要求5或6所述的溝槽式MOS晶體管制造方法，其特征在于，所述第二次快速退火的退火溫度為750°C -850°C。
8.如權(quán)利要求5或6所述的溝槽式MOS晶體管制造方法，其特征在于，在所述第五步驟中，通過濕法刻蝕來去除金屬鈦。
9.一種采用了根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的溝槽式MOS晶體管的集成電路。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種溝槽式MOS晶體管及其制造方法、集成電路。根據(jù)本發(fā)明的溝槽式MOS晶體管包括依次形成在襯底正面的外延層、溝道區(qū)以及源端，其中多晶硅柵位于溝道區(qū)及外延層的溝槽中，在多晶硅柵側(cè)面及底面包圍有柵氧化層；并且該溝槽式MOS晶體管還包括形成在襯底背面的漏端；其中，在所述多晶硅柵的與所述溝槽同平面的表面上形成有多晶硅柵金屬硅化物層。根據(jù)本發(fā)明溝槽式MOS晶體管通過在多晶硅柵表面添加一層多晶硅柵金屬硅化物層，有效地降低了柵極結(jié)構(gòu)的電阻，從而降低了功耗，尤其是當(dāng)溝槽式MOS晶體管被用作功率器件時(shí)的功耗。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102800704SQ20121031310
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者吳亞貞, 劉憲周 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司