專利名稱：用于在溝槽柵極fet內(nèi)形成橫向延伸電介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種功率場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，更具體地說， 涉及一種具有改進(jìn)特^正的溝槽4冊(cè)才及FET。
背景技術(shù)：
圖1為傳統(tǒng)的溝槽功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)的一部分的簡(jiǎn)化4黃截面一見圖。溝槽10以棚"f及電介質(zhì) 12為分界線，并填充有形成晶體管的柵極的導(dǎo)電材料15 (諸如多 晶硅)。溝槽從硅的表面開始向下穿過主體區(qū)域22延伸至襯底內(nèi)并 延伸至漏區(qū)16內(nèi)。主體區(qū)域22是p型的，而漏區(qū)16是n型的。 可以穿過晶體管的襯底(未示出)來電接觸漏區(qū)16。源區(qū)14鄰近 于溝槽10形成，并且形成于溝槽10的相對(duì)側(cè)上。因而，有源通道 區(qū)域20在源區(qū)14與漏區(qū)16之間沿溝槽的側(cè)壁形成于主體區(qū)域22 內(nèi)。
溝槽功率MOSFET中的重要參數(shù)是柵極總電荷。在傳統(tǒng)的溝 槽功率MOSFET的一些應(yīng)用中(諸如DC-DC轉(zhuǎn)換器)，柵極電荷 越低則總體設(shè)計(jì)的效率越好。用于減少4冊(cè)極電荷的一種才支術(shù)是通過 沿柵極溝槽的底部使用厚電介質(zhì)來減少漏電容的柵極。傳統(tǒng)的硅局 部氧化(LOCOS )工藝用于形成厚底部電介質(zhì)。氮化石圭層一^:沿溝 槽側(cè)壁形成，4吏得厚電介質(zhì)沿溝槽底部形成。然而，用于去除沿溝槽底部的氮化石圭層的 一部分的各向異性蝕刻也去除了在溝槽外部 的水平表面上方延伸的氮化硅層的 一 些部分。
當(dāng)沿溝槽底部形成厚電介質(zhì)時(shí)，在與溝槽相鄰的硅臺(tái)面上方形 成類似的厚電介質(zhì)。臺(tái)面上方的該厚電介質(zhì)引起多種問題。首先，
臺(tái)面上方的厚電介質(zhì)通常突出(overhang)于上部溝槽角部，這可 能引起柵極多晶硅無效(void)。另夕卜，從臺(tái)面上方去除厚電介質(zhì)需 要實(shí)質(zhì)蝕刻，該實(shí)質(zhì)蝕刻可能沿上部溝槽側(cè)壁蝕刻?hào)艠O氧化物。這 可導(dǎo)致4冊(cè)才及短路和產(chǎn)量問題。同樣，在臺(tái)面上方的電介質(zhì)厚度的可 變性引起主體植入過程中的可變性，該可變性進(jìn)而引起電參數(shù)內(nèi)的 可變性。
另 一種/>知的溝槽棚-才及結(jié)構(gòu)是屏蔽4冊(cè)才及結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)內(nèi)的溝 槽包括直4妻位于在4冊(cè)電才及下的屏蔽電極。該屏蔽電極通過通常比4冊(cè) 極電介質(zhì)厚的屏蔽電介質(zhì)與鄰近的硅區(qū)域絕緣。該柵電極與屏蔽電 極通過通常被稱為互聚電介質(zhì)或IPD的電介質(zhì)層而相互絕緣。要求 IPD為高質(zhì)量的，并且可承受屏蔽電極與柵電極之間的電勢(shì)差。形 成IPD的一種方法可以是在柵極氧化工藝中熱氧化屏蔽電極。然而， 因?yàn)镮PD與棚-才及氧化物同時(shí)形成，因此該方法限制了 IPD的厚度。 同樣，在多晶硅上生長(zhǎng)的氧化物的質(zhì)量不如在單晶硅上生長(zhǎng)的氧化 物好。因此，期望屏蔽多晶硅(IPD)上的電介質(zhì)比柵極電介質(zhì)厚 得多，從而4吏得IPD能夠承受至少與柵-極電介質(zhì)能夠承受的電壓相 同的電壓。
因此，需要用于沿溝槽底部形成厚電介質(zhì)、以及用于在屏蔽柵 極結(jié)構(gòu)內(nèi)形成IPD的改進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，如下形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)。在娃區(qū)域內(nèi)形成溝槽。在硅區(qū)域的鄰近溝槽的表面上方及沿溝槽側(cè)壁和底部形成氧化阻擋層。在溝槽內(nèi)部及外部的氧化阻擋層上方形成保護(hù)層。部分地去除該保護(hù)層，乂人而露出氧化阻擋層的至少沿溝槽底部延伸的部分，同時(shí)保持氧化阻擋層的在硅區(qū)域鄰近溝槽的表面上方延伸的部分一皮保護(hù)層的剩余部分覆蓋。
在一個(gè)實(shí)施例中，沿溝槽底部去除氧化阻擋層的暴露部分，并且沿溝槽的底部形成電介質(zhì)層。
在另一實(shí)施例中，在形成氧化阻擋層之前，在硅區(qū)域的鄰近溝槽的表面上方以及沿溝槽側(cè)壁和底部形成絕纟彖層，其中，去除氧化阻擋層的暴露部分的步驟使得絕緣層的沿溝槽底部延伸的部分露出。
才艮據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，F(xiàn)ET的中間物(intermediary )包4舌溝槽，延伸到硅區(qū)域中；氧化阻擋層，在硅區(qū)域的鄰近溝槽的表面上方及沿溝槽側(cè)壁延伸，^f旦是沿溝槽底部處不連續(xù)。^床護(hù)層在氧化阻擋層的所有水平延伸部分的上方延伸d
在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層在硅區(qū)域的鄰近溝槽的表面上方及沿溝槽側(cè)壁及底部延伸。除了絕緣層的沿溝槽底部延伸的部分之外，該絕緣層被氧化阻擋層覆蓋。
在另一實(shí)施中，氧化阻擋層具有基本均勻的厚度并包括氮化硅，而且保護(hù)層包括低溫氧化物(LTO)。如下的詳細(xì)描述及附圖為本發(fā)明的特;f正和優(yōu)點(diǎn)提供更好的理解。


圖1示出了典型溝槽柵極MOSFET的簡(jiǎn)化橫截面視圖2A-2J示出了才艮據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在用于形成具有改進(jìn)厚底部電介質(zhì)(TBD )的溝槽柵極FET的制造過程中的各個(gè)步驟的簡(jiǎn)化橫截面^L圖；以及
圖3A-3J示出了才艮據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例在用于形成具有改進(jìn)互聚電介質(zhì)(IPD)的屏蔽柵極溝槽FET的制造過程中的各個(gè)步驟的簡(jiǎn)化橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，沿溝槽柵極FET的溝槽底部形成厚電介
似的厚電介質(zhì)層。在用于從沿溝槽底部去除氮化硅層的氮化硅蝕刻工藝中，該保護(hù)層用來保護(hù)氮化硅層的在硅臺(tái)面上方延伸的部分。才艮據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例，類似的4支術(shù)有利地用于在屏蔽柵極溝槽FET內(nèi)形成互聚電介質(zhì)。
圖2A-2J示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例在用于形成具有改進(jìn)厚底部電介質(zhì)的溝槽柵極FET的制造過程中的各個(gè)步驟的簡(jiǎn)化橫截面視圖。下面對(duì)工藝流程中的步驟的描述僅僅是示例性的，而且需要理解的是本發(fā)明的范圍不限于這些特定的實(shí)施例。具體地i兌，在不背
離本發(fā)明的精神的情況下，處理?xiàng)l件(諸如溫度、壓力、層厚度等)是可變化的。圖2A中，將石圭區(qū)域30設(shè)置成用于形成晶體管的基底。在一個(gè)實(shí)施例中，硅區(qū)域30是在形成晶體管漏區(qū)的高度摻雜n型襯底(未示出)上方形成的n型取向附生層。進(jìn)4亍傳統(tǒng)的各向異性石圭蝕刻，以便形成延伸入桂區(qū)域30內(nèi)的溝槽32?？梢赃M(jìn)行可選擇的退火處理，以便對(duì)溝槽角部倒圓并減少硅區(qū)域30的缺陷密度。
圖2B中，形成電介質(zhì)層40，該電介質(zhì)層覆蓋溝槽底部和側(cè)壁以及石圭臺(tái)面的鄰近溝槽的表面區(qū)域38。在一個(gè)實(shí)施例中，通過^f吏用傳統(tǒng)的技術(shù)，電介質(zhì)層40為具有厚度在200-1,000 A范圍內(nèi)的襯墊氧化物(pad oxide )。
圖2C中，在電介質(zhì)層40上方形成氧化阻擋層42。氧化阻擋層42具有基本均勻的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，層40由襯墊氧化物制成，層42由通過使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝形成的氮化硅制成。LPCVD工藝幫助獲得基本均勻的氮化硅層。襯墊氧化物-提高了氮化硅層的粘附性，且還用于在與圖2F對(duì)應(yīng)的稍后步驟中所進(jìn)4亍的氮化物蝕刻的過程中保護(hù)沿溝槽底部的位于下方的硅。也可使用抗氧化材料(除氮外)，并且可通過改變CDV室內(nèi)的氣體比例、溫度、壓力、以及部件的間距來改變氧化阻擋層42的精確特征。
圖2D中，在氧化阻擋層42上方形成保護(hù)層44 J氐溫氧化(LTO )膜可用作保護(hù)層44。然而，也可4吏用呈現(xiàn)類似特征的其它材料。4吏用標(biāo)準(zhǔn)的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來沉積LTO膜。該過程產(chǎn)生不均勻的膜，該膜在臺(tái)面38上最厚，并沿溝槽側(cè)壁逐漸變薄，從而沿溝槽側(cè)壁的下部及沿溝槽底部具有較小厚度。
圖2E中，使用諸如定時(shí)濕蝕刻工藝，將保護(hù)層44均勻蝕刻回原，從而露出氧化阻擋層42的沿溝槽底部以及溝槽下側(cè)壁延伸的部分，同時(shí)保持氧化阻擋層42的在硅臺(tái)面區(qū)域38上方延伸的那些部分仍被保護(hù)層44的剩余部分覆蓋。在一個(gè)實(shí)施例中，將50: 1 HF(氟化氫)緩沖氧化蝕刻用作蝕刻工藝，然而也可使用呈現(xiàn)類似特4i的其它蝕刻方法。
圖2F中，將氧化阻擋層42的一部分乂人溝槽底部去除。在氧化阻擋層42由氮化硅制成的實(shí)施例中，通過使用有高度方向性的各向異性蝕刻工藝去除氮化硅層的沿溝槽底部的部分。這樣露出沿溝槽底部的村墊氧化物層。保護(hù)層44的存在防止蝕刻工藝從硅臺(tái)面38上方去除氧化阻擋層42。襯墊氧化物層40防止氮化物蝕刻侵蝕沿溝槽底部的位于下方的石圭。在可替換的實(shí)施例中，可4吏用不同的蝕刻劑材才+和蝕刻環(huán)境?？梢哉{(diào)整蝕刻變量(-渚如蝕刻工藝中的溫度、壓力和RF功率)，以完成期望的各向異性蝕刻工藝。
圖2G中，使用另一濕蝕刻工藝來去除保護(hù)層44的剩余部分。這也將去除襯墊氧化物層40的沿溝槽底部的暴露部分，雖然這樣的去除不是必須的。因而，露出沿溝沖曹底部的石圭區(qū)i或30的表面區(qū)域。在另一實(shí)施例中，將50: 1 HF鄉(xiāng)爰沖氧化蝕刻用作蝕刻工藝，然而，也可使用呈現(xiàn)類似特征的其它蝕刻方法。
圖2H中，通過使用傳統(tǒng)的硅局部氧化(LOCOS)工藝，沿溝槽底部的暴露硅表面區(qū)域形成厚氧化物層48。該氧化步驟消耗暴露硅區(qū)域的一部分。在LOCOS工藝期間，氧化阻擋層42阻止沿溝槽側(cè)壁及頂表面區(qū)i或38 fU匕石圭。在一個(gè)實(shí)施例中，通過在例^口800-1250 。C的溫度范圍內(nèi)4吏用氧化工藝形成厚底部電介質(zhì)(TBD)層48。才艮據(jù)氧化阻擋層42的能力，該工藝可為濕氧化或者干氧化中的任一個(gè)?？赏ㄟ^改變氧化工藝的參數(shù)得到所需的TBD層48的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，在與圖2G相對(duì)應(yīng)的步驟中，選擇性地去除保護(hù)層44的剩余部分，從而使得沿溝槽底部的襯墊氧化物層40保持原樣。這樣導(dǎo)致形成更厚的TBD。圖21中，^M亍一對(duì)傳統(tǒng)的蝕刻工藝來去除氧化阻擋層42和4于墊氧化物40， zf又留下沿溝槽底部的TBD層48。在示例性實(shí)施例中，-使用傳統(tǒng)的氮化石圭蝕刻工藝來去除氮化^圭層42，并且4吏用傳統(tǒng)的氧化物蝕刻工藝來去除^)"墊氧化物層40。氧化物蝕刻工藝還/人TBD層48的頂部去除一薄層，然而，該去除量可通過在TBD層48的形成過禾呈中+務(wù) 文氧4匕物生長(zhǎng)配方參凄t ( growth recipe parameters )來補(bǔ)償。
在形成TBD層的情況下，可通過^f吏用多種/>知的4支術(shù)中的4壬一種來形成溝槽FET結(jié)構(gòu)的剩余部分，如下簡(jiǎn)要描述其中一種7>知技術(shù)。在圖2J中，沿溝槽側(cè)壁形成柵極電介質(zhì)層50。接下來在溝槽中形成例如由多晶石圭制成的凹入式(recessed ) 4冊(cè)電才及52。通過使用傳統(tǒng)的離子植入技術(shù)在硅區(qū)域30內(nèi)形成P型導(dǎo)電性的主體區(qū)i或56和n型導(dǎo)電性的源區(qū)54 ?？?齊換地，可在石圭區(qū)域30內(nèi)蝕刻溝沖曹之前形成源區(qū)54和主體區(qū)域56。
圖2J中的沖黃截面只t應(yīng)于這才羊的實(shí)施例，即，在該實(shí)施例中，使用開放單元(open cell)構(gòu)造，該構(gòu)造具有相互平行延伸的條形狀的源區(qū)54和溝槽32。在這個(gè)實(shí)施例中，〗吏用傳統(tǒng)的才支術(shù)來周期性地沿源極條紋形成p型導(dǎo)電性的厚重主體區(qū)域。該厚重主體區(qū)域延伸穿過源區(qū)54，并終止于主體區(qū)域56內(nèi)。例如BPSG的電介質(zhì)層形成于結(jié)構(gòu)上方并被圖案化，而回流工藝導(dǎo)致了在溝槽上方以及源區(qū)54的一些部分上方延伸的電介質(zhì)圓頂58的形成。在整個(gè)結(jié)構(gòu)上方形成用于使源區(qū)54和厚重主體區(qū)域電接觸的頂部金屬層60。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及方法不限于開》欠單元構(gòu)造。對(duì)本領(lǐng)域的沖支術(shù)人員來-說，通過此/>開，顯然可以封閉單元(closed cell)構(gòu)造的方式實(shí)施本發(fā)明。
如圖2F所示，保護(hù)層44防止氮化硅層42的在硅臺(tái)面上方的水平延伸部分被去除，這進(jìn)而防止在硅臺(tái)面上方形成厚電介質(zhì)。從多個(gè)原因來說，這是有利的。首先，臺(tái)面上方的厚電介質(zhì)的不存在大大地減少了多晶硅無效的可能性，從而提高了制造產(chǎn)量。第二，不需要在蝕刻回原多晶硅層之后從硅臺(tái)面上方去除厚電介質(zhì)，從而減少了工藝步驟的凄t量，并消除了沿上部溝槽側(cè)壁去除部分4冊(cè)4及電介質(zhì)的可能性。第三，臺(tái)面上方的厚電介質(zhì)的不存在減少了在主體植入過程中的可變性，從而使得能夠更好地控制植入特征，并且減
少晶體管的電參數(shù)中的變量。最后，以自對(duì)準(zhǔn)方式形成TBD。即，在引導(dǎo)形成TBD的工藝程序中不使用掩模層。
有利地，上述用于形成TBD的工藝步驟可以與2003年5月20曰提交的題為"用于形成具有自對(duì)準(zhǔn)特性的溝槽MOSFET的結(jié)構(gòu)及方法"的普通轉(zhuǎn)讓專利申請(qǐng)No. 10/442,670中所描述的工藝結(jié)合，該專利申請(qǐng)全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考，以便獲得具有卓越特性的FET。
有利地，可以使用與用于形成TBD層48的技術(shù)類似的技術(shù)在屏蔽柵極FET中形成互聚電介質(zhì)(IPD)層。圖3A-3J示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例在用于形成這種屏蔽柵極FET的制造過程中的各個(gè)步-驟的碎黃截面一見圖。
圖3A中，在硅區(qū)域130內(nèi)形成溝槽132,并且使用傳統(tǒng)4支術(shù)沿溝槽側(cè)壁和底部以及鄰近于溝槽的石圭表面138的上方形成屏蔽電介質(zhì)層。接下來，使用公知技術(shù)在溝槽的下部中在屏蔽電介質(zhì)層上方形成例如由多晶石圭制成的屏蔽電才及104。然后進(jìn)4亍濕蝕刻步-驟，以去除屏蔽電介質(zhì)層的暴露部分(即，位于硅表面138上方的及沿溝槽側(cè)壁的上部的部分)，從而保留凹入式屏蔽電介質(zhì)102。下一步，使用與圖2A-2J中用于形成TBD相類似的技術(shù)形成IPD。
圖3B中，在結(jié)構(gòu)上方形成電介質(zhì)層140,該電介質(zhì)層覆蓋石圭表面138并沿溝槽側(cè)壁及屏蔽電4及104的上方延伸。在一個(gè)實(shí)施例中，絕緣層140是熱生長(zhǎng)襯墊氧化物層。然后，在圖3C中，在電介質(zhì)層140上方形成氧化阻擋層142?？梢允褂玫枳鳛檠趸钃鯇樱欢?，也可〗吏用呈現(xiàn)類似抗氧化特性的其它材料。可以^f吏用LPCVD工藝來形成基本均勻的氮化硅層。
圖3D中，在氧化阻擋層142的上方形成保護(hù)層144。可以使用J氐溫氧化(LTO)力莫作為〗呆護(hù)層144,然而也可4吏用呈現(xiàn)類似特4i的其它材一牛。 -使用標(biāo)準(zhǔn)的4匕學(xué)氣相:^積(CVD)工藝來沉積LTO膜。該工藝產(chǎn)生不均勻的膜，該不均勻的膜在臺(tái)面138上方最厚，并向下沿溝槽側(cè)壁逐漸變薄，從而沿溝槽側(cè)壁的下部及在屏蔽電極104上方具有較小厚度。
圖3E中，4吏用諸如定時(shí)濕蝕刻工藝，將^f呆護(hù)層144均勻地蝕刻回原，從而露出氧化阻擋層142的在屏蔽電極104上方及沿溝槽的下側(cè)壁延伸的部分，同時(shí)保持氧化阻擋層142的在硅臺(tái)面區(qū)域138上方延伸的那些部分仍被保護(hù)層144的剩余部分覆蓋。
圖3F中，爿夸fU匕阻擋層142的一部分乂人屏蔽電才及104上去除。在層142是由氮化硅制成的實(shí)施例中，通過使用有高度方向性的各向異性蝕刻工藝來去除氮化硅層的在屏蔽電極上方延伸的部分。這樣露出了襯墊氧化物層140的在屏蔽電極上方延伸的部分。保護(hù)層144的存在防止蝕刻工藝乂人石圭臺(tái)面138上方去除IU匕阻擋層142。襯墊氧化物層140防止氮化物蝕刻侵蝕位于下方的多晶石圭屏蔽電極。
圖3G中，〗吏用另一濕蝕刻工藝來去除〗呆護(hù)層144的剩余部分。這也將去除襯墊氧化物層140的沿溝槽底部的暴露部分(盡管這樣的去除不是必須的)。因而，露出屏蔽電極104的頂表面。圖3H中，通過使用傳統(tǒng)的硅局部氧化(LOCOS )工藝來沿屏蔽電極104的暴露頂表面形成厚的互聚電介質(zhì)(IPD)層148。該氧化步驟消:|€屏蔽電極104的薄層。在LOCOS工藝期間，氧化阻擋層142阻止沿溝槽側(cè)壁和頂部硅表面區(qū)域138氧化硅。可通過改變氧化工藝的參數(shù)得到所需的IPD層148的厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，在與圖3G相對(duì)應(yīng)的步驟中，選擇性地去除保護(hù)層144的剩余部分，從而4吏得沿溝槽底部的襯墊氧化物層140保持原狀。這樣導(dǎo)致形成更厚的IPD。
圖31中，才丸-f亍一對(duì)傳統(tǒng)的蝕刻工藝來去除氧化阻擋層142和4十墊氧化物140， " 隊(duì)留位于屏蔽電才及104上方的IPD層148。在示例性的實(shí)施例中，Y吏用傳統(tǒng)的氮化石圭蝕刻工藝來去除氮化石圭層142,并且使用傳統(tǒng)的氧化物蝕刻工藝來去除襯墊氧化物層140。氧化物蝕刻工藝還乂人IPD層148的頂部去除一薄層。然而，該去除量可通過在IPD層148的形成過程中j奮改氧化物生長(zhǎng)配方參lt來補(bǔ)償。
可通過^f吏用多種^〉知4支術(shù)中的任一種形成溝槽FET結(jié)構(gòu)的剩余部分，如下簡(jiǎn)述其中一種公知技術(shù)。在圖3J中，沿溝槽側(cè)壁形成柵極電介質(zhì)層150。接下來在溝槽內(nèi)形成例如由多晶硅制成的凹入式片冊(cè)電極152。通過使用傳統(tǒng)的離子植入技術(shù)，在硅區(qū)域158內(nèi)形成P型導(dǎo)電性的主體區(qū)域156及n型導(dǎo)電性的源區(qū)154 ?？商鎿Q地，可在硅區(qū)域內(nèi)蝕刻溝槽之前或在形成IPD之前的 一些其它工藝步驟中形成源區(qū)154和主體區(qū)域156。例如BPSG的電介質(zhì)層形成于結(jié)構(gòu)上方且被圖案化，而回流工藝導(dǎo)致在溝槽上方及沿源區(qū)154的一些部分上方延伸的電介質(zhì)圓頂158的形成。在整個(gè)結(jié)構(gòu)上方形成頂部金屬層160。通過使用傳統(tǒng)的技術(shù)，P型導(dǎo)電性的厚重主體區(qū)域
(未示出)形成為延伸穿過源區(qū)154,并終止于主體區(qū)i或156內(nèi)。才艮據(jù)前述的實(shí)施例，該實(shí)施例的結(jié)構(gòu)及方法可以以開》欠單元構(gòu)造或去于閉單元構(gòu)造的方式實(shí)施。
本發(fā)明的各種結(jié)構(gòu)及方法可以與多種電荷分布沖支術(shù)中的 一種或多種、以及2004年12月29日提交的普通轉(zhuǎn)讓申請(qǐng)No. 11/026,267中公開的其它裝置結(jié)構(gòu)及制造工藝相接合，該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考，以便除了其它優(yōu)點(diǎn)和特性之外獲得更低工作電阻、 更高阻擋性能及更高效率。
不同實(shí)施例的橫截面視圖可能不成比例，同樣地，這些視圖的 目的不是限制對(duì)相應(yīng)布置設(shè)計(jì)中的可能改變。同樣，可以以條狀結(jié)
構(gòu)或者包纟舌六邊形或正方形形狀的晶體管單元的細(xì)力包結(jié)構(gòu)(cellular architecture)的形式形成不同的晶體管。
盡管上面示出并描述了多個(gè)具體實(shí)施例，但是本發(fā)明的實(shí)施例 不僅限于此。例如，需要理解的是，在不背離本發(fā)明的情況下，示 出的并描述的結(jié)構(gòu)的摻雜極性可以相反，并且/或者不同的元件的摻 雜濃度可以改變。作為另一實(shí)例，雖然以上描述的晶體管具有在達(dá) 到更重?fù)诫s的襯底之前終止的溝槽，但是它們還可延伸到并終止于 襯底內(nèi)。同樣，雖然以上描述的不同的實(shí)施例均以傳統(tǒng)硅的形式實(shí) 施，但是，這些實(shí)施例及它們的明顯變型還可以碳化硅、砷化鎵、 氮化鎵、金剛石或其它半導(dǎo)體材料的形式實(shí)施。進(jìn)一步，在不背離 本發(fā)明范圍的情況下，本發(fā)明的 一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的特性可與本發(fā) 明的其它的實(shí)施例的一個(gè)或多個(gè)特性相結(jié)合。
因此，不應(yīng)參照以上描述來確定本發(fā)明的范圍，相反，而應(yīng)參 照所附權(quán)利要求以及它們的等同物的全部范圍來確定本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成FET的方法，包括在硅區(qū)域內(nèi)形成溝槽；在所述硅區(qū)域的鄰近所述溝槽的表面上方及沿所述溝槽的側(cè)壁和底部形成氮化硅層。在所述氮化硅層上方形成低溫氧化物(LTO)層，從而使得沿所述硅區(qū)域的鄰近所述溝槽的表面的所述LTO層比沿所述溝槽底部的所述LTO層厚；以及均勻地蝕刻所述LTO層，從而露出所述氮化硅層的沿所述溝槽底部及沿所述溝槽側(cè)壁的至少一部分延伸的部分，同時(shí)保持所述氮化硅層的在所述硅區(qū)域的鄰近所述溝槽的表面上方延伸的部分被所述LTO的剩余部分覆蓋。
2 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括使用各向異性蝕刻工藝去除所述氮化硅層的沿所述溝槽 底部的暴露部分；以及4吏用石圭局部氧4b (LOCOS)工藝沿所述溝槽底部形成電 介質(zhì)層。
3 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述氮化石圭層之前，形成氮化物抗蝕層以〗更在所 述去除步驟中保護(hù)沿所述溝槽底部的所述硅區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述氮化物抗蝕層包括襯述溝槽側(cè)壁和底部延伸，其中，所述去除所述氮化石圭層的所述 暴露部分的步驟使得所述襯墊氧化物層的沿所述溝槽底部延 伸的部分露出。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述電介質(zhì)層之前，去除所述LTO層的所述剩余 部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包括去除所述氮化物層的剩余部分； 沿溝槽側(cè)壁形成柵極氧化物；以及在所述溝槽內(nèi)的所述4冊(cè)才及氧化物上方形成凹入式4冊(cè)電極。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝形成所述氮化石圭層。
8. —種形成FET的方法，包括在石圭區(qū)i或內(nèi)形成溝槽；的側(cè)壁和底部形成fUt阻擋層；在所述溝槽內(nèi)部和外部的所述氧化阻擋層上方形成保護(hù) 層；以及部分地去除所述保護(hù)層，從而露出所述氧化阻擋層的至 少沿所述溝槽底部延伸的部分，并且保持所述氧化阻擋層的在-溝槽護(hù)層的剩余部分覆蓋。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括沿所述溝槽底部去除所述氧化阻擋層的所述暴露部分；以及沿所述溝槽的底部形成電介質(zhì)層。
10. 才艮據(jù)4又利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述氧化阻擋層之前，在所述石圭區(qū)域的鄰近所述 溝槽的表面上方及沿所述溝槽側(cè)壁和底部形成絕纟彖層，其中， 所述去除所述氧化阻擋層的所述暴露部分的步驟使得所述絕 緣層的沿所述溝槽底部延伸的部分露出。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述氧化阻擋層包括氮化 硅，且<吏用各向異性蝕刻工藝來^L行所述去除所述氧化阻擋層 的所述暴露部分的步驟。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝來形成所述氮化石圭層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，使用硅局部氧化(LOCOS ) 工藝形成所述電介質(zhì)層。
14. 才艮據(jù)沖又利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述電介質(zhì)層之前，去除所述保護(hù)層的所述剩余 部分。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括去除所述氧化阻擋層的剩余部分； 沿溝槽側(cè)壁形成柵極氧化物；以及在所述溝槽內(nèi)的所述電介質(zhì)層上方形成凹入式柵電極。
16. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述保護(hù)層包括低溫氧化 物(LTO)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述保護(hù)層的沿所述硅區(qū) 域的鄰近所述溝槽的表面延伸的部分比所述^f呆護(hù)層的沿所述 溝槽底部延伸的部分厚。
18. 才艮據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述部分地去除所述保 護(hù)層的步驟包括均勻地蝕刻所述{呆護(hù)層。
19. 一種FET的中間物，包4舌溝槽，延伸到硅區(qū)域中；氧化阻擋層，在所述硅區(qū)域的鄰近所述溝槽的表面上方 及沿所述溝4曹側(cè)壁延伸，〗旦是沿所述溝纟曹底部處不連續(xù)；以及^f呆護(hù)層，在所述氧化阻擋層的所有水平延伸部分上方延伸。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括及沿所述溝槽側(cè)壁和底部延伸，除了所述絕纟彖層的沿所述溝槽 底部延伸的部分之外，所述絕緣層被所述氧化阻擋層覆蓋。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述氧化阻擋層具有基 本均勻的厚度，并包括氮化石圭。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述保護(hù)層包括低溫氧 化物(LTO)。
23. —種形成FET的方法，包4舌在硅區(qū)域內(nèi)形成溝槽；在所述溝沖曹的底部部分內(nèi)形成屏蔽電才及，所述屏蔽電招_ 通過屏蔽電介質(zhì)與鄰近的硅區(qū)域絕緣；形成氮化石圭層，所述氮化石圭層在所述石圭區(qū)域的鄰近所述 溝槽的表面上方、沿所述溝纟曹側(cè)壁、以及在所述屏蔽電一及和所 述屏蔽電介質(zhì)上方延伸；在所述氮化硅層上方形成低溫氧化物(LTO)層，從而使伸的那些部分比所述LTO層的在所述屏蔽電極上方延伸的部 分厚；以及均勻地蝕刻所述LTO層，從而露出所述氮化硅層的在所 述屏蔽電極上方及沿所述溝槽側(cè)壁的至少一部分延伸的部分， 同時(shí)保持所述氮化硅層的在所述硅區(qū)域鄰近所述溝槽的表面 上方延伸的部保持一皮所述LTO層的剩余部分覆蓋。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包括使用各向異性蝕刻工藝去除所述氮化硅層的在所述屏蔽 電極上方的暴露部分；以及4吏用石圭局部氧化(LOCOS)工藝形成在所述屏蔽電才及上 方延伸的電介質(zhì)層。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述氮化石圭層之前，形成氮化物抗蝕層以^更在所 述去除步驟中^f呆護(hù)所述屏蔽電才及。
26. 4艮據(jù)一又利要求25所述的方法，其中，所述氮化物抗蝕層包4舌述溝槽側(cè)壁和底部延伸，其中，所述去除所述氮化石圭層的所述 暴露部分的步驟4吏得所述襯墊氧化物層的沿所述溝槽底部延 伸的部分露出。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述電介質(zhì)層之前，去除所述LTO層的所述剩余 部分。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，進(jìn)一步包括去除所述氮化物層的剩余部分； 沿上部溝槽側(cè)壁形成柵極氧化物；以及 在所述溝槽內(nèi)的所述屏蔽電極上方形成凹入式柵電極。
29. 4艮據(jù)4又利要求23所述的方法，其中，使用4氐壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝形成所述氮化石圭層。
30. —種形成FET的方法，包4舌在石圭區(qū)域內(nèi)形成溝槽；在所述溝槽的底部部分形成屏蔽電才及，所述屏蔽電4及通 過屏蔽電介質(zhì)與鄰近的硅區(qū)域絕緣；形成氧化阻擋層，該氧化阻擋層在所述石圭區(qū)域的鄰近所 述溝槽的表面上方、沿所述溝槽側(cè)壁、及在所述屏蔽電極上方 延伸；在所述溝槽內(nèi)部和外部的所述氧化阻擋層上方形成保護(hù) 層；以及部分地去除所述保護(hù)層，^人而露出所述氧化阻擋層的至 少在所述屏蔽電極上方延伸的部分，并且保持所述氧化阻擋層述保護(hù)層的剩余部分覆蓋。
31. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，進(jìn)一步包括從所述屏蔽電極上方去除所述氧化阻擋層的暴露部分；以及在所述屏蔽電才及上方形成電介質(zhì)層。
32. 才艮據(jù)4又利要求31所述的方法，進(jìn)一步包4舌在形成所述氧化阻擋層之前，形成絕纟彖層，所述絕纟彖層 在所述硅區(qū)域的鄰近所述溝槽的表面上方、沿所述溝槽側(cè)壁、 及在所述屏蔽電極上方延伸，其中，所述去除所述氧化阻擋層 的所述暴露部分的步驟使得所述絕緣層的在所述屏蔽電極上 方延伸的部分露出。
33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述氧化阻擋層包括氮 化石圭，并且使用各向異性蝕刻工藝來執(zhí)行所述去除所述氧化阻 擋層的所述暴露部分的步驟。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，使用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)工藝形成所述氮4匕石圭層。
35. 才艮據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中，使用硅局部氧化(LOCOS ) 工藝形成所述電介質(zhì)層。
36. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括在形成所述電介質(zhì)層之前，去除所述^f呆護(hù)層的所述剩余 部分。
37. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，進(jìn)一步包括去除所述氧化阻擋層的剩余部分；沿上部溝一曹側(cè)壁形成一冊(cè)一及氧^1物；以及在所述溝槽內(nèi)的所述電介質(zhì)層上方形成凹入式柵極電極。
38. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述保護(hù)層包括低溫氧 化物(LTO)。
39. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中，所述保護(hù)層的沿所述硅 區(qū)域鄰近所述溝槽的表面延伸的部分比所述保護(hù)層的在所述 屏蔽電極上方延伸的部分厚。
40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中，所述部分地去除所述保 護(hù)層的步驟包括均勻地蝕刻所述保護(hù)層。
41. 一種FET的中間物，包4舌溝槽，延伸到硅區(qū)域中；屏蔽電才及，凹入于所述溝槽的下部?jī)?nèi)，所述屏蔽電才及通 過屏蔽電介質(zhì)與所述硅區(qū)域絕緣；氧化阻擋層，在所述石圭區(qū)域的鄰近所述溝槽的表面上方 及沿所述溝槽側(cè)壁延伸，^f旦是在所述屏蔽電4及上方不連續(xù)；以 及保護(hù)層，在所述氧化阻擋層的所有水平延伸部分上方延伸。
42. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包括絕緣層，在所述石圭區(qū)域鄰近所述溝槽的表面上方、沿所 述溝槽側(cè)壁、及在所述屏蔽電極上方延伸，除了所述絕緣層的 在所述屏蔽電極上方延伸的部分之外，所述絕緣層被所述氧化 阻擋層覆蓋。
43. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述氧化阻擋層具有基 本均勻的厚度，并包括氮化硅。
44. 根據(jù)權(quán)利要求41所述的結(jié)構(gòu)，其中，所述保護(hù)層包括低溫氧 化物(LTO)。
全文摘要
一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，按以下方法形成。在硅區(qū)域內(nèi)形成溝槽。在硅區(qū)域的鄰近溝槽的表面上方及沿溝槽側(cè)壁和底部形成氧化阻擋層。在溝槽內(nèi)部及外部的氧化阻擋層上方形成保護(hù)層。部分地去除該保護(hù)層，從而露出氧化阻擋層的至少沿溝槽底部延伸的部分，同時(shí)保持氧化阻擋層的在硅區(qū)域鄰近溝槽的表面上方延伸的部分被保護(hù)層的剩余部分覆蓋。
文檔編號(hào)H01L23/58GK101558499SQ200680022794
公開日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2006年6月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者約翰·特蕾西·安德魯斯 申請(qǐng)人:飛兆半導(dǎo)體公司