专利名称：自对准的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法
自对准的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法
相关申请的交叉引用现在参照图3G，在步骤230，以共形方式沉积第三电介质层330。 第三电介质330可以是氧化物、氮化物等。现在参照图3H，在步骤232， 第三电介质层330被各向同性地蚀刻。本领域技术人员应当理解，对第 三电介质层330的各向同性的蚀刻将去除除了沿着场电介质/栅极氧化 物324、 314的竖直侧的共形沉积部分之外的第三电^h质层330，由此在 邻接场电介质/栅极氧化物324、 314的凹陷台面326内形成垫片332。
[25现在参照图31，在步骤234，源极区328的暴露部分通过任何已知的 各向异性蚀刻法蚀刻。蚀刻过程一直执行到多个第二沟槽(称为源极/ 主体接点沟槽334)穿过源极区328并到达主体区306。本领域的技术 人员应当理解，对多个第二沟槽334的蚀刻是第二自对准过程，该过程 使用场电介质324、栅极氧化物314和垫片332的组合作为用于自对准 的蚀刻掩膜。在第一个实施方式中，蚀刻过程形成布置在条状元件栅极 区318之间的多个基本上平行的第二沟槽334。在另一个实施方式中， 蚀刻过程形成布置在由闭合的元件栅极区形成的元件内的多个大致矩 形的沟槽。
[26现在参照图3J，在步骤236，主体区306的暴露部分重度掺杂第二 种杂质(例如磷(N+))以形成主体接点插入物区336。本领域技术人 员应当理解，插入主体接点插入物区336是第三自对准过程，该过程使 用场电介质324、栅极氧化物314和垫片332的组合作为用于自对准的 插入物的掩膜。可利用热循环来推进主体接点插入物区336。
[27现在参照图3K，在步骤238，在源^l/主体接点沟槽334内沉积第二 金属层。在一个实施方式中，该金属可以是钬(Ti)、硝酸钬(TiN)、 钨(W)或者多层金属，例如Ti/TiN/W。在步骤240，去除第二金属层 的多余金属以在源^l/主体接点沟槽334内形成源^主体接点插头340。 在一个实施方式中，第二金属层被化学一机械抛光以形成源^l/主体接点 插头340。28现在参照图3L，在步骤242,沉积第三金属层342。在一个实施方式 中，该金属可以是铜(Cu)、铝(Al)等。第三金属层342基本上形成 了沟槽型MOSFET器件的源^l/主体接点。现在参照图3M，在步骤244， 第四金属层344沉积在沟槽型MOSFET器件的背侧。在一个实施方式 中，该金属可以是铜(Cu)、铝(Al)等。第四金属层344基本形成了 沟槽型MOSFET器件的漏极接点。在步骤246,继续进行各种其他制 造过程。这些过程通常包括蚀刻、沉积、掺杂、清洁、退火、钝化、裂 解等。
[291在一个实施方式中，第一种杂质可以是n型杂质，例如磷，而第二 种杂质可以是p型杂质，例如砷或硼，用以形成n沟道MOSFET
(N-MOSFET)，如
图1所示。在另一实施方式中，第一种杂质可以是 p型杂质，而第二种杂质可以是n型杂质，用以形成p沟道MOSFET
(P國MOSFET )，如图3M所示。
[30下面进行简要重述，前面的说明公开了根据本发明一个实施方式的 沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET )，其包括漏极区、 设置在漏极区之上的多个栅极区、在所述多个栅极区外围附近分别一一 对应设置的多个栅极绝缘区、设置在所述多个栅极绝缘区之间的凹陷台 面内的多个源极区、设置在所述多个栅极绝缘区之间的凹陷台面内并且 在所述多个源极区和漏极区之间的多个主体区。该MOSFET还包括 邻接所述多个源极区设置在每个主体区内的多个主体接点区、在凹陷台 面之上设置在所述多个栅极绝缘区之间的多个源^l/主体接点垫片、设置 在源l主体接点垫片之上的源^l/主体接点，以及设置在源^l/主体接点 垫片之间并且将源极/主体接点耦联到所述多个主体接点区和所述多个 源极区的多个源^l/主体接点插头。
[311以上基于解释和说明目的描述了本发明的具体实施方式
。这种描述 没有穷尽本发明，也不是为了将本发明限定在所公开的精细形式，很明 显，根据以上教导能够做出许多修改和改型。选择这些实施方式进行描 述是为了最好地解释本发明的原理及其实际应用，由此可以使得本领域 技术人员最好地利用该技术，具有各种改型的各种实施方式可适用于所 设想的特定应用。本发明的范围由权利要求及其等同方式来限定。
权利要求
1.一种沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，包括漏极区；设置在所述漏极区之上的主体区；设置在所述主体区内的栅极区；设置在所述栅极区的外围附近的栅极绝缘区；设置在所述栅极区之上的场绝缘区；靠近所述栅极绝缘区的外围沿着所述主体区的表面设置的多个源极区；设置在所述多个源极区之上并且在所述栅极绝缘区之间的凹陷台面内的多个源极/主体接点垫片，其中所述凹陷台面通过自对准到所述场绝缘区的第一硅蚀刻形成；设置成穿过所述源极/主体接点垫片和所述栅极绝缘区之间的所述多个源极区的多个源极/主体接点插头；以及设置在靠近所述源极/主体接点的所述主体区内的多个源极/主体接点插入物，其中所述源极/主体接点插入物通过自对准到所述多个源极/主体接点垫片的插入物形成。
2. 如权利要求1所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET )，其中所述栅极区形成为多个基本平行的细长形结构。
3. 如权利要求1所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，其中所述栅极区的第一部分形成为多个基本平行的第一细长形结构；并且所述栅极区的第二部分形成为多个基本平行的第二细长形结构，所 述第二细长形结构基本上垂直于所述多个基本平行的第 一细长形结构。
4. 如权利要求1所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，其中所述漏极区包括n型掺杂半导体； 所述主体区包括p型掺杂半导体； 所述栅极绝缘区包括氧化物；所述多个源极区包括重度掺杂的n型半导体；并且 所述栅极区包括重度掺杂的n型半导体。
5. 如权利要求4所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，其中所述漏极区包括包括重度掺杂的n型半导体的第一部分；和包括一个设置在所述主体区和所述第一部分之间轻度掺杂n型半 导体的第二部分。
6. 如权利要求1所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，其中所述漏极区包括p型掺杂半导体；所述主体区包括n型掺杂半导体；所述栅极绝缘区包括氧化物；所述多个源极区包括重度掺杂的p型半导体；并且所述栅极区包括重度掺杂的p型半导体。
7. 如权利要求6所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)，其中所述漏极区包括包括重度掺杂的P型半导体的第一部分；和 包括一个设置在所述主体区和所述第一部分之间轻度掺杂p型半 导体的第二部分。
8. —种沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，包括 漏极区；设置在所述漏极区之上的多个栅极区；多个栅极绝缘区，其中所述多个栅极绝缘区分别一一对应设置在所述多个栅极区的外围附近；设置在所述多个栅极绝缘区之间的凹陷台面内的多个源极区； 设置在所述多个栅极绝缘区之间的凹陷台面内并且在所述多个源极区和所述漏极区之间的多个主体区；靠近所述多个源极区设置在每个主体区内的多个主体接点区； 在所述凹陷台面之上设置在所述多个栅极绝缘区之间的多个源极/主体接点垫片；设置在所述源^/主体接点垫片之上的源4l/主体接点；以及设置在所述源^l/主体接点垫片之间并且将所述源^l/主体接点耦联到所述多个主体接点区和所述多个源极区的多个源^l/主体接点插头。
9. 如权利要求8所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET )，其中所述栅极区形成为多个基本平行的细长形结构。
10. 如权利要求8所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其中所述栅极区的第一部分形成为多个基本平行的第一细长形结构；并且所述栅极区的第二部分形成为多个基本平行的第二细长形结构，所述第二细长形结构基本上垂直于所述多个基本平行的第 一细长形结构。
11. 如权利要求8所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其中所述漏极区包括n型掺杂半导体；所述栅极区包括n型掺杂半导体；所述栅极绝缘区包括氧化物；所述多个源极区包括重度掺杂的n型半导体；所述主体区包括p型掺杂半导体；所述多个主体接点区包括重度掺杂的p型半导体；所述多个源^L/主体接点塾片包括氧化物；所述源^L/主体接点包括第一金属；并且所述多个源^L/主体接点插头包括第二金属。
12. 如权利要求8所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，其中所述第一金属包括铝；并且所述第二金属包括鴒。
13. 如权利要求8所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，进一步包括设置在所述漏极区和所述主体区之间的漂移 区。
14. 如权利要求13所述的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET )，其中所述漏极区包括重度掺杂的ii型半导体；并且 所述漂移区包括轻度掺杂的n型半导体。
15. —种制造沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) 的方法，包括在半导体基片上沉积第一半导体层，其中所述第一半导体层和所述 半导体基片掺有第一种杂质；在所述第 一半导体层的第 一部分掺杂第二种杂质；在所述第 一半导体层上蚀刻多个沟槽；在所述多个沟槽的壁上形成第一电介质层；在所述多个沟槽内沉积第二半导体层；在所述多个沟槽内的所述第二半导体层上面形成第二电介质层；在所述第一半导体层内蚀刻凹陷台面，并且所述凹陷台面通过所述 第一电介质层和所述第二电介质层自对准；在靠近所述凹陷台面的第一半导体层的第二部分中掺杂第二种杂质；在通过沟槽内的第二电介质层自对准的凹陷台面内形成多个源^L/ 主体接点垫片；在所述源^l/主体垫片之间蚀刻多个源^L/主体接点沟槽，其中所述 源^L/主体接点沟槽穿过所述第 一半导体层的第二部分；在靠近所述源极/主体接点沟槽的所述第一半导体层的第三部分上 掺杂第三种杂质，第三种杂质是通过所述源^l/主体接点垫片自对准的； 以及在所述源^l/主体接点沟槽内沉积第 一金属层。
16. 如权利要求15所述的制造沟槽型金属氧化物半导体场效应晶 体管(MOSFET )的方法，其中所述多个沟槽的第一组基本上彼此平行， 所述多个沟槽的第二组与所述多个沟槽的第一组相垂直或相倾斜或相平行。
17. 如权利要求15所述的制造沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的方法，其中所述多个沟槽基本上彼此平行。
18. 如权利要求15所述的制造沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的方法，进一步包括在所述多个沟槽内的第二半导体层上形成硅化物。
19. 如权利要求15所述的制造沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的方法，其中在所述多个沟槽内的第二半导体上面形成第二电介质层包括沉积所述电介质层；以及去除多余的电介质，直至所述第一半导体层露出并且所述第二电介质层覆盖所述多个沟槽内的所述第一半导体层。
20. 如权利要求15所述的制造沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的方法，其中形成所述多个源^主体接点垫片包括在对所述第 一半导体的第二部分掺杂后以共形方式沉积第三电介质层；以及蚀刻所述第三电介质层，由此沿着靠近所述凹陷台面的第二电介质层竖直侧的所述第三电介质层部分基本上保留住。
全文摘要
根据一个实施方式的沟槽型金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)包括漏极区，设置在所述漏极区之上的多个栅极区，每一个分别设置在所述多个栅极区的每一个的外围附近的多个栅极绝缘区，设置在所述多个栅极绝缘区之间的凹陷台面内的多个源极区，设置在所述多个栅极绝缘区之间的凹陷台面内并且在所述多个源极区和所述漏极区之间的多个主体区。
文档编号H01L29/66GK101663760SQ200880010001
公开日2010年3月3日 申请日期2008年3月31日 优先权日2007年4月3日
发明者凯尔·特里尔, 健 李, 陈国英 申请人:威世硅尼克斯公司