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溝槽底部氧化物屏蔽以及三維p-本體接觸區(qū)的納米mosfet的制作方法

文檔序號(hào):6788199閱讀:368來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:溝槽底部氧化物屏蔽以及三維p-本體接觸區(qū)的納米mosfet的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明主要涉及半導(dǎo)體功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件,尤其是用于制備改良型納米溝槽金屬-氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)器件的新型結(jié)構(gòu)及方法。
背景技術(shù)
如今,溝槽型MOSFET器件廣泛應(yīng)用于電子器件中的電源開(kāi)關(guān)。溝槽型MOSFET器件與傳統(tǒng)的MOSFET器件的不同之處在于,前者的柵極結(jié)構(gòu)形成在溝槽中,使MOSFET器件的面積最小,從而提高了 MOSFET器件的密度,降低了導(dǎo)通電阻。然而,通過(guò)減薄柵極氧化層提高電流驅(qū)動(dòng),使柵極氧化層更容易受穿通現(xiàn)象的影響。傳統(tǒng)的配置與制備高壓半導(dǎo)體功率器件的技術(shù),在進(jìn)一步提高性能方面要做不同的取舍,因此仍然面臨許多困難與限制。在溝槽型MOSFET器件等垂直半導(dǎo)體功率器件中,漏源電阻(即導(dǎo)通狀態(tài)電阻,通常用RdsA (即RdsX有源區(qū))作為性能表征)以及功率器件可承受的擊穿電壓之間存在一種取舍關(guān)系。為了解決上述性能取舍所產(chǎn)生的困難及局限,必須研發(fā)新的器件結(jié)構(gòu)。眾所周知,溝槽的底部必須有厚底部氧化物,以避免擊穿過(guò)程中損壞柵極氧化物。而且,具有厚底部氧化物可以降低柵漏電容。依據(jù)這種方法,在溝槽底部的裸露硅上生成一個(gè)二氧化硅層。通常利用熱氧化物進(jìn)行該生長(zhǎng)。然而,這種技術(shù)的缺點(diǎn)是熱氧化物增加了工藝中所需的熱量消耗。傳統(tǒng)的屏蔽柵溝槽(SGT) MOSFET結(jié)構(gòu)還降低反向轉(zhuǎn)移電容C s,與MOSFET柵漏電容Cgd相等。由于屏蔽柵溝槽MOSFET具有許多有益的特點(diǎn),因此在某些器件中比傳統(tǒng)的MOSFET以及傳統(tǒng)的溝槽MOSF ET更加適合。屏蔽柵溝槽MOSFET的柵漏電容Cgd很低、導(dǎo)通電阻RDS()N很低,晶體管的擊穿電壓很高。對(duì)于傳統(tǒng)的溝槽MOSFET而言,在一個(gè)通道中放置多個(gè)溝槽,在降低導(dǎo)通電阻的同時(shí),還可以提高整體的柵漏電容Cgd。引入屏蔽柵溝槽MOSFET結(jié)構(gòu),通過(guò)將柵極與漂流區(qū)中的電場(chǎng)屏蔽,屏蔽電極連接源極電勢(shì),可以彌補(bǔ)該問(wèn)題,從而大幅降低柵漏電容。屏蔽柵溝槽MOSFET結(jié)構(gòu)還具有漂流區(qū)中較高的多數(shù)載流子濃度,從而提高器件的擊穿電壓,降低導(dǎo)通電阻。然而,SGT MOSFET結(jié)構(gòu)在形成屏蔽電極和柵極電極之間的電介質(zhì)絕緣時(shí)遇到了困難,非箝位感應(yīng)開(kāi)關(guān)(UIS)困難,以及需要厚屏蔽氧化物優(yōu)化擊穿電壓。提高擊穿電壓以及降低溝槽底部附近的柵漏電容的另一種傳統(tǒng)工藝是,在溝槽柵極中制備厚底部氧化物,在溝槽柵極下方浮動(dòng)P-摻雜島,以改善電場(chǎng)形狀。浮動(dòng)島中的P-摻雜物電荷補(bǔ)償,可以增大N-外延摻雜濃度,從而降低RdsA。此外,溝槽柵極中的厚底部氧化物降低了柵漏耦合,從而降低柵漏電荷Qgd。該器件的另一優(yōu)勢(shì)在于,頂部外延層以及浮動(dòng)島附近的底層都可以承受較高的擊穿電壓。然而,浮動(dòng)P區(qū)的存在使器件開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生較高的動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻。此外,高密度溝槽MOSFET需要自對(duì)準(zhǔn)接觸區(qū),該工藝比較困難。而且,即使使用了自對(duì)準(zhǔn)的接觸區(qū)結(jié)構(gòu),晶體管單元間距也局限在0.8-0.85 μ m之間。
美國(guó)專利號(hào)5168331的專利中,Hamza Yilmaz提出了一種建立在溝槽結(jié)構(gòu)中的金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(M0SFET),通過(guò)在界定晶體管柵極的絕緣層附近制備一個(gè)屏蔽區(qū),保護(hù)晶體管不受擊穿電壓的影響。該屏蔽區(qū)可能比其所在區(qū)域(通常為漂流或漏極區(qū))更加輕摻雜,也可能與其所在區(qū)域的導(dǎo)電類型相反,它形成在絕緣層和漂流或漏極區(qū)之間的交界處的拐角附近,電壓擊穿最常發(fā)生在該處。美國(guó)專利號(hào)7265415的專利中,Shenoy等人提出了一種溝槽MOS-柵極晶體管,包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第一區(qū),構(gòu)成一個(gè)帶有第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的P-N結(jié)。阱區(qū)具有一個(gè)平底部分,以及比平底部分更深的部分。柵極溝槽延伸到阱區(qū)中。通道區(qū)在阱區(qū)中沿柵極溝槽的外部側(cè)壁延伸。柵極溝槽具有一個(gè)第一底部,在第一區(qū)中端接,以及一個(gè)第二底部,在阱區(qū)較深的部分中端接,從而當(dāng)晶體管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí),阱區(qū)的較深部分就會(huì)阻止電流流經(jīng)這些位于阱區(qū)較深部分上方的通道區(qū)部分。美國(guó)專利號(hào)6359306的專利中,Hideaki Ninomiya提出了一種溝槽-MOS柵極結(jié)構(gòu)器件,包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底層;一個(gè)形成在第一導(dǎo)電類型層上的第二導(dǎo)電類型本體層;一個(gè)形成在第二導(dǎo)電類型本體層上的第一導(dǎo)電類型源極層;多個(gè)相互平行的第一溝槽,并且穿過(guò)第一導(dǎo)電類型源極層以及第二導(dǎo)電類型本體層,在第一導(dǎo)電類型襯底層中終結(jié)。在每個(gè)溝槽中形成一個(gè)柵極電極。多個(gè)第二溝槽穿過(guò)第一導(dǎo)電類型源極層,在第二導(dǎo)電類型本體層中終結(jié),每個(gè)溝槽中都帶有一個(gè)主電極。部分第二溝槽和部分第一導(dǎo)電類型源極層在第一溝槽之間的區(qū)域中交替排布。雖然這種-MOS柵極結(jié)構(gòu)器件具有高封裝密度,低比導(dǎo)通電阻(比導(dǎo)通電阻=晶圓面積乘以晶圓的導(dǎo)通電阻),但是當(dāng)器件遇到雪崩擊穿時(shí),該結(jié)構(gòu)就會(huì)非常易損。另外,將觸發(fā)嵌入式寄生三極管雙極結(jié)型晶體管(雙極型晶體管),在本地打開(kāi),顯示負(fù)阻抗。該效應(yīng)有時(shí)也稱為雙極晶體管快速?gòu)?fù)位現(xiàn)象。在芯片較小的區(qū)域中,最常發(fā)生的是首先觸發(fā)寄生三極管雙極型晶體管,致使全部電流涌向較小的區(qū)域,過(guò)度局域的熱量造成器件損壞。正是在這一前提下,提出了本發(fā)明所述的實(shí)施例。

發(fā)明內(nèi)容
在一種實(shí)施方式中 ,本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體功率器件,包括:一個(gè)形成在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方的第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層;一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的器件,每個(gè)器件都包括一個(gè)與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的摻雜本體區(qū);一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的溝槽中的電絕緣柵極電極,以及一個(gè)源極區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽深度都在第一維度(First dimension)上延伸,寬度在第二維度(Second dimension)上延伸,長(zhǎng)度在第三維度(Third dimension)上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面,其中摻雜本體區(qū)形成在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍;其中源極區(qū)形成在所述的輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,沿第三維度延伸;并且一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深重?fù)诫s接觸區(qū),沿第三維度形成在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)位置上,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上,從柵極電極的頂面下方的表面開(kāi)始,延伸到一部分輕摻雜層中,其深度與摻雜本體區(qū)的底部深度相近,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與源極區(qū)電接觸。
上述的器件,一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上,延伸到一個(gè)或多個(gè)溝槽底部上方的一部分輕摻雜層中。上述的器件,源極區(qū)是由一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)以及第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成的,第一重?fù)诫s區(qū)形成在上表面附近,從一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第一溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽周圍的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第二溝槽的側(cè)壁,第二重?fù)诫s區(qū)在第一溝槽側(cè)壁附近。上述的器件,源極區(qū)還包括第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū),設(shè)置在第一溝槽的側(cè)壁附近的第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)下方,并與第二重?fù)诫s區(qū)相交,沿第一維度延伸。上述的器件,還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)下方,并與第一重?fù)诫s區(qū)相交。上述的器件,源極區(qū)是由一個(gè)第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成的,形成在上表面附近,從一個(gè)或多個(gè)溝槽的第一溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽的第二溝槽的側(cè)壁,一個(gè)延長(zhǎng)的開(kāi)口沿第三維度,穿過(guò)源極區(qū)的中心部分,使開(kāi)口中的一部分摻雜本體區(qū)裸露出來(lái)。上述的器件,還包括一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)虛擬柵極溝槽,一個(gè)源極金屬通過(guò)虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的一個(gè)開(kāi)口電連接第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),所述的第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)設(shè)置在虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的臺(tái)面(Mesa)結(jié)構(gòu)上表面附近的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)下方,虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的延長(zhǎng)開(kāi)口的側(cè)壁,被電介質(zhì)層包圍著,電介質(zhì)層使虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)與源極金屬電絕緣。上述器件,包括一個(gè)在一個(gè)或多個(gè)虛擬柵極溝槽中的其中一個(gè)溝槽附近的柵極接觸溝槽,一個(gè)第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s 區(qū),設(shè)置在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上表面附近的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)下方,臺(tái)面結(jié)構(gòu)形成在一個(gè)或多個(gè)虛擬柵極溝槽的其中一個(gè)溝槽和柵極接觸溝槽之間。上述的器件,還包括一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),形成在一個(gè)或多個(gè)溝槽底部附近的輕摻雜層,沿第三維度延伸,其中一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)電連接一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)。上述的器件,一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),形成在第二導(dǎo)電類型的一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)上方,其中一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)相交摻雜注入屏蔽區(qū)。上述的器件,還包括一個(gè)柵極接觸溝槽以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜注入屏蔽區(qū),形成在柵極接觸溝槽底部附近的輕摻雜層中,沿第三維度延伸。上述的器件,還包括一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)絕緣柵極的端接區(qū),設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)相互絕緣的相應(yīng)的溝槽中,摻雜注入屏蔽區(qū)形成在一個(gè)或多個(gè)絕緣溝槽底部附近的輕摻雜層中,沿第三維度延伸。上述的器件,一個(gè)或多個(gè)穿過(guò)源極區(qū)的開(kāi)口,在一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)上方,在第二維度上從一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到鄰近溝槽的側(cè)壁,用導(dǎo)電材料填充所述的開(kāi)口。
上述的器件,厚底部絕緣物形成在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽的底部中。上述的器件,還包括一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,形成在一個(gè)或多個(gè)柵極電極中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的柵極電極附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,其中一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極電耦合到源極區(qū)上。上述的器件,還包括一個(gè)具有多個(gè)絕緣柵極電極的端接區(qū),設(shè)置在相互絕緣的相應(yīng)的多個(gè)端接溝槽中,其中每個(gè)絕緣柵極電極都連接到相應(yīng)的端接溝槽附近的源極。上述器件,柵極電極的頂面在輕摻雜層上表面上方延伸,源極區(qū)包括一個(gè)肖特基金屬層,設(shè)置在第二導(dǎo)電類型的輕摻雜層上方,輕摻雜層的上表面附近,構(gòu)成一個(gè)肖特基源極。上述的器件,還包括填充鄰近溝槽之間的肖特基金屬層上方空間的導(dǎo)電材料。上述的器件,還包括一個(gè)虛擬溝槽和一個(gè)虛擬溝槽附近的接觸柵極溝槽,一個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),設(shè)置在接觸柵極溝槽和虛擬柵極溝槽之間,在第一方向上,從輕摻雜層的上表面開(kāi)始,延伸到本體區(qū)下方的輕摻雜層中。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體功率器件,包括:一個(gè)形成在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方的第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層;一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的器件,每個(gè)器件都包括一個(gè)摻雜本體區(qū),一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的電絕緣柵極電極,一個(gè)源極區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面;其中摻雜本體區(qū)形成在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反;其中一個(gè)或多個(gè)溝 槽是由第一溝槽和第一溝槽附近的第二溝槽構(gòu)成的,其中源極區(qū)包括第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū),形成在上表面附近,從第一溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽附近的第二溝槽側(cè)壁,以及第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)位于第一溝槽側(cè)壁附近,在第三維度上延伸;一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深重?fù)诫s接觸區(qū),沿第三維度形成在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)位置處,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上,從柵極電極的頂面下方的表面開(kāi)始,延伸到一部分輕摻雜層中。上述的器件,源極區(qū)還包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū),設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)下方,并與第二重?fù)诫s區(qū)相交,第二重?fù)诫s區(qū)在第一溝槽的側(cè)壁附近,并沿第一方向(First dimension)延伸。上述的器件,還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)下方,并與第一重?fù)诫s區(qū)相交。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供一種用于制備半導(dǎo)體功率器件的方法,包括:在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方的第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)溝槽;在一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)電絕緣柵極電極,其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面;在一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍的輕摻雜層上表面附近,制備一個(gè)摻雜本體區(qū),其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反;在所述的上表面周圍,以及一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽附近,制備一個(gè)源極區(qū),其中源極區(qū)包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s源極區(qū),形成在上表面附近,從一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第二溝槽的一個(gè)側(cè)壁,第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s源極區(qū)緊鄰第一溝槽所述的側(cè)壁,沿第三維度延伸;并且在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近沿第三維度的一個(gè)或多個(gè)位置上,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),其中所述的一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一方向上延伸到輕摻雜層中,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與源極區(qū)電接觸。上述方法,還包括在一個(gè)或多個(gè)溝槽底部附近的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),沿第三維度延伸,其中所述的一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型。上述的方法,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)還包括制備第二導(dǎo)電類型的一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū),深注入?yún)^(qū)比一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)更深,其中所述的一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)與摻雜注入屏蔽區(qū)相交。上述的方法,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括,至少穿過(guò)第一重?fù)诫s源極區(qū)刻蝕,形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,通過(guò)開(kāi)口底部,注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,從而形成在一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)上方的一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū)。上述的方法,還包括至少穿過(guò)第一重?fù)诫s源極區(qū)刻蝕,制備一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,通過(guò)開(kāi)口底部,注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,從而形成一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū),用導(dǎo)電材料填充開(kāi)口,在一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)中的至少一個(gè)接觸區(qū)和源極金屬之間,形成電接觸,源極金屬與源極區(qū)電接觸。上述的方法,還包括在第一重?fù)诫s源極區(qū)下方,制備第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),深度比第二重?fù)诫s源極區(qū)淺。上述的方法,還包括在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽底部,制備一個(gè)厚底部絕緣物。上述的方法,制備源極區(qū)包括制備第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū),在第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)下方,第一溝槽側(cè)壁附近`,沿第三維度延伸。上述的方法,還包括制備一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,一個(gè)或多個(gè)柵極電極相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柵極電極附近,將一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極耦合到源極區(qū)。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明提供一種用于制備半導(dǎo)體功率器件的方法,包括:在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方,第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)溝槽;在一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)電絕緣柵極電極,其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面;在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,制備一個(gè)摻雜本體區(qū),其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反;在上表面周圍,以及一個(gè)或多個(gè)溝槽中附近,制備一個(gè)源極區(qū),其中源極區(qū)重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型;在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)位置上,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),沿第三維度,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一方向(Firstdirection)上從上表面開(kāi)始,延伸到輕摻雜層中,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與源極區(qū)電接觸;在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的源極區(qū)中,制備一個(gè)延長(zhǎng)的開(kāi)口,其中開(kāi)口中的一部分摻雜本體區(qū)從源極區(qū)裸露出來(lái);并且在臺(tái)面結(jié)構(gòu)的延長(zhǎng)開(kāi)口中制備一個(gè)有源晶體管單元接觸區(qū),其中有源晶體管單元接觸區(qū)與一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)電接觸。上述的方法,還包括在一個(gè)或多個(gè)溝槽的底部附近的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),沿第三維度延伸,其中一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型。上述的方法,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括制備一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深注入?yún)^(qū),深注入?yún)^(qū)比一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)更深,其中一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)與深注入屏蔽區(qū)相交。上述的方法,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)還包括至少穿過(guò)源極區(qū)刻蝕,形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,穿過(guò)開(kāi)口的底部,注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,在一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)上方,形成一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū)為第二導(dǎo)電類型。上述的方法,還包括至少穿過(guò)源極區(qū)刻蝕,形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,通過(guò)開(kāi)口底部注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,從而制備一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū),用電介質(zhì)材料填充開(kāi)口。上述的方法,在源極區(qū)中制備延長(zhǎng)的開(kāi)口還包括,穿過(guò)源極區(qū)刻蝕一個(gè)延長(zhǎng)的開(kāi)口貫穿所述的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,其寬度比電介質(zhì)材料填充的所述的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口更窄。上述的方法,還包括在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽的底部中,制備厚底部絕緣物。上述的方法,還包括在一個(gè)或多個(gè)柵極電極中相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柵極電極附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,并且將一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極電耦合到源極區(qū)。在一些實(shí)施方式中,本發(fā)明還提供一種用于制備半導(dǎo)體功率器件的方法,包括:在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方,第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)溝槽;在一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多·個(gè)電絕緣柵極電極,回刻?hào)艠O電極的頂面,回刻到輕摻雜層上表面下方的水平,其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面;將輕摻雜層回刻到柵極電極頂面下方的水平;在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,制備一個(gè)摻雜本體區(qū),其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反;在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近沿第三維度的一個(gè)或多個(gè)位置上,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上從所述的上表面開(kāi)始,延伸到輕摻雜層中;并且在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中,制備一個(gè)肖特基接觸區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與肖特基接觸區(qū)電接觸。上述的方法,還包括在一個(gè)或多個(gè)溝槽底部附近的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),沿第三維度延伸,其中所述的一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型。上述方法,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括,制備一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深注入?yún)^(qū),深注入?yún)^(qū)比重?fù)诫s接觸區(qū)更深,其中一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)與摻雜注入屏蔽區(qū)相交。上述的方法,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s區(qū)包括,在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的兩個(gè)鄰近溝槽之間,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)。
上述方法,還包括沉積導(dǎo)電材料,填充兩個(gè)鄰近溝槽之間的肖特基接觸區(qū)上方的空間。上述的方法,還包括在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽底部,制備厚底部絕緣物。上述的方法,制備肖特基接觸區(qū)包括,在本體區(qū)上方制備肖特基輕摻雜區(qū),在肖特基輕摻雜區(qū)上方制備肖特基金屬層,其中肖特基輕摻雜區(qū)夾在肖特基金屬層和本體區(qū)之間,其中肖特基輕摻雜區(qū)為第二導(dǎo)電類型,但摻雜濃度低于本體區(qū)。上述的方法,還包括在一個(gè)或多個(gè)柵極電極中相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柵極電極附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,并且將一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極電耦合到源極區(qū)。


閱讀以下詳 細(xì)說(shuō)明并參照附圖之后,本發(fā)明的其他特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將顯而易見(jiàn):圖1A表示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和深P注入的納米MOSFET的三維視圖。圖1B表示圖1A所示的納米MOSFET沿圖1A中X_X’線的剖面圖。圖1C表示圖1A所示的納米MOSFET沿圖1A中A_A’線的剖面圖。圖2A-2P表示沿圖1A中B_B’線的一系列剖面圖,用于說(shuō)明制備帶有圖1A所示類型的三維深P+接觸區(qū)的納米MOSFET的方法。圖3A表示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和厚底部氧化物(TBO)的納米MOSFET的三維視圖。圖3B表示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和厚底部氧化物(TBO)的納米MOSFET的三維視圖。圖4A-4N表示依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和深P植入的肖特基-源極納米MOSFET的制備方法的一系列剖面圖。圖5表示依據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和厚底部氧化物(TBO)的肖特基-源極納米MOSFET的制備方法的一系列剖面圖。圖6表示掩膜和工藝流程與圖2A-2P或圖4A-4N所示的有源區(qū)相同的端接區(qū)的剖面圖。圖7表示依據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)、刻蝕的源極區(qū)以及厚底部氧化物(TBO)的納米MOSFET的三維圖。圖8A-8J表示帶有三維深P+接觸區(qū)、刻蝕的源極區(qū)以及圖7所示類型的厚底部氧化物(TBO)的納米MOSFET的制備方法的一系列剖面圖。圖9表示依據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和刻蝕源極區(qū)的SGTM0SFET的剖面圖。
具體實(shí)施例方式以下詳細(xì)說(shuō)明并參照附圖,用于解釋說(shuō)明本發(fā)明的典型實(shí)施例。在這種情況下,參照?qǐng)D中所示的方向,使用方向術(shù)語(yǔ),例如“頂部”、“底部”、“正面”、“背面”、“前面”、“后面”等。由于本發(fā)明的實(shí)施例可以置于不同的方向上,因此所述的方向術(shù)語(yǔ)用于解釋說(shuō)明,并不作為局限。應(yīng)明確也可以使用其他實(shí)施例,結(jié)構(gòu)或邏輯上的調(diào)整不能偏離本發(fā)明的范圍。因此,以下詳細(xì)說(shuō)明并不作為局限,本發(fā)明的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求書(shū)限定。通過(guò)在柵極溝槽底部配置的深P注入物以及三維深P+接觸區(qū),本發(fā)明的實(shí)施例解決了上述問(wèn)題。三維深P+接觸區(qū)有利于承受高擊穿電壓,同時(shí)獲得低柵漏電容Cgd或反向轉(zhuǎn)移電容cres。三維深P+區(qū)構(gòu)成一個(gè)電壓箝位二極管,其雪崩擊穿低于MOSFET晶體管單元的寄生三極管雙極型晶體管。這些深P+區(qū)構(gòu)成“箝位二極管”,重復(fù)一定的周期,以阻止MOSFET的寄生三極管雙極型晶體管進(jìn)入雪崩BV,避免在實(shí)際的裝置中造成對(duì)器件的損壞。圖1A表示依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和深P注入物的納米MOSFET的三維圖。器件100通常形成在第一類型(例如N-型)摻雜物的半導(dǎo)體襯底104上,其底部102用第一類型重?fù)诫s,作為漏極。本體區(qū)114摻雜與第一類型相反的第二類型,例如P-型,本體區(qū)114形成在襯底104的表面附近。多個(gè)柵極溝槽106并排形成在襯底中,穿過(guò)本體區(qū)114。為了簡(jiǎn)便,圖1A僅僅表示出了兩個(gè)柵極溝槽,構(gòu)成它們之間的半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)。溝槽106內(nèi)襯絕緣材料110,例如氧化物,導(dǎo)電材料的柵極電極116形成在每個(gè)溝槽內(nèi)部。源極區(qū)沿著與溝槽長(zhǎng)度平行的方向,沉積在半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂部,源極區(qū)包括一個(gè)重?fù)诫s區(qū)126,形成在襯底表面上或表面附近的本體區(qū)114中,并且沿柵極溝槽的側(cè)壁,延續(xù)形成在輕摻雜源極區(qū)124的上方,以確保源極區(qū)延伸到柵極電極以下,以便MOSFET器件的適當(dāng)操作,這將在下文中詳細(xì)介紹,以及頂面重?fù)诫s區(qū)126’延伸在溝槽側(cè)壁之間,要比重?fù)诫s區(qū)126淺得多。輕摻雜源極區(qū)124在水平方向上從溝槽側(cè)壁延伸到離開(kāi)溝槽側(cè)壁的一個(gè)位置,比沉積在輕摻雜源極區(qū)124上方的重?fù)诫s源極區(qū)126延伸得更遠(yuǎn)。源極區(qū)摻雜類型與本體區(qū)114相反,但是重?fù)诫s源極區(qū)126和126’比漏極區(qū)的摻雜濃度更大。本體接觸區(qū)120,在頂面重?fù)诫s區(qū)126’下方的源極區(qū)126之間延伸設(shè)置,并且在它們之間構(gòu)成結(jié)。作為示例,可以通過(guò)P+植入物形成本體接觸區(qū)120,比本體區(qū)114的摻雜濃度更大。在一個(gè)實(shí)施例中,本體接觸區(qū)120在水平上延伸的距離比兩個(gè)相鄰的輕摻雜源極區(qū)124之間的距離更遠(yuǎn),輕摻雜源極區(qū)124沉積在半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的本體接觸區(qū)120的底部以下。在一個(gè)實(shí)施例中,重?fù)诫s源極區(qū)126從半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂面開(kāi)始,沿柵極溝槽的側(cè)壁,向下延伸到比本體接觸區(qū)120的底 部更深的地方,并且連接到輕摻雜源極區(qū)124上。源極區(qū)使臺(tái)面結(jié)構(gòu)頂面上以及沿溝槽側(cè)壁的本體接觸區(qū)120密封起來(lái)。對(duì)于N-型襯底來(lái)說(shuō),在每個(gè)柵極溝槽106的底部,形成一個(gè)很深的P屏蔽注入?yún)^(qū)112,以屏蔽柵極電極116。屏蔽注入?yún)^(qū)112延伸的寬度比柵極溝槽底部附近的柵極溝槽還寬,頂部邊緣與本體區(qū)114的底部分隔開(kāi)。通過(guò)溝槽106中的絕緣材料110,柵極電極與半導(dǎo)體襯底104電絕緣。通過(guò)另一絕緣材料,使柵極電極與源極金屬(圖中沒(méi)有表示出)電絕緣。柵極電極116的頂面可以在襯底104的上表面的水平之下凹陷。但是,柵極電極116的頂面無(wú)論如何都應(yīng)延伸到輕摻雜源極區(qū)124的底部以上,最好是在重?fù)诫s源極區(qū)126的底部以上。多個(gè)從半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂面開(kāi)始延伸的開(kāi)口 130,至少穿過(guò)源極區(qū)126’,進(jìn)入設(shè)置在柵極溝槽旁邊的半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)中。我們希望,多個(gè)開(kāi)口 130沿半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向周期性設(shè)置,每個(gè)開(kāi)口穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度延伸。設(shè)置在相鄰臺(tái)面結(jié)構(gòu)上的開(kāi)口最好相互交錯(cuò)。三維深重?fù)诫s接觸區(qū)134設(shè)置在每個(gè)開(kāi)口 130中。優(yōu)選地,三維深重?fù)诫s接觸區(qū)134可以穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度,向下延伸到與較輕摻雜的本體區(qū)114的底部相同的深度附近,或者稍稍超出本體區(qū)114下方,以使器件在這些三維深重?fù)诫s接觸區(qū)134處擊穿。為了簡(jiǎn)便,圖1A僅表示出來(lái)一個(gè)這樣的開(kāi)口 130。開(kāi)口 130還可以填充導(dǎo)電材料(圖中沒(méi)有表示出),以便將三維深重?fù)诫s接觸區(qū)134電連接到設(shè)置在器件上方的源極區(qū)和源極金屬(圖中沒(méi)有表示出)。器件100還包括一個(gè)深P注入?yún)^(qū)132,在每個(gè)開(kāi)口 130處的三維深P+接觸區(qū)以下,使在本體區(qū)114下方延伸的深P注入?yún)^(qū)132,至少有一部分與深P屏蔽注入?yún)^(qū)112相交,從而通過(guò)三維深重?fù)诫s接觸區(qū),將深P屏蔽注入?yún)^(qū)112電連接到源極。在一個(gè)較佳實(shí)施例中,深P注入?yún)^(qū)的底部比柵極溝槽的底部淺。圖1B表示器件100沿線X-X’的剖面圖,圖1C表示器件100沿線A-A’的剖面圖。開(kāi)口 130在三維方向上,首先形成在兩個(gè)柵極溝槽106之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中,穿過(guò)臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度,穿過(guò)源極區(qū)126’和本體接觸層120,延伸深度比本體區(qū)114的底部淺。在一個(gè)實(shí)施例中,開(kāi)口 130的深度延伸到柵極電極的頂面以下。在高能量下,穿過(guò)開(kāi)口 130進(jìn)行P型注入,形成深P植入?yún)^(qū)132,然后在低能量下,進(jìn)行高濃度P型注入,以便在深植入?yún)^(qū)132上方形成P+接觸區(qū)134,使P+接觸區(qū)134與深P屏蔽植入?yún)^(qū)112在溝槽106的底部,通過(guò)深P植入?yún)^(qū)132相連。在一個(gè)較佳實(shí)施例中,深重?fù)诫sP+接觸區(qū)134從開(kāi)口 134的底部開(kāi)始,向下延伸到P本體區(qū)114底部下方的外延層104中。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中,深重?fù)诫sP+接觸區(qū)134的底部比柵極溝槽底部淺。在另一個(gè)實(shí)施例中,深P注入?yún)^(qū)132延伸的深度比柵極溝槽的底部深。在另一個(gè)實(shí)施例中,深P注入?yún)^(qū)132延伸的深度比很深的P屏蔽注入?yún)^(qū)112的底部淺。如圖1C所示,屏蔽注入?yún)^(qū)112延伸的寬度比柵極溝槽底部附近的溝槽寬,其位于溝槽一側(cè)的頂部邊緣與本體區(qū)114的底部分隔開(kāi),其位于溝槽另一側(cè)的另一個(gè)頂部邊緣與很深的P注入?yún)^(qū)132相交。在第三維度上,如圖1A所示,本發(fā)明所述的器件結(jié)構(gòu)包括一個(gè)或多個(gè)很深的P+接觸區(qū),使晶體管單元間距減小了一半,例如減至0.4μπι。此外,三維深P+接觸區(qū)定位擊穿,提高器件100的擊穿電壓性能。位于溝槽柵極106底部的深P屏蔽注入?yún)^(qū)112,屏蔽了溝槽內(nèi)的柵極電極,并且通過(guò)P+接觸區(qū)134和深P注入?yún)^(qū)132,連接到源極電勢(shì),從而作為源極屏蔽,降低C_??梢耘渲闷帘巫⑷?yún)^(qū)112的摻雜劑量,平衡屏蔽區(qū)和襯底區(qū)104的周圍部分之間的電荷。圖2A-20表示圖1A所示的納米MOSFET器件的制備工藝的剖面圖。如圖2A所示,該工藝從在N-型半導(dǎo)體襯底204上制備一個(gè)初始絕緣層(例如氧化物208)開(kāi)始,用N-摻雜物摻雜半導(dǎo)體襯底204的底部202,作為漏極。在氧化物208上制備第一光致抗蝕劑(圖中沒(méi)有表示出),即溝槽掩膜,然后形成氧化物208的圖案,以便在氧化物208中形成開(kāi)口。除去溝槽掩膜,通過(guò)氧化物208中的開(kāi)口,在半導(dǎo)體襯底204中刻蝕柵極溝槽206 (包括柵極接觸溝槽206-1、虛擬柵極溝槽206-2、有源柵極溝槽206-3以及206-4,它們均在第三維度上互連)。通常制備額外的有源柵極溝槽,使MOSFET晶體管單元呈條紋形狀。如圖2B所示,在襯底204的裸露部分上,包括柵極溝槽206的側(cè)壁和底部,制備襯里絕緣物209 (例如另一種氧化物)。在30keV至200keV的高能時(shí),注入硼等P型摻雜物,以便在溝槽206的底部制備屏蔽注入?yún)^(qū)212。屏蔽注入?yún)^(qū)212延伸的寬度比柵極溝槽底部附近的柵極溝槽寬。在硬掩膜208阻止注入過(guò)程中,注入到臺(tái)面結(jié)構(gòu)的頂面中。

然后,如圖2C所示,除去氧化層209和硬掩膜208,并在襯底204的裸露部分(包括柵極溝槽206的側(cè)壁和底部)上生長(zhǎng)柵極氧化物210。對(duì)于低壓器件而言,柵極氧化物210的厚度在50A至500A范圍內(nèi)。導(dǎo)電材料,例如重?fù)诫sN-型的多晶硅,設(shè)置在溝槽206中,構(gòu)成柵極電極216,然后將柵極電極216回刻到襯底204的頂面下方的預(yù)設(shè)深度。帶角度地注入P-型摻雜物,注入到襯底204的頂部,構(gòu)成P-型區(qū)214,溝槽206中的多晶硅柵極電極216作為P-本體注入的參照。注入P-型摻雜物時(shí),較佳的劑量為5e12Cm_2至le14Cm_2,能量為30keV至lOOkeV。P本體區(qū)214的底部在屏蔽注入?yún)^(qū)212上方,并且間隔開(kāi)。如圖2D所示,將溝槽206的裸露側(cè)壁上的柵極氧化物210減薄至幾百埃厚218,用于后續(xù)注入工藝。在IOkeV至20keV很低的能量下,零角度下進(jìn)行P-型注入,例如劑量為5el3cnT2至5el5cnT2的BF2,在襯底204的頂面上形成一個(gè)P+本體接觸層220,如圖2E所示。還可選擇,在減小柵極氧化物210的頂部厚度之前,注入P+本體接觸層220。如圖2F所示,在襯底204上方使用第二光致抗蝕劑222,即N+源極掩膜,以阻止N/N+在下一工藝中注入到柵極和源極金屬絕緣物下方的晶體管單元中。如圖2F所示,源極掩膜至少覆蓋柵極接觸溝槽206-1、虛擬柵極溝槽206-2,有源柵極溝槽206-3和206-4是裸露的。理想情況是,源極掩膜222延伸到有源柵極溝槽206-3的邊緣上方,虛擬柵極溝槽206-2附近的邊緣上,從而部分覆蓋虛擬柵極溝槽206-2附近的第一有源柵極溝槽206-3,避免源極注入到第一有源柵極溝槽206-3和虛擬柵極溝槽206-2之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中。還可選擇,源極掩膜222的邊緣從有源柵極溝槽206-3開(kāi)始凹陷,使源極區(qū)沿者有源柵極溝槽206-3的兩個(gè)側(cè)壁形成。沿虛擬柵極溝槽或柵極接觸溝槽,沒(méi)有源極區(qū)形成。 以一定角度,進(jìn)行N-型注入,制備一個(gè)輕摻雜的源極區(qū)224,隨后以一定角度進(jìn)行高濃度N-型注入,在輕摻雜源極區(qū)224上方,形成自對(duì)準(zhǔn)的N+源極區(qū)226。輕摻雜源極區(qū)224比自對(duì)準(zhǔn)的N+源極區(qū)226延伸得更深、更寬,確保源極區(qū)與柵極電極216重疊,使器件結(jié)構(gòu)更加易于制備。N -型注入包括20keV至40keV的能量下、5el2cm_2至5el3cm_2的劑量下,帶角度的注入磷,構(gòu)成N區(qū)224,在30keV至80keV的能量下、5el5cm_2的劑量下,帶角度的注入砷,沿柵極溝槽的側(cè)壁形成重?fù)诫s源極區(qū)226以及在P+本體接觸層220上方的重?fù)诫s源極層226’。在這種注入工藝中,溝槽206中的多晶硅216也作為參考,用于更好地控制閾值電壓(VT)。因此,除去光致抗蝕劑。輕摻雜源極區(qū)224以及重?fù)诫s源極區(qū)226的注入角度最好相同。注入輕摻雜源極區(qū)224的摻雜物,比重?fù)诫s源極區(qū)226的摻雜物滲透得更深、更遠(yuǎn),從而形成較寬且較深的區(qū)域224,使臺(tái)面結(jié)構(gòu)中兩個(gè)相鄰的輕摻雜源極區(qū)224之間的間距,小于兩個(gè)相鄰的重?fù)诫s源極區(qū)226之間的間距。通過(guò)反向摻雜P+本體接觸層220的上部,形成重?fù)诫s源極層226’,并且重?fù)诫s源極層226’比P+本體接觸層220淺。如圖2G所示,沉積電介質(zhì)層227,例如氧化物,填充多晶硅216上方以及襯底204上方的溝槽的剩余部分中。然后,平整襯底204上方的氧化物227,例如通過(guò)刻蝕或CMP,保留一個(gè)大約0.2um至0.8um的薄電介質(zhì)層,在襯底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)上方。還可選擇,除去襯底上方的氧化物,在襯底的臺(tái)面結(jié)構(gòu)上方,沉積一個(gè)薄電介質(zhì)層。在氧化物227上,形成第三光致抗蝕劑231,即三維P+接觸掩膜,接著進(jìn)行曝光顯影,然后通過(guò)對(duì)氧化物227實(shí)施圖案化處理,在兩個(gè)相鄰的柵極溝槽206之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的氧化物227中,形成開(kāi)口,如圖2H所示。我們希望,多個(gè)開(kāi)口沿兩個(gè)相鄰的有源柵極溝槽之間的每個(gè)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向周期性排列,每個(gè)開(kāi)口都穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整個(gè)寬度,至少穿過(guò)源極層226’。設(shè)置在周圍臺(tái)面結(jié)構(gòu)上的開(kāi)口最好相互錯(cuò)開(kāi)。為了簡(jiǎn)便,圖2H中僅表示出了一個(gè)這樣的開(kāi)口。穿過(guò)氧化物227中的開(kāi)口,向下刻蝕襯底到溝槽206中的多晶硅216的頂部水平以下的深度,在第三維度上形成開(kāi)口 230,用于深P+接觸區(qū)。圖21表示圖2H所示結(jié)構(gòu)沿線A-A’的剖面圖。通過(guò)剩余襯底的頂部上的開(kāi)口 230,進(jìn)行P-型注入,包括在IOOkeV至600keV的高能下,2el5cnT2至5el3cnT2的劑量下,注入硼,形成深P注入?yún)^(qū)232,然后在IOkeV至40keV的低能下,lel5cm_2至5el5cm_2的劑量下,注入BF2,在P植入?yún)^(qū)232上方形成深P+接觸區(qū)234,P植入?yún)^(qū)232延伸到本體區(qū)下方,將P屏蔽植入?yún)^(qū)212連接到P+接觸區(qū)234,如圖2J所示。在一個(gè)實(shí)施例中,P屏蔽植入?yún)^(qū)212延伸的寬度比柵極溝槽底部附近的溝槽寬,溝槽一側(cè)的頂部邊緣與本體區(qū)214的底部間隔開(kāi),溝槽另一側(cè)的另一個(gè)頂部邊緣與深P植入?yún)^(qū)232相交。在一個(gè)較佳實(shí)施例中,深P屏蔽植入?yún)^(qū)232的底部比柵極溝槽的底部淺。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中,三維深重?fù)诫s可以穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整個(gè)寬度,向下延伸到與次重?fù)诫s本體區(qū)214的底部相同深度,或稍稍超出本體區(qū)214下方,從而將器件擊穿限制在這些三維深重?fù)诫s接 觸區(qū)234處。除去第三光致抗蝕劑231,并且在P+接觸區(qū)234上方設(shè)置金屬236,最好是鎢(W),以填充開(kāi)口 230,如圖2K所示。通過(guò)有源區(qū)上的開(kāi)口,在襯底上方的氧化層227上,形成第四光致抗蝕劑238,即有源區(qū)接觸掩膜,然后通過(guò)開(kāi)口,刻蝕氧化層227,使有源晶體管單元裸露出來(lái),如圖2L所示。除去光致抗蝕劑238,氧化層覆蓋虛擬晶體管單元的臺(tái)面結(jié)構(gòu)。在襯底上方,使用第五光致抗蝕劑240構(gòu)成柵極接觸掩膜,在柵極接觸溝槽206-1上方形成開(kāi)口圖案242,用于為端接區(qū)(Termination area)中的溝槽206中的柵極電極216形成柵極接觸區(qū),如圖2M所示。除去光致抗蝕劑240。在襯底上方,沉積一個(gè)勢(shì)壘金屬層244,包括鈦/氮化鈦,然后在勢(shì)壘金屬層244上方,沉積一個(gè)金屬層246,例如鋁或鋁硅銅金屬,如圖2N所示。如圖20所示,在金屬246上方,使用帶有開(kāi)口 248的第六光致抗蝕劑247,即金屬掩膜,用于分離柵極金屬與源極金屬??涛g金屬246,除去氧化層上方覆蓋虛擬晶體管單元區(qū)的那部分金屬層,使源極金屬252從柵極金屬250上分離下來(lái)。作為示例,如圖2P所示,雖然在源極金屬252與柵極金屬250之間的縫隙下方,僅僅包括一個(gè)虛擬柵極溝槽,但是在柵極接觸溝槽206-1和有源柵極溝槽206-3之間,可以形成附加虛擬柵極溝槽,使多個(gè)虛擬晶體管單元位于源極金屬252和柵極金屬250之間的縫隙下方。用氧化物覆蓋虛擬晶體管單元,阻止金屬連接到虛擬晶體管單元的臺(tái)面結(jié)構(gòu)。此外,為了制備接觸墊,可以在襯底上方沉積鈍化層,并使用第七光致抗蝕劑,即鈍化掩膜,使墊區(qū)裸露出來(lái)。圖1A所示類型的帶有三維深P+接觸區(qū)的納米M0SFET,也可以用于帶有厚底部氧化物(Thick bottom oxide, TBO)的納米M0SFET。圖3A表示依據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例,帶有TB0300的三維深P+接觸區(qū)的納米MOSFET的三維示意圖。器件300中除了厚底部氧化物(TBO) 312形成在內(nèi)部以及每個(gè)溝槽106底部、柵極電極116下方,用于屏蔽柵極電極116,因此屏蔽柵極溝槽下方的屏蔽注入物就不是必須的。由于必須連接到深P注入?yún)^(qū)112,因此,三維深P+接觸區(qū)134下方的深P注入?yún)^(qū)132是可選的。圖3B表示制備源極和柵極金屬后,器件300的剖面示意圖。圖3B中所示的器件300的結(jié)構(gòu)中,除了溝槽206底部的深P注入?yún)^(qū)212被厚底部氧化物312所代替,用于屏蔽溝槽206中的柵極電極216之外,其他都與圖2P中所示的器件結(jié)構(gòu)類似。因此,忽略穿過(guò)圖2B中的溝槽底部,注入P-型摻雜物的話,制備器件300的工藝與與圖2A-2P所示工藝類似。帶有圖1A和圖3A所示類型的三維深P+接觸區(qū)的納米M0SFET,也可以用于具有屏蔽柵溝槽(SGT)MOSFET結(jié)構(gòu)的器件,其中屏蔽電極形成在溝槽中的柵極電極下方,如圖9所示的柵極結(jié)構(gòu)。用肖特基接觸區(qū)代替N+源極區(qū),可以進(jìn)一步加強(qiáng)納米MOSFET技術(shù)。圖4A-4N表示依據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和用于屏蔽柵極電極的深P注入物的肖特基-源極納米MOSFET的制備工藝的剖面示意圖。由圖4A可見(jiàn),首先在N-型半導(dǎo)體襯底204上制備一個(gè)絕緣物(例如氧化物208)初始層,用N-型摻雜物重?fù)诫sN-型半導(dǎo)體襯底204的下部202,作為漏極。在氧化物208上,形成第一光致抗蝕劑(圖中沒(méi)有表示出),即溝槽掩膜,然后形成氧化物208的圖案,以便在氧化物208中形成開(kāi)口。除去溝槽掩膜,通過(guò)氧化物208中的開(kāi)口,在半導(dǎo)體襯底204中,刻蝕柵極溝槽206 (包括接觸柵極溝槽206-1、虛擬柵極溝槽206-2、有源柵極溝槽206-3和206-4)。通常制備額外的有源柵極溝槽,使MOSFET晶體管單元呈條紋形狀。如圖4B所示,在襯底204的裸露部分 (包括柵極溝槽206的側(cè)壁和底部)上,可以制備襯里絕緣物209 (例如另一種氧化物)。在30keV至200keV的高能下、注入P型摻雜物(例如硼),在溝槽206的底部形成屏蔽區(qū)212。屏蔽注入?yún)^(qū)212延伸的寬度比柵極溝槽底部周圍的柵極溝槽更寬。如圖4C所示,除去氧化層209,并在襯底204的裸露部分(包括柵極溝槽206的側(cè)壁和底部)上生長(zhǎng)柵極氧化物210。對(duì)于低壓器件而言,柵極氧化物210的厚度在50A S500A之間。導(dǎo)電材料,例如重?fù)诫sN-型的多晶硅,沉積在溝槽206中,形成柵極電極216,然后將柵極電極216回刻到襯底204的頂面以下的預(yù)設(shè)深度處。沉積電介質(zhì)材料402,例如二氧化硅或氮化硅,填充溝槽206的剩余部分,從而通過(guò)刻蝕或CMP,除去襯底上臺(tái)面結(jié)構(gòu)區(qū)表面的電介質(zhì)材料,如圖4D所示?;乜虄蓚€(gè)相鄰的溝槽206之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)區(qū)域處的硅,回刻到低于多晶硅柵極216頂面以下的深度,如圖4E所示。在刻蝕后的硅襯底上方,生長(zhǎng)100A至300A左右的薄氧化層404,然后進(jìn)行P-型注入,制備P-本體層414,如圖4F所示。P本體區(qū)414的底部在屏蔽注入?yún)^(qū)212上方,并且與之分離。在氧化物404上,制備第二光致抗蝕劑410,即三維P+接觸掩膜,開(kāi)口 411位于兩個(gè)相鄰的柵極溝槽206之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)處,如圖4G所示。我們希望,多個(gè)開(kāi)口 411沿兩個(gè)相鄰的柵極溝槽(包括虛擬柵極溝槽和柵極接觸溝槽)之間的每個(gè)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向周期性設(shè)置,每個(gè)開(kāi)口穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度延伸。設(shè)置在相鄰臺(tái)面結(jié)構(gòu)上的開(kāi)口最好相互交錯(cuò)。為了簡(jiǎn)便,圖4G僅表示出來(lái)在虛擬柵極溝槽和柵極接觸溝槽之間的一個(gè)這樣的開(kāi)口。通過(guò)剩余襯底頂部的開(kāi)口 411,進(jìn)行P-型注入,包括注入硼,制備深P注入?yún)^(qū)406,然后注入劑量約為5el4Cm_2至5el5Cm_2的硼或BF2,在P注入?yún)^(qū)406上方,制備深P+接觸區(qū)408,P注入?yún)^(qū)406延伸到本體區(qū)以下,將P屏蔽區(qū)212連接到P+接觸區(qū)408,如圖4G所示。在一個(gè)實(shí)施例中,屏蔽注入?yún)^(qū)212延伸的寬度比柵極溝槽底部附近的柵極溝槽寬,溝槽一側(cè)的上邊緣與本體區(qū)414的底部分隔開(kāi),溝槽另一側(cè)的另一個(gè)上邊緣與深P注入?yún)^(qū)406相交。在另一個(gè)實(shí)施例中,三維深重?fù)诫s接觸區(qū)408穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度,向下延伸到與次重?fù)诫s本體區(qū)414相同的深度處,或稍稍超出本體區(qū)414以下,從而將器件擊穿限制在這些三維深重?fù)诫s接觸區(qū)408處。在另一個(gè)較佳實(shí)施例中,深P注入?yún)^(qū)406的底部比柵極溝槽的底部淺。除去光致抗蝕劑410,在P-本體層414的頂部,進(jìn)行N-型摻雜物(例如磷或砷)的全面注入,以便在除深P+接觸區(qū)408之外的區(qū)域中,形成輕摻雜P層420,如圖4H所示,用于在后續(xù)工藝中制備肖特基接觸區(qū)。由于N-型摻雜物的全面注入的劑量相對(duì)較低,因此并不會(huì)影響P+接觸區(qū)408。然后,除去薄氧化物404,沉積肖特基金屬,如圖41所示,包括沉積肖特基金屬422(首選鈦-硅化物),對(duì)臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面上選擇性地形成的肖特基進(jìn)行溫度處理,并除去未反應(yīng)的金屬之后,在輕摻雜P-層420和肖特基金屬層422之間形成肖特基接觸。肖特基金屬層422覆蓋整個(gè)平整的臺(tái)面結(jié)構(gòu)表面,形成帶有P+接觸區(qū)408的輕摻雜P-區(qū)420的圖案,從而在肖特基金屬層422和輕摻雜P-區(qū)420之間形成肖特基接觸,歐姆接觸區(qū)形成在肖特基金屬層422和P+接觸區(qū)408之間。然后,在整個(gè)臺(tái)面結(jié)構(gòu)上的肖特基金屬層422上方,沉積鎢(W)等金屬424,接著將其平整至其上表面與填充在溝槽206的頂部的氧化物402的表面共面。在該結(jié)構(gòu)上方,沉積一個(gè)電介質(zhì)層(例如二氧化硅)426,然后在電介質(zhì)層426上制備第三光致抗蝕劑430,即器件有源區(qū)的接觸和柵極掩膜,如圖4J所示。光致抗蝕劑430包括源極和柵極接觸區(qū)的開(kāi)口 434和432。因此,通過(guò)開(kāi)口 434和432,刻蝕電介質(zhì)層426和氧化物402,使硅臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的鎢424以及溝槽206中的多晶硅柵極216裸露出來(lái),如圖4K所示。然后,除去第三光致抗蝕劑430,沉積勢(shì)壘金屬層427以及金屬428,如圖4L所示。如圖4M所示,在金屬428上方,使用帶有開(kāi)口 442的第四光致抗蝕劑440,即金屬掩膜,除去覆蓋著虛擬晶體管單元區(qū)的氧化層上方的那部分金屬層,以便分離柵極金屬和源極金屬。刻蝕金屬428,將源極金屬444與柵極金屬446分離開(kāi),如圖4N所示。作為示例,源極金屬444和柵極金屬446之間的縫隙下面僅包含一個(gè)虛擬柵極溝槽,如圖4N所示,然而,可以在柵極接觸溝槽206-1和有源柵極溝槽206-3之間形成額外的虛擬柵極溝槽,從而在源極金屬444和柵極金屬446之間的縫隙下面提供多個(gè)虛擬晶體管單元。用氧化物覆蓋虛擬晶體管單元,阻止源極金屬 連接到虛擬晶體管單元的臺(tái)面結(jié)構(gòu)。如圖4N所示,深P+接觸區(qū)408形成在氧化層426覆蓋的虛擬晶體管單元臺(tái)面結(jié)構(gòu)中。但是在三維方向上,形成在有源晶體管單元臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的深P+接觸區(qū)408,通過(guò)導(dǎo)電層422和424 (圖中沒(méi)有表示出),與源極金屬電接觸。此外,為了制備接觸墊,要在襯底上方沉積鈍化層,并且利用第五光致抗蝕劑,即鈍化掩膜,使襯墊區(qū)裸露出來(lái)。在該肖特基-源極納米MOSFET器件中,肖特基接觸區(qū)使用較低的P-本體劑量,P-屏蔽防止P-本體穿通,使便攜式器件獲得低擊穿電壓(V》。此外,輕摻雜P-本體將同步產(chǎn)生較低的基極-發(fā)射極電壓(VBE),造成較低的二極管恢復(fù)損耗。圖4N所示的肖特基-源極納米MOSFET結(jié)構(gòu)可以用于帶有厚底部氧化物(TBO)的納米M0SFET。圖5表示依據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)和厚底部氧化物512的肖特基-源極納米MOSFET器件的剖面示意圖。圖5所示器件除了用厚底部氧化物512代替深P注入?yún)^(qū)212,用于屏蔽柵極電極216之外,其他都與圖4N所示結(jié)構(gòu)類似。因此,制備該器件的工藝與圖4A-4N所示的工藝類似,省略通過(guò)圖4B所示的溝槽206的P-型摻雜的步驟。另外,圖4N所示的肖特基-源極納米MOSFET結(jié)構(gòu)也可以用于具有納米SGTM0SFET結(jié)構(gòu)的器件,該納米SGT MOSFET結(jié)構(gòu)的柵極結(jié)構(gòu)與圖9所示結(jié)構(gòu)類似。圖6表示圖2P所示類型的納米MOSFET器件的端接區(qū)的剖面圖,制備所利用的掩膜及有源區(qū)工藝與圖2A-20所示的掩膜及有源區(qū)工藝相同。如圖6所示,端接區(qū)包括多個(gè)端接?xùn)艠O溝槽206”,穿過(guò)本體區(qū)214”,與襯底204中的柵極溝槽206同時(shí)制備,內(nèi)襯絕緣材料210 (例如氧化物),在每個(gè)溝槽內(nèi)部都帶有導(dǎo)電材料的絕緣柵極電極216”。與互聯(lián)的有源柵極溝槽不同,這種端接?xùn)艠O溝槽206”并不相互連接,而是相互分離。本體接觸區(qū)P+注入?yún)^(qū)220”形成在本體區(qū)214”的頂部,深P注入?yún)^(qū)212”形成在每個(gè)溝槽206”的底部。每個(gè)單獨(dú)的溝槽柵極216”都為溝槽橫向MOSFET提供P+區(qū)220”,作為橫向MOSFET的源極和漏極。在端接區(qū)中,柵極電極216”連接到其相應(yīng)的源極電極上。提供將柵極電極連接到源極電極,柵極電極216”以串聯(lián)的方式作為端接區(qū)中的一個(gè)鏈。半導(dǎo)體襯底邊緣的切割邊(Saw street)附近的最后一個(gè)單獨(dú)的溝槽柵極,連接到其相應(yīng)的漏極電極上,作為通道終點(diǎn)(Channel stop)。屏蔽注入?yún)^(qū)212”可以與屏蔽注入?yún)^(qū)212同時(shí)制備。然而,在端接區(qū)中沒(méi)有深P+三維接觸區(qū)234或深P注入?yún)^(qū)232,因此屏蔽注入?yún)^(qū)212”是浮動(dòng)的。圖6所示的端接結(jié)構(gòu)也適用于圖3A、4N、5所示類型的納米MOSFET器件,以及帶或不帶浮動(dòng)屏蔽注入?yún)^(qū)212”的其他納米SGT MOSFET器件。圖7表示依據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例,帶有三維深P+接觸區(qū)、N+源極區(qū)以及厚底部氧化物的納米MOSFET器件700的三維視圖。與器件100或300類似,器件700形成在第一類型摻雜物(例如N-型)的半導(dǎo)體襯底204上,半導(dǎo)體襯底204的底部202用第一類型重?fù)诫s,作為漏極。本體區(qū)714摻雜與第一類型相反的第二類型(例如P-型),形成在襯底204的表面附近。源極區(qū)720形成在襯底表面或表面附近的本體區(qū)714中。源極區(qū)720的摻雜與本體區(qū)714相反,但其摻雜濃度比漏極區(qū)大。柵極溝槽206穿過(guò)本體區(qū),形成在襯底中。溝槽206內(nèi)襯絕緣材料710(例如氧化物),導(dǎo)電材料的柵極電極716形成在每個(gè)溝槽內(nèi)部。厚底部氧化物712形成在柵極電極716下方的每個(gè)溝槽206的內(nèi)部和底部,用于屏蔽柵極電極716。器件700還包括一個(gè)三維深P+接觸區(qū),包括P注入?yún)^(qū)232上方 的P+接觸區(qū)234,在三維方向上,穿過(guò)兩個(gè)柵極溝槽206之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的開(kāi)口 230。在本實(shí)施例中,伸長(zhǎng)的開(kāi)口 730沿三維方向,穿過(guò)兩個(gè)有源柵極溝槽之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的源極區(qū)的中心部分。延長(zhǎng)的開(kāi)口 730還穿過(guò)開(kāi)口 230。在一個(gè)實(shí)施例中,延長(zhǎng)的開(kāi)口 730穿過(guò)源極區(qū)720的深度,使臺(tái)面結(jié)構(gòu)中心處的本體714的頂部暴露出來(lái)。在另一個(gè)實(shí)施例中,在本體區(qū)714中刻蝕開(kāi)口 230,刻蝕深度超過(guò)延長(zhǎng)開(kāi)口 730。填充延長(zhǎng)開(kāi)口 730以及開(kāi)口 230的金屬(圖7中沒(méi)有表示出),提供有源晶體管單元接觸區(qū),以及與深P+接觸區(qū)的電接觸。對(duì)于間距小于Ium的高密度集成的晶體管單元器件(例如本發(fā)明所述的納米M0SFET)來(lái)說(shuō),應(yīng)避免延長(zhǎng)開(kāi)口 730底部的P+接觸注入,以免干涉到柵極閾值。還可選擇用均勻的柵極氧化物溝槽代替厚底部氧化物柵極溝槽,屏蔽注入?yún)^(qū)包圍著柵極溝槽的底部,如圖1A所示,深注入通過(guò)三維接觸區(qū),將屏蔽注入?yún)^(qū)電連接到源極電極。圖8A-8K表示圖7所示的納米MOSFET器件的制備工藝的剖面圖。如圖8A所示,該工藝先是在N-型半導(dǎo)體襯底204上制備一個(gè)絕緣(例如氧化物208)初始層,用N-摻雜物重?fù)诫s絕緣初始層的底部202,作為漏極。在氧化物208上制備第一光致抗蝕劑(圖中沒(méi)有表示出),即溝槽掩膜,然后形成圖案,在氧化物208中形成開(kāi)口。除去溝槽掩膜,柵極溝槽包括柵極接觸溝槽206-1、虛擬柵極溝槽206-2、有源柵極溝槽206-3以及206-4都在三維方向上互連,然后通過(guò)氧化物208中的開(kāi)口,在半導(dǎo)體襯底204中刻蝕柵極溝槽206。如圖8B所示,除去氧化物208,隨后在襯底204的表面上形成薄氧化物708,包括溝槽206中的開(kāi)口。在溝槽底部形成厚底部氧化物712,在溝槽側(cè)壁上生長(zhǎng)薄柵極氧化物710,對(duì)于低壓器件來(lái)說(shuō),薄柵極氧化物710大約50A至500A。沉積導(dǎo)電材料716,例如重?fù)诫sN-型的多晶硅,填充溝槽206。將多晶硅716和薄氧化物708回刻到襯底204的頂面,重新生長(zhǎng)氧化物708。如圖8C所示,在兩個(gè)鄰近溝槽206之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的襯底204頂部,進(jìn)行P-型注入,劑量為5el2cm_2至lel4cm_2,能量為30keV至IOOkeV,隨后利用驅(qū)動(dòng)工藝,制備P-本體區(qū)714。通過(guò)高劑量、低能量的N-型注入,制備N+源極區(qū)718,穿過(guò)鄰近的溝槽206之間的空間寬度延伸。在襯底上方制備第二光致抗蝕劑720,即P+接觸掩膜,在兩個(gè)鄰近柵極溝槽206之間所選的臺(tái)面結(jié)構(gòu)上方的第二光致抗蝕劑720中形成開(kāi)口 722和724,如圖8D所示。通過(guò)開(kāi)口 722、724,刻蝕薄氧化物708以及N+源極區(qū)718。我們希望,N+源極區(qū)718刻蝕掉
0.1ym至0.2μπι的深度。在一個(gè)實(shí)施例中,開(kāi)口 722和724的寬度比臺(tái)面結(jié)構(gòu)的寬度窄,保留沿柵極溝槽側(cè)壁剩余的N+區(qū)。在另一個(gè)實(shí)施例中,開(kāi)口 722和724的寬度穿過(guò)臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度。進(jìn)行高劑量、高能量的深P-型注入(最好是BF2或硼),在可選的P-注入?yún)^(qū)728上方,制備可選的深P-注入?yún)^(qū)728以及P+接觸區(qū)726,如圖8Ε所示。還可選擇,光致抗蝕劑720也含有多個(gè)開(kāi)口 230,如圖7所示,沿兩個(gè)鄰近柵極溝槽之間的半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度方向周期性排布,柵極溝槽包括虛擬柵極溝槽以及柵極接觸溝槽,每個(gè)開(kāi)口都穿過(guò)半導(dǎo)體臺(tái)面結(jié)構(gòu)的整體寬度延伸??涛g開(kāi)口 230下面的那部分源極區(qū)718,至少向下刻蝕到本體區(qū)714,然后進(jìn)行深P+接觸注入234以及可選的深P區(qū)注入232。設(shè)置在鄰近臺(tái)面結(jié)構(gòu)上的開(kāi)口最好相互交錯(cuò)。為了簡(jiǎn)便,圖7中僅僅表示出了在兩個(gè)有源柵極溝槽之間的一個(gè)這樣的開(kāi)口。如圖8F所示,除去光致抗蝕劑720。沉積電介質(zhì)層729 (例如氧化物),填充刻蝕后的N+源極區(qū),使其平整,包括圖中沒(méi)有表示出來(lái)的開(kāi)口 230。在襯底上方使用第三光致抗蝕劑730,即接觸掩膜,然后制備,用于形成有源晶體管單元接觸區(qū)的開(kāi)口 732、用于深P+接觸區(qū)的開(kāi)口 734以及用于制備雙極接觸區(qū)的開(kāi)口 736。刻蝕氧化物729,然后通過(guò)開(kāi)口 732刻蝕N+源極區(qū),通過(guò)開(kāi)口 734刻蝕P+區(qū)726,并且通過(guò)開(kāi)口 736刻蝕多晶硅716到0.14 111至0.24 1 11的深度,如圖86所示。如圖7所示,沿臺(tái)面結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度及中心方向,打開(kāi)有源晶體管單元接觸開(kāi)口,向下打通深度至少穿過(guò)源極層720,使本體區(qū)的中心頂部裸露出來(lái)。重新進(jìn)行圖8F所示的步驟,用電介質(zhì)729填充開(kāi)口 230 (圖中沒(méi)有表示出)。如圖8Η所示,除去光致抗蝕劑730’。在襯底上方制備鈦/氮化鈦的薄勢(shì)壘層738,并在整個(gè)襯底上方,沉積金屬739 (例如鋁)。開(kāi)口 734的寬度比開(kāi)口 722的寬度窄,使填充開(kāi)口 734的導(dǎo)電層738和739被填充開(kāi)口 722剩余的電介質(zhì)材料,與虛擬柵極溝槽206-2和有源柵極溝槽206-3之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)上的源極區(qū)分離開(kāi)。在金屬739上方使用第四光致抗蝕劑740,即金屬掩膜,開(kāi)口 742用于分離柵極金屬和源極金屬,如圖81所不??涛g金屬739,使源極金屬744與柵極金屬746分離開(kāi),如圖8J所示。此外,為了制備接觸墊,在襯底上方沉積鈍化層,并且利用第五光致抗蝕劑,即鈍化掩膜,使襯墊區(qū)裸露出來(lái)。如圖7和圖8J所示的帶有三維P+接觸區(qū)結(jié)構(gòu)的納米M0SFET,可以用于屏蔽柵溝槽(SGT)納米MOSFET。圖9表示帶有三維深P+接觸區(qū)、N+源極區(qū)以及厚底部氧化物的SGT納米MOSFET器件的剖面示意圖。SGT納米MOSFET器件900的結(jié)構(gòu)除了柵極電極902與屏蔽電極904形成在溝槽206中,而不是僅僅柵極電極716形成在溝槽206中之外,其他都與圖8J所示的納米MOSFET器件結(jié)構(gòu)類似。此外,圖7或圖8J所示的納米MOSFET器件的厚底部氧化物712可以用P屏蔽區(qū)代替,例如圖2P所示的P屏蔽區(qū)212,在溝槽206的底部,在這種情況下,對(duì)于P屏蔽區(qū)212到源極金屬的電連接來(lái)說(shuō),深P-注入?yún)^(qū)728的注入物是指定的。 以上說(shuō)明使用N-通道MOSFET作為實(shí)施例,只要轉(zhuǎn)換每個(gè)摻雜區(qū)的導(dǎo)電類型,就可以應(yīng)用于P-通道M0SFET。盡管以上是本發(fā)明的較佳實(shí)施例的完整說(shuō)明,但是也有可能使用各種可選、修正和等效方案。因此,本發(fā)明的范圍不應(yīng)局限于以上說(shuō)明,而應(yīng)由所附的權(quán)利要求書(shū)及其全部等效內(nèi)容決定。任何可選件(無(wú)論首選與否),都可與其他任何可選件(無(wú)論首選與否)組合。在以下權(quán)利要求中,不定冠詞“一個(gè)”或“一種”都指下文內(nèi)容中的一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目的數(shù)量。除非在特定的權(quán)利要求前使用“意思是”明確限定,否則所附的權(quán)利要求書(shū)不應(yīng)認(rèn)為是意思加功能的局限。任何沒(méi)有用“意思是”明確指出限定功能的項(xiàng)目,不應(yīng)認(rèn)為是35USC § 1 12,H 6中所述條款的“意思”或“步驟”。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體功率器件,其特征在于,包括: 一個(gè)形成在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方的第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層; 一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的器件,每個(gè)器件都包括一個(gè)與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的摻雜本體區(qū); 一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的溝槽中的電絕緣柵極電極,以及一個(gè)源極區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面,其中摻雜本體區(qū)形成在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍; 其中源極區(qū)形成在所述的輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,沿第三維度延伸;并且 一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深重?fù)诫s接觸區(qū),沿第三維度形成在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)位置上,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上,從柵極電極的頂面下方的表面開(kāi)始,延伸到一部分輕摻雜層中,其深度與摻雜本體區(qū)的底部深度相近,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與源極區(qū)電接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上,延伸到一個(gè)或多個(gè)溝槽底部上方的一部分輕摻雜層中。
3.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,源極區(qū)是由一個(gè)第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)以及第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成的,第一重?fù)诫s區(qū)形成在上表面附近,從一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第一溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽周圍的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第二溝槽的側(cè)壁,第二重?fù)诫s區(qū)在第一溝槽側(cè)壁附近。
4.如權(quán)利要求3所述的器件,其特征在于,源極區(qū)還包括第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū),設(shè)置在第一溝槽的側(cè)壁附近的第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)下方,并與第二重?fù)诫s區(qū)相交,沿第一維度延伸。
5.如權(quán)利要求3所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)下方,并與第一重?fù)诫s區(qū)相交。
6.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,源極區(qū)是由一個(gè)第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)構(gòu)成的,形成在上表面附近,從一個(gè)或多個(gè)溝槽的第一溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽的第二溝槽的側(cè)壁,一個(gè)延長(zhǎng)的開(kāi)口沿第三維度,穿過(guò)源極區(qū)的中心部分,使開(kāi)口中的一部分摻雜本體區(qū)裸露出來(lái)。
7.如權(quán)利要求6所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)虛擬柵極溝槽,一個(gè)源極金屬通過(guò)虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的一個(gè)開(kāi)口電連接第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),所述的第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)設(shè)置在虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的臺(tái)面結(jié)構(gòu)上表面附近的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)下方,虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的延長(zhǎng)開(kāi)口的側(cè)壁,被電介質(zhì)層包圍著,電介質(zhì)層使虛擬柵極溝槽和一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽之間的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)與源極金屬電絕緣。
8.如權(quán)利要 求7所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)在一個(gè)或多個(gè)虛擬柵極溝槽中的其中一個(gè)溝槽附近的柵極接觸溝槽,一個(gè)第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),設(shè)置在臺(tái)面結(jié)構(gòu)上表面附近的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)下方,臺(tái)面結(jié)構(gòu)形成在一個(gè)或多個(gè)虛擬柵極溝槽的其中一個(gè)溝槽和柵極接觸溝槽之間。
9.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),形成在一個(gè)或多個(gè)溝槽底部附近的輕摻雜層,沿第三維度延伸,其中一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)電連接一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)。
10.如權(quán)利要求9所述的器件,其特征在于,一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),形成在第二導(dǎo)電類型的一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)上方,其中一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)相交摻雜注入屏蔽區(qū)。
11.如權(quán)利要求9所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)柵極接觸溝槽以及一個(gè)第二導(dǎo)電類型的摻雜注入屏蔽區(qū),形成在柵極接觸溝槽底部附近的輕摻雜層中,沿第三維度延伸。
12.如權(quán)利要求9所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)絕緣柵極的端接區(qū),設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)相互絕緣的相應(yīng)的溝槽中,摻雜注入屏蔽區(qū)形成在一個(gè)或多個(gè)絕緣溝槽底部附近的輕摻雜層中,沿第三維度延伸。
13.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,一個(gè)或多個(gè)穿過(guò)源極區(qū)的開(kāi)口,在一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)上方,在第二維度上從一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到鄰近溝槽的側(cè)壁,用導(dǎo)電材料填充所述的開(kāi)口。
14.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,厚底部絕緣物形成在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的其中一個(gè)溝槽的底部中。
15.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,形成在一個(gè)或多個(gè)柵極電極中的一個(gè)或多個(gè)相應(yīng)的柵極電極附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,其中一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極電耦合到源極區(qū)上。
16.如權(quán)利要求1所述的器件`,其特征在于,還包括一個(gè)具有多個(gè)絕緣柵極電極的端接區(qū),設(shè)置在相互絕緣的相應(yīng)的多個(gè)端接溝槽中,其中每個(gè)絕緣柵極電極都連接到相應(yīng)的端接溝槽附近的源極。
17.如權(quán)利要求1所述的器件,其特征在于,柵極電極的頂面在輕摻雜層上表面上方延伸,源極區(qū)包括一個(gè)肖特基金屬層,設(shè)置在第二導(dǎo)電類型的輕摻雜層上方,輕摻雜層的上表面附近,構(gòu)成一個(gè)肖特基源極。
18.如權(quán)利要求17所述的器件,其特征在于,還包括填充鄰近溝槽之間的肖特基金屬層上方空間的導(dǎo)電材料。
19.如權(quán)利要求17所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)虛擬溝槽和一個(gè)虛擬溝槽附近的接觸柵極溝槽,一個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),設(shè)置在接觸柵極溝槽和虛擬柵極溝槽之間,在第一方向上,從輕摻雜層的上表面開(kāi)始,延伸到本體區(qū)下方的輕摻雜層中。
20.一種半導(dǎo)體功率器件,其特征在于,包括: 一個(gè)形成在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方的第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層; 一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的器件,每個(gè)器件都包括一個(gè)摻雜本體區(qū),一個(gè)或多個(gè)形成在輕摻雜層中的相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的電絕緣柵極電極,一個(gè)源極區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面;其中摻雜本體區(qū)形成在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反; 其中一個(gè)或多個(gè)溝槽是由第一溝槽和第一溝槽附近的第二溝槽構(gòu)成的,其中源極區(qū)包括第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū),形成在上表面附近,從第一溝槽側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽附近的第二溝槽側(cè)壁,以及第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)位于第一溝槽側(cè)壁附近,在第三維度上延伸; 一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深重?fù)诫s接觸區(qū),沿第三維度形成在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)位置處,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上,從柵極電極的頂面下方的表面開(kāi)始,延伸到一部分輕摻雜層中。
21.如權(quán)利要求20所述的器件,其特征在于,源極區(qū)還包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū),設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)下方,并與第二重?fù)诫s區(qū)相交,第二重?fù)诫s區(qū)在第一溝槽的側(cè)壁附近,并沿第一方向延伸。
22.權(quán)利要求20所述的器件,其特征在于,還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),設(shè)置在第一導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s區(qū)下方,并與第一重?fù)诫s區(qū)相交。
23.一種用于制備半導(dǎo)體功率器件的方法,其特征在于,包括: 在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方的第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)溝槽; 在一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)電絕緣柵極電極,其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面; 在一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍的輕摻雜層上表面附近,制備一個(gè)摻雜本體區(qū),其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反; 在所述的上表面周圍,以及一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽附近,制備一個(gè)源極區(qū),其中源極區(qū)包括一個(gè)第一 導(dǎo)電類型的第一重?fù)诫s源極區(qū),形成在上表面附近,從一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第一溝槽的一個(gè)側(cè)壁開(kāi)始,延伸到第一溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的第二溝槽的一個(gè)側(cè)壁,第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s源極區(qū)緊鄰第一溝槽所述的側(cè)壁,沿第三維度延伸;并且 在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近沿第三維度的一個(gè)或多個(gè)位置上,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),其中所述的一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一方向上延伸到輕摻雜層中,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與源極區(qū)電接觸。
24.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,還包括在一個(gè)或多個(gè)溝槽底部附近的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),沿第三維度延伸,其中所述的一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型。
25.如權(quán)利要求24所述的方法,其特征在于,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)還包括制備第二導(dǎo)電類型的一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū),深注入?yún)^(qū)比一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)更深,其中所述的一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)與摻雜注入屏蔽區(qū)相交。
26.如權(quán)利要求25所述的方法,其特征在于,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括,至少穿過(guò)第一重?fù)诫s源極區(qū)刻蝕,形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,通過(guò)開(kāi)口底部,注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,從而形成在一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)上方的一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū)。
27.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,還包括至少穿過(guò)第一重?fù)诫s源極區(qū)刻蝕,制備一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,通過(guò)開(kāi)口底部,注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,從而形成一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū),用導(dǎo)電材料填充開(kāi)口,在一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)中的至少一個(gè)接觸區(qū)和源極金屬之間,形成電接觸,源極金屬與源極區(qū)電接觸。
28.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,還包括在第一重?fù)诫s源極區(qū)下方,制備第二導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū),深度比第二重?fù)诫s源極區(qū)淺。
29.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,還包括在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽底部,制備一個(gè)厚底部絕緣物。
30.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,制備源極區(qū)包括制備第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū),在第一導(dǎo)電類型的第二重?fù)诫s區(qū)下方,第一溝槽側(cè)壁附近,沿第三維度延伸。
31.如權(quán)利要求23所述的方法,其特征在于,還包括制備一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,一個(gè)或多個(gè)柵極電極相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柵極電極附近,將一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極耦合到源極區(qū)。
32.一種用于制備半導(dǎo)體功率器件的方法,其特征在于,包括: 在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方,第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)溝槽; 在一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)電絕緣柵極電極,其中一個(gè)或多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面; 在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,制備一個(gè)摻雜本體區(qū),其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反; 在上表面周圍,以及 一個(gè)或多個(gè)溝槽中附近,制備一個(gè)源極區(qū),其中源極區(qū)為重?fù)诫s第一導(dǎo)電類型;在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的一個(gè)或多個(gè)位置上,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),沿第三維度,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一方向上從上表面開(kāi)始,延伸到輕摻雜層中,其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與源極區(qū)電接觸; 在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中的源極區(qū)中,制備一個(gè)延長(zhǎng)的開(kāi)口,其中開(kāi)口中的一部分摻雜本體區(qū)從源極區(qū)裸露出來(lái);并且 在臺(tái)面結(jié)構(gòu)的延長(zhǎng)開(kāi)口中制備一個(gè)有源晶體管單元接觸區(qū),其中有源晶體管單元接觸區(qū)與一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)中的一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)電接觸。
33.如權(quán)利要求32所述的方法,其特征在于,還包括在一個(gè)或多個(gè)溝槽的底部附近的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),沿第三維度延伸,其中一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型。
34.如權(quán)利要求33所述的方法,其特征在于,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括制備一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深注入?yún)^(qū),深注入?yún)^(qū)比一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)更深,其中一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)與深注入屏蔽區(qū)相交。
35.如權(quán)利要求34所述的方法,其特征在于,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)還包括至少穿過(guò)源極區(qū)刻蝕,形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,穿過(guò)開(kāi)口的底部,注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,在一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)上方,形成一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū)為第二導(dǎo)電類型。
36.如權(quán)利要求32所述的方法,其特征在于,還包括至少穿過(guò)源極區(qū)刻蝕,形成一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,通過(guò)開(kāi)口底部注入第二導(dǎo)電類型的摻雜物,從而制備一個(gè)或多個(gè)重?fù)诫s接觸區(qū),用電介質(zhì)材料填充開(kāi)口。
37.如權(quán)利要求36所述的方法,其特征在于,在源極區(qū)中制備延長(zhǎng)的開(kāi)口還包括,穿過(guò)源極區(qū)刻蝕一個(gè)延長(zhǎng)的開(kāi)口貫穿所述的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口,其寬度比電介質(zhì)材料填充的所述的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口更窄。
38.如權(quán)利要求32所述的方法,其特征在于,還包括在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽的底部中,制備厚底部絕緣物。
39.如權(quán)利要求32所述的方法,其特征在于,還包括在一個(gè)或多個(gè)柵極電極中相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柵極電極附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,并且將一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極電耦合到源極區(qū)。
40.一種用于制備半導(dǎo)體功率器件的方法,其特征在于,包括: 在第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s層上方,第一導(dǎo)電類型的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)溝槽; 在一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)電絕緣柵極電極,回刻?hào)艠O電極的頂面,回刻到輕摻雜層上表面下方的水平,其中一個(gè)或 多個(gè)溝槽中的每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上延伸,寬度在第二維度上延伸,長(zhǎng)度在第三維度上延伸,其中第一維度垂直于重?fù)诫s層的平面,其中第二和第三維度平行于重?fù)诫s層的平面; 將輕摻雜層回刻到柵極電極頂面下方的水平; 在輕摻雜層上表面附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽周圍,制備一個(gè)摻雜本體區(qū),其中本體區(qū)為第二導(dǎo)電類型,第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反; 在一個(gè)或多個(gè)溝槽附近沿第三維度的一個(gè)或多個(gè)位置上,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)在第一維度上從所述的上表面開(kāi)始,延伸到輕摻雜層中;并且 在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的臺(tái)面結(jié)構(gòu)中,制備一個(gè)肖特基接觸區(qū),其中一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)與肖特基接觸區(qū)電接觸。
41.如權(quán)利要求40所述的方法,其特征在于,還包括在一個(gè)或多個(gè)溝槽底部附近的輕摻雜層中,制備一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū),沿第三維度延伸,其中所述的一個(gè)或多個(gè)摻雜注入屏蔽區(qū)為第二導(dǎo)電類型。
42.如權(quán)利要求41所述的方法,其特征在于,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)包括,制備一個(gè)或多個(gè)第二導(dǎo)電類型的深注入?yún)^(qū),深注入?yún)^(qū)比重?fù)诫s接觸區(qū)更深,其中一個(gè)或多個(gè)深注入?yún)^(qū)與摻雜注入屏蔽區(qū)相交。
43.如權(quán)利要求40所述的方法,其特征在于,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s區(qū)包括,在一個(gè)或多個(gè)溝槽中的兩個(gè)鄰近溝槽之間,制備一個(gè)或多個(gè)深重?fù)诫s接觸區(qū)。
44.如權(quán)利要求43所述的方法,其特征在于,還包括沉積導(dǎo)電材料,填充兩個(gè)鄰近溝槽之間的肖特基接觸區(qū)上方的空間。
45.如權(quán)利要求40所述的方法,其特征在于,還包括在柵極電極和輕摻雜層之間的一個(gè)或多個(gè)溝槽底部,制備厚底部絕緣物。
46.如權(quán)利要求40所述的方法,其特征在于,制備肖特基接觸區(qū)包括,在本體區(qū)上方制備肖特基輕摻雜區(qū),在肖特基輕摻雜區(qū)上方制備肖特基金屬層,其中肖特基輕摻雜區(qū)夾在肖特基金屬層和本體區(qū)之間,其中肖特基輕摻雜區(qū)為第二導(dǎo)電類型,但摻雜濃度低于本體區(qū)。
47.如權(quán)利要 求40所述的方法,其特征在于,還包括在一個(gè)或多個(gè)柵極電極中相應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)柵極電極附近的一個(gè)或多個(gè)溝槽中的一個(gè)或多個(gè)溝槽中,制備一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極,并且將一個(gè)或多個(gè)屏蔽電極電耦合到源極區(qū)。
全文摘要
一種半導(dǎo)體功率器件包括一個(gè)形成在重?fù)诫s層上的輕摻雜層。一個(gè)或多個(gè)器件形成在輕摻雜層中。每個(gè)器件都包括一個(gè)本體區(qū)、一個(gè)源極區(qū)、以及一個(gè)形成在輕摻雜區(qū)中相應(yīng)的溝槽中的一個(gè)或多個(gè)柵極電極。每個(gè)溝槽的深度都在第一維度上,寬度在第二維度上,長(zhǎng)度在第三維度上。本體區(qū)的導(dǎo)電類型與輕摻雜層和重?fù)诫s層相反。源極區(qū)形成在上表面附近。一個(gè)或多個(gè)深接觸區(qū)形成在沿一個(gè)或多個(gè)溝槽附近的第三維度的一個(gè)或多個(gè)位置處。接觸區(qū)在第一方向上從上表面開(kāi)始,延伸到輕摻雜層中,并與源極區(qū)電接觸。
文檔編號(hào)H01L29/78GK103247681SQ20131003409
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月2日
發(fā)明者哈姆扎·耶爾馬茲, 伍時(shí)謙, 丹尼爾·卡拉夫特, 馬督兒·博德, 安荷·叭剌, 潘繼, 李亦衡, 金鐘五 申請(qǐng)人:萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體股份有限公司
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