制造半导体结构的方法以及半导体结构的制作方法_3

文档序号:8382328阅读:来源:国知局
边界用图1H中的虚线826表示)。这在漂移体积的区域(即,η掺杂区104接近沟槽侧壁420的部分)中是不同的,因为全部的反向电压(即,所施加的电压)在水平方向上存在在位于η掺杂区104上的氧化物624的部分中以及在半导体结构100的η掺杂区104的邻接区域中。还参见图14,其示出了根据横向坐标X的电场强度的水平分量的曲线图,其中在图1H中用虚线表示的切割中横向坐标X从C点延伸到D点。被提高的电场3Era/epi被形成在电解液828和氧化物层624的界面处。这导致从碱性溶液(电解液)828穿过已经存在的氧化物层624进入η掺杂区104的表面的场驱动(field-driven)的0!1_离子扩散,其中其与娃反应以形成S1 2。仅在电场强的区域(即,在垂直方向上基本上仅在η掺杂区104的区域中,并且不在P掺杂区206的区域中)中发生的场驱动的0!Γ离子扩散和因此S1 2的形成,导致在沟槽418的延伸进入η掺杂区104的第一部分中的氧化物层930比在沟槽418的延伸穿过ρ掺杂区206的第二部分中的氧化物层930具有更大厚度。
[0056]这意味着阳极碱性氧化作为例证被用于调节或最小化ρ掺杂的体区/沟道区的较低边沿与场板基点(XGD)之间的距离,例如,以将场板的较上边沿(即,场板基点)直接放置在P掺杂的体区/沟道区的较低边沿的垂直位置处的方式。在此过程中,当场氧化物930被形成时,半导体结构100可具有在图1H的横截面中所示的特殊结构。
[0057]在各种实施例中,所施加的电压Vao可低于台面耗尽电压(台面耗尽电压对应于用于耗尽整个台面所被需要的电压Vao,S卩,电压Vao足够高以使邻接的空间电荷区的边界重合)。这可导致一种情况,其中空间电荷区的边界水平地接触或重合的位置并不在台面中。在各种实施例中,所施加的电压可高于台面耗尽电压。在此情况下,沟槽侧壁420的电场可受台面的宽度(即,台面在其两个侧壁420之间的厚度)和其掺杂浓度限制,并且当所施加的电压Vao在台面耗尽电压以上时,其是恒定的(即,独立于Vao)。然而,对于沟槽底部422,台面宽度可以是不相关的,但是Vao的增加可导致接近沟槽底部422的阳极生成的氧化物中的电场的强度的增加,并因此在该区域中能够获得的氧化物930的厚度的增加。这使得有可能在沟槽底部422的区域中形成比在接近沟槽壁420处更厚的氧化物930。例如,在沟槽底部422的区域中氧化物930的厚度可以在约20nm至约I μπι的范围内,例如约10nm0
[0058]在各种实施例中,台面的掺杂曲线可被改变。例如,在η掺杂区104之内的掺杂浓度可垂直地变化,例如掺杂浓度可随着垂直梯度变化。这可使得影响氧化物层930在沟槽侧壁420上的厚度成为可能。例如,掺杂浓度的垂直梯度可被用于在沟槽侧壁中形成具有连续增加的氧化物厚度的氧化物层。
[0059]在各种实施例中,阳极碱性氧化可不被执行直至自限制(饱和)的点。相反,阳极碱性氧化可在自限制/饱和达到之前被中止,这意味着一种控制时间的过程。
[0060]在各种实施例中,所施加的电压Vao在阳极碱性氧化期间可被改变。例如,电压Vao初始时可较低,并且然后可根据已经形成的氧化物层的厚度被增加。在各种实施例中,电压Vao可以此种方式增加,从而电流保持恒定,并因此OH—扩散保持恒定。在各种实施例中,所施加的电压Vao可例如在该施加电压Vao被保持在耗尽电压以上的状态以及该施加电压Vao被降低至在耗尽电压以下的状态之间变化,其中阳极碱性氧化的这些部分可以以时间限制/时间控制被执行,或者以自限制/饱和被执行。使用影响阳极碱性氧化的参数(比如所施加的电压及其随时间的变化、掺杂分布、台面宽度等)的调节,具有多个自由度或具有被独立确定的参数的氧化物分布的大变化是有可能的。
[0061]如图1I所示,阳极碱性氧化导致氧化物层930的形成。如果在氧化物层930中的场太小,该氧化物层930由在阳极碱性氧化之前存在的氧化物层624和通过阳极碱性氧化形成的另外的氧化物层形成,则该过程可以是自限制的,因为氧化物层930足够厚,氧化物层930不能够通过另外的OH_离子被渗入。换言之,OH_离子的扩散可不再有可能,并且氧化可停止。这意味着氧化物层930所达到的厚度由外部的电压Vao确定,其中Vao可对应于最大电压,例如,对应于为了保持电流恒定,电压被增加期间在氧化末期时的最大电压。根据所施加的场强度(即,根据外部电压Vao),大于100nm的氧化物层930的厚度是可能的。在各种实施例中,氧化物层930的厚度可以在约20nm至约500nm的范围内,例如在约50nm至约300nm的范围内。
[0062]通过阳极碱性氧化被形成的氧化物层930可具有其厚度随着与ρ掺杂区206的距离增加而增加的优点,这归因于垂直于沟槽侧壁420的场分量随着距ρ掺杂区206的距离增加而逐步地增加。该结构上的特征可对于在场板部件中的场分布是有益的,并且不能够通过现有的制造方法来完成。该结构上的特征还意味着穿通点(break-through)位于邻近的硅中,而不是在氧化物中。
[0063]通过阳极碱性氧化形成氧化物层930的另一个效果可以是,氧化物层930、场板氧化物的形成可不需要任何温度过程,或仅需要具有低温度预算的温度过程。就此而言,应当注意的是,使用高温的生产过程可偏移主体的较低边沿相对于场氧化物的较上边沿的相对位置,即XGD的值。当阳极碱性氧化被执行时具有已被形成的ρ掺杂区206,仅剩的使用加热的过程是栅极氧化物的形成以及用于通过阳极氧化被沉积的场氧化物的退火过程。然而,低电压部件通常被提供具有足够薄的栅极氧化物,以不会明显偏移主体的较低边沿相对于场氧化物的较上边沿的相对位置,从而从栅极形成预计没有不良影响。然而,如果必要,氧化物层930的较上边沿可通过少量的湿法化学蚀刻被向下偏移。
[0064]通过阳极碱性氧化形成氧化物层930,结合退火过程的另一个效果是,相比于热氧化物,阳极氧化物通常具有良好电质量(electric quality)。在各种实施例中,氧化物层的930的形成可紧接着是轻微的退火,退火可进一步提高氧化物的电质量。
[0065]在各种实施例中,如图1J所示,p++掺杂区308可被移除。在各种实施例中,P ++掺杂区308的部分可保留,并且可形成用于ρ掺杂的体区206的接触区。在各种其他实施例中,P惨杂区308可被重新惨杂为η+惨杂区或η++惨杂区。氧化物层1034然后可被形成在所有被暴露的表面上,例如通过热氧化,例如通过将衬底暴露于约10000C的温度中以形成约120nm厚度的氧化物层。可替换地或额外地,氧化物层1034可通过例如约10nm的TEOS的沉积被沉积,紧接着例如是通过加热至约1100°C的持续约30秒(s)的TEOS的压缩。然后,沟槽418可被完全填满以多晶硅1032的厚层,例如通过具有小于30Q/Sq的薄片电阻的约400nm多晶硅的沉积。在各种实施例中,多晶硅1032然后可使用掩模1036被回蚀亥IJ,例如通过整个表面(除了被掩蔽区域)的凹进蚀刻,例如通过各向同性蚀刻,其中蚀刻可深深延伸进入沟槽418之中。多晶硅1032的边界因此可保持在沟槽418的较低部分中,其可在源极电势下形成场板。
[0066]在各种实施例中,被凹进的多晶硅1032的表面的深度的测量可被执行。如图1K所示,掩模1036随后可被移除,并且栅极掩模1138可被形成。在另外的过程中,氧化物层1034被暴露的部分可被移除,例如通过整个表面的各向同性氧化物蚀刻,例如通过氧化物层1034的湿法化学蚀刻。氧化物层1034的被掩蔽部分因此可保留。换言之,除了在沟槽418中被多晶硅边界1032和被栅极掩模1138覆盖的区域以外,所有区域中的氧化物层1034可被移除。
[0067]如图1L所示,在移除栅极掩模1138之后,栅极氧化物层1240可被形成。在各种实施例中,氧化物1240可通过热氧化被形成,例如通过将衬底暴露于约860°C和/或约1100°C中,从而形成约55nm厚度的栅极氧化物。在各种实施例中,栅极氧化物层1240的厚度可在约20 μm至约80 μm的范围内,例如约25 μm。随后,多晶硅栅极1242可被沉积。在各种实施例中,多晶硅1242可被退火,例如通过将衬底加热至约700°C持续30s。在另外的过程中,多晶硅1242然后可使用另外的掩模1244被蚀刻(并因此部分地被移除),例如通过各向同性等离子蚀刻。多晶硅栅极1242可例如具有约600nm的厚度,以及小于30 Ω/sq的薄片电阻(例如,约9.5 Ω /sq)。
[0068]在深度测量之后,在各种实施例中,如图1M所示,掩模1244然后可被移除,并且另外的氧化物层1346可被沉积,例如具有约30nm的厚度,例如通过形成TEOS的层。在各种实施例中,在源极掩模形成之后,源区1348和源极接触1350可被形成。在各种实施例中,源极接触1350可被注入,例如通过在约120keV的离子能下以约3X 1015cm_2的注入剂量注入砷离子,以约0°的射束入射角被注入。接着另一个掩模移除,源区1348可被形成,例如通过在约90keV的离子能下具有约I X 114CnT2的注入剂量的磷离子的注入,以约0°的射束入射角被注入。在各种实施例中,所注入的磷离子的退火可随后被执行,并且可包括加热,例如加热至约1100°C持续约60s。
[0069]在各种实施例中,玻璃层1458可被沉积,其中玻璃层1458可例如包括未掺杂的硅酸盐玻璃和/或磷硅玻璃,其例如可分别地具有约150nm和约400nm的层厚度,并且可被压缩,例如通过加热,例如通过加热至约875°C持续约30s。在各种实施例中,用于形成沟槽接触孔的掩模可被形成,紧接着蚀刻该接触孔并移除该掩模。紧接着,沟槽1452可被蚀刻,例如具有约450nm的宽度和约500nm的深度。在此之后,氧化物层(例如,TEOS层)可被沉积,例如具有约30nm厚度的TEOS层。在各种实施例中,主体接触区1454然后可被注入,例如通过在约25keV的离子能下以约3X 115CnT2的注入剂量注入硼离子,以约0°的射束入射角被注入,紧接着在约60keV的离子能下以约I X 114CnT2的注入剂量注入硼离子,以约7°的射束入射角被注入。紧接着,在各种实施例中,金属接触1456可被形成。这可包括蚀刻
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