半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】提供了半導(dǎo)體器件及其制造方法。所述半導(dǎo)體器件包括：設(shè)置在襯底內(nèi)的溝槽，所述溝槽包括寬度比下溝槽部寬的上溝槽部；設(shè)置在溝槽中的柵極；設(shè)置在溝槽中的柵極上方的層間絕緣層圖案；設(shè)置在襯底內(nèi)并且與上溝槽部的側(cè)壁接觸的源極區(qū)；設(shè)置在襯底中的源極區(qū)下方的本體區(qū)；以及設(shè)置在本體區(qū)上方并且填充有導(dǎo)電材料的接觸溝槽。
【專(zhuān)利說(shuō)明】半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]以下描述涉及半導(dǎo)體器件，并且涉及例如具有上寬度比下寬度寬的溝槽的半導(dǎo)體器件，以及所述半導(dǎo)體器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)是半導(dǎo)體行業(yè)中公知的一種半導(dǎo)體器件。
[0003]一種MOSFET是垂直導(dǎo)電溝槽MOSFET。
[0004]圖1是示出MOSFET的截面圖的示意圖。
[0005]參見(jiàn)圖1，M0SFET10包括溝槽17。每個(gè)溝槽17均包括通過(guò)柵極絕緣層19與本體區(qū)15絕緣的多晶硅柵極21。
[0006]源極區(qū)23接觸每個(gè)溝槽17的側(cè)表面。柵極絕緣層19將柵極21與金屬層30絕緣。半導(dǎo)體襯底11形成M0SFET10的漏極。
[0007]仍參見(jiàn)圖1，附圖標(biāo)記A表示溝槽寬度，B表示接觸開(kāi)口，以及C表示溝槽與接觸開(kāi)口之間的間隙。當(dāng)M0SFET10在導(dǎo)通狀態(tài)下偏置時(shí)，電流在源極區(qū)23與半導(dǎo)體襯底11之間垂直流動(dòng)。在導(dǎo)通狀態(tài)下，M0SFET10的電流能力和漏極與源極之間的導(dǎo)通電阻Rdsm成反t匕。因此，為了提高M(jìn)0SFET10的電流能力，必須降低導(dǎo)通電阻Rdsm。
[0008]降低M0SFET10的導(dǎo)通電阻的方法之一是增加溝槽17的密度，也就是說(shuō)，需要增加每單位面積的溝槽數(shù)目。這可以通過(guò)減少單元間距(cell pitch)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0009]然而，MOSFET的單元間距可以被減少的程度受限于MOSFET單元的某些特征以及用于制造MOSFET的過(guò)程。
[0010]在MOSFET中，源極區(qū)通常形成在與溝槽成水平方向的半導(dǎo)體襯底上，以降低導(dǎo)通電阻。這限制了每單位面積的MOSFET單元的密度。
[0011]為了降低MOSFET的導(dǎo)通電阻，期望增加每單位面積的溝槽數(shù)目。然而，需要在溝槽與半導(dǎo)體襯底的表面上的接觸開(kāi)口之間設(shè)置間隙的過(guò)程，以在與溝槽成水平方向的半導(dǎo)體襯底上形成源極區(qū)。因此，存在對(duì)溝槽間隙可以被減小的程度的限制，這進(jìn)一步限制了MOSFET的導(dǎo)通電阻可以被降低的程度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]在一個(gè)一般方面中，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:設(shè)置在襯底的外延層內(nèi)的溝槽，所述溝槽具有寬度比下溝槽部寬的上溝槽部；設(shè)置在溝槽的內(nèi)表面上的柵極絕緣層；設(shè)置在溝槽內(nèi)的柵極；設(shè)置在包括柵極的溝槽內(nèi)的在柵極絕緣層上的層間絕緣層圖案；設(shè)置在襯底內(nèi)并且與溝槽的上溝槽部的側(cè)壁接觸的源極區(qū)；設(shè)置在襯底的外延層內(nèi)的本體區(qū)；填充有金屬的接觸溝槽，所述接觸溝槽使得源極區(qū)和本體區(qū)彼此接觸；以及形成在接觸溝槽之下的雜質(zhì)區(qū),所述雜質(zhì)區(qū)具有與本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)并且具有比本體區(qū)高的雜質(zhì)濃度。[0013]源極區(qū)的下表面可以形成為比接觸溝槽的下表面低。
[0014]柵極的上表面可以與接觸溝槽的下表面齊平或者高于接觸溝槽的下表面。
[0015]從襯底的上表面到接觸溝槽的下表面的深度可以為從襯底的上表面到下溝槽部的下表面的深度的一半。
[0016]柵極的上表面可以與接觸溝槽的下表面齊平或者低于接觸溝槽的下表面。
[0017]層間絕緣層圖案可以包括BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)膜、HLD (樹(shù)脂性氯丁膠)氧化物或其組合。
[0018]在另一一般方面中，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:設(shè)置在襯底內(nèi)的溝槽，所述溝槽包括寬度比下溝槽部寬的上溝槽部；設(shè)置在溝槽中的柵極；設(shè)置在溝槽中的柵極上方的層間絕緣層圖案；設(shè)置在襯底內(nèi)并且與上溝槽部的側(cè)壁接觸的源極區(qū)；設(shè)置在襯底中的源極區(qū)下方的本體區(qū)；以及設(shè)置在本體區(qū)上方并且填充有導(dǎo)電材料的接觸溝槽。
[0019]半導(dǎo)體器件的一般方面還可以包括:形成在接觸溝槽與本體區(qū)之間的雜質(zhì)區(qū)，所述雜質(zhì)區(qū)具有與本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)并且具有比本體區(qū)高的雜質(zhì)濃度。
[0020]可以在柵極的上表面上方設(shè)置源極區(qū)的一部分。
[0021]在另一一般方面中，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括:在襯底上形成焊墊氧化物層圖案和焊墊氮化物層圖案；使用焊墊氮化物層圖案作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)襯底進(jìn)行選擇性蝕刻，以在襯底內(nèi)形成上溝槽部；在包括上溝槽部的表面的焊墊氮化物層圖案和焊墊氧化物層圖案上形成氮化物層；對(duì)氮化物層的整個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，以在上溝槽部的側(cè)壁和焊墊氮化物層圖案與焊墊氧化物層圖案的側(cè)壁上形成氮化物層圖案；使用焊墊氮化物層圖案和氮化物層圖案作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)上溝槽部之下的襯底進(jìn)行蝕刻，以形成下溝槽部；對(duì)位于上溝槽部的側(cè)壁上的氮化物層圖案、焊墊氮化物層圖案和焊墊氧化物層圖案進(jìn)行蝕刻，以形成具有下溝槽部和上溝槽部的溝槽，所述上溝槽部的寬度比下溝槽部寬；在溝槽的表面上形成柵極絕緣層；在下溝槽部和上溝槽部?jī)?nèi)的柵極絕緣層上沉積多晶硅；在襯底的外延層內(nèi)形成本體區(qū)；對(duì)多晶硅進(jìn)行蝕刻，以在下溝槽部?jī)?nèi)形成柵極；在上溝槽部的側(cè)表面上形成源極區(qū)；在上溝槽部?jī)?nèi)的柵極絕緣層上形成層間絕緣層圖案；形成接觸溝槽，以使得源極區(qū)和本體區(qū)能夠彼此接觸；在接觸溝槽之下形成雜質(zhì)區(qū)，所述雜質(zhì)區(qū)具有與本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)并且具有比本體區(qū)高的雜質(zhì)濃度；以及使用金屬層來(lái)填充接觸溝槽。
[0022]可以使用自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻法來(lái)形成接觸溝槽。
[0023]層間絕緣層圖案可以包括BPSG膜、HLD氧化物或其組合。
[0024]可以通過(guò)對(duì)多晶硅進(jìn)行回蝕刻來(lái)形成柵極。
[0025]所述方法的一般方面還可以包括:在形成所述氮化物層之前在上溝槽部的表面上形成氧化物層之后，對(duì)所述氮化物層和所述氧化物層的整個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，以在上溝槽部的側(cè)壁和焊墊氧化物層圖案與焊墊氮化物層圖案的側(cè)壁上形成氧化物層圖案和氮化物層圖案。
[0026]可以使用自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻法來(lái)形成接觸溝槽。
[0027]層間絕緣層圖案可以包括BPSG膜、HLD氧化物或其組合。
[0028]可以通過(guò)對(duì)多晶硅進(jìn)行回蝕刻來(lái)形成柵極。
[0029]在另一一般方面中，提供了 一種用于制造包括具有上溝槽部和下溝槽部的溝槽的半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括:通過(guò)使用硬掩模材料層來(lái)在襯底中形成第一溝槽；沿第一溝槽的露出表面形成氧化物層；沿硬掩模材料層的露出表面形成氮化物層；沿第一溝槽的底表面對(duì)氧化物層進(jìn)行蝕刻以露出底表面，同時(shí)保留氧化物層的沿第一溝槽的側(cè)表面的至少一部分；對(duì)第一溝槽的露出的底表面之下的襯底進(jìn)行蝕刻，以形成溝槽的下溝槽部；以及沿第一溝槽的側(cè)表面移除氧化物層，以形成溝槽的上溝槽部，所述上溝槽部的寬度比下溝槽部寬。
[0030]所述方法的一般方面還包括:沿上溝槽部的側(cè)表面形成源極區(qū)；在下溝槽部?jī)?nèi)形成柵極；在上溝槽部?jī)?nèi)形成層間絕緣層圖案；形成接觸溝槽以接觸源極區(qū)；在接觸溝槽之下形成雜質(zhì)區(qū)；以及使用導(dǎo)電材料填充接觸溝槽。
[0031]其它特征和方面可以根據(jù)下面的詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求而變得明顯。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為示出使用溝槽的MOSEFT的截面圖的示意圖。
[0033]圖2為示出根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例的截面視圖的示意圖。
[0034]圖3A至圖3K為半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例在其制造期間的截面視圖，用于依次示出用于制造這樣的半導(dǎo)體器件的方法的一個(gè)實(shí)例的視圖。
[0035]圖4為響應(yīng)于根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例的單元間距的電阻值變化的曲線圖。
[0036]在附圖和詳細(xì)描述中，除非另有說(shuō)明，相同的附圖標(biāo)記將被理解為表示相同的元件、特征和結(jié)構(gòu)。為了清楚、說(shuō)明和方便起見(jiàn)，這些元件的相對(duì)尺寸和描繪可能被放大。
【具體實(shí)施方式】
[0037]提供下面的詳細(xì)描述以幫助讀者獲得本文所述的方法、裝置、和/或系統(tǒng)的全面了解。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)想到本文所述的系統(tǒng)、裝置和/或方法的各種改變、修改和等同方案。此外，為了更加清楚和簡(jiǎn)明起見(jiàn)，可以省略公知功能和結(jié)構(gòu)的描述。
[0038]圖2示出根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件的一個(gè)實(shí)例的截面圖。
[0039]參見(jiàn)圖2，半導(dǎo)體器件100可以包括:形成在具有外延層1la的半導(dǎo)體襯底101內(nèi)的溝槽109(參見(jiàn)圖3H)，所述溝槽具有下溝槽部109b和上溝槽部109a，所述上溝槽部的寬度Wl比下溝槽部109b的寬度W2寬；形成在溝槽109的內(nèi)表面上的柵極絕緣層115 ;形成在溝槽109內(nèi)的柵極絕緣層115上的柵極117 ;形成在半導(dǎo)體襯底101的外延層1la內(nèi)并且與溝槽109的上側(cè)壁接觸的源極區(qū)119 ;形成在包括柵極117的溝槽109內(nèi)的柵極絕緣層115上的層間絕緣層圖案121 ;形成在半導(dǎo)體襯底101的外延層1la內(nèi)的本體區(qū)1lb ；形成在本體區(qū)1lb的表面內(nèi)的高摻雜P型區(qū)125 ;以及形成為與本體區(qū)1lb和源極區(qū)119彼此接觸的金屬層127。
[0040]柵極絕緣層115可以實(shí)施為氧化硅層，并且可以具有約300人至1000人的厚度。
[0041]柵極117可以由多晶硅制成并且形成在下溝槽部109b內(nèi)。柵極117可以為約
5000 A至10000 A厚。多晶硅可以摻雜有雜質(zhì)。[0042]源極區(qū)119可以形成在半導(dǎo)體襯底101內(nèi)，并且可以接觸上溝槽部109a?？梢酝ㄟ^(guò)沿半導(dǎo)體襯底的與上溝槽部109a接觸的區(qū)域注入N型雜質(zhì)如砷或磷來(lái)形成源極區(qū)119。也就是說(shuō)，源極區(qū)119可以形成在與上溝槽部109a相對(duì)應(yīng)的半導(dǎo)體襯底101內(nèi)。在該實(shí)例中，半導(dǎo)體襯底101可以用作漏極區(qū)。
[0043]此外，層間絕緣層121可以由絕緣材料如BPSG膜、HLD氧化物或者其組合制成，并且可以具有約4000 A至10000 A的厚度。
[0044]同時(shí)，P型本體區(qū)1lb可以形成在半導(dǎo)體襯底101的溝槽109外部的外延層1la內(nèi)。例如，可以通過(guò)將P型雜質(zhì)如硼注入接觸溝槽的表面中來(lái)在半導(dǎo)體襯底101的相鄰溝槽109之間的外延層內(nèi)形成P型本體區(qū)101b。
[0045]高摻雜P型區(qū)125可以使得金屬層127與本體區(qū)1lb之間能夠進(jìn)行歐姆接觸。
[0046]如上文所述，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件100，上溝槽部109a的寬度Wl可以比下溝槽部109b的寬度W2寬。該結(jié)構(gòu)布置可以增加每單位面積可以形成的溝槽數(shù)目，從而降低半導(dǎo)體器件的溝槽電阻。
[0047]例如，在上溝槽部的寬度Wl比下溝槽部的寬度W2寬的情況下，半導(dǎo)體器件可以確保源極區(qū)119在接觸上溝槽部的半導(dǎo)體襯底內(nèi)。這可以最小化單元間距(溝槽-溝槽寬度)，以增加單元密度。因此，可以降低作為使用溝槽的半導(dǎo)體器件的主要特征之一的導(dǎo)通電阻值 Rds0no
[0048]在下文中，參見(jiàn)圖3A至圖31，將描述用于制造具有所述構(gòu)造的半導(dǎo)體器件的方法。
[0049]圖3A至圖31示出半導(dǎo)體器件在其制造期間的截面視圖，以依次示出用于制造這樣的半導(dǎo)體器件的方法的一個(gè)實(shí)例。
[0050]如圖3A所示，可以在高摻雜N型半導(dǎo)體襯底101上設(shè)置輕摻雜N型外延層101a。也就是說(shuō)，高摻雜N型半導(dǎo)體襯底101中的雜質(zhì)濃度可以比輕摻雜N型外延層1la中的雜質(zhì)濃度高。
[0051]可以在由無(wú)源層區(qū)和有源區(qū)限定的半導(dǎo)體襯底101上依次沉積焊墊氧化物層103和焊墊氮化硅層105。在該實(shí)例中，可以將焊墊氧化物層103和焊墊氮化硅層105 —起用作硬掩模材料層。此外，硬掩模材料層的厚度可以比深溝槽的深度更薄。使用該布置，可以減少或防止光敏層的缺陷涂覆。
[0052]參見(jiàn)圖3B，可以在焊墊氮化硅層105上涂覆第一光敏層107。
[0053]接著，參見(jiàn)圖3C，可以通過(guò)使用曝光掩模(未示出)的光刻工藝來(lái)對(duì)光敏層107進(jìn)行曝光和顯影，并且可以移除所顯影的部分，從而形成第一光敏層圖案107a。
[0054]可以將第一光敏層圖案107a用作掩模來(lái)對(duì)構(gòu)成硬掩模的焊墊氮化硅層105和焊墊氧化物層103進(jìn)行蝕刻，以形成焊墊氮化硅圖案105a和焊墊氧化物層圖案103a。然后可以移除第一光敏層圖案107a。在該實(shí)例中，通過(guò)執(zhí)行蝕刻以穿透形成硬掩模的焊墊氮化硅層105和焊墊氧化物層103，能夠防止或抑制出現(xiàn)在用于形成淺溝槽的蝕刻過(guò)程期間可能引起的光敏層的缺陷涂覆，所述淺溝槽形成溝槽的上溝槽部。也就是說(shuō)，通過(guò)硬掩模蝕刻工藝，在硬掩模中的層的布置可以便于限定作為上溝槽部形成區(qū)的淺溝槽形成區(qū)的過(guò)程。然后，可以通過(guò)使用形成硬掩模的焊墊氮化硅圖案105a來(lái)形成淺溝槽。
[0055]參見(jiàn)圖3D，可以移除第一光敏層圖案107a。隨后，可以將構(gòu)成硬掩模的焊墊氮化硅層圖案105a和焊墊氧化物層圖案103a用作蝕刻掩模來(lái)對(duì)半導(dǎo)體襯底101的位于這些圖案下方的露出部分進(jìn)行蝕刻，從而形成對(duì)應(yīng)于淺溝槽的上溝槽部109a。
[0056]參見(jiàn)圖3E，可以氧化半導(dǎo)體襯底的位于上溝槽部109a內(nèi)的表面，以形成側(cè)壁氧化物層111。例如，可以以熱氧化的方式來(lái)生長(zhǎng)側(cè)壁氧化物層111。此外，可以省略形成側(cè)壁氧化物層111的過(guò)程。
[0057]隨后，仍參見(jiàn)圖3E，可以在半導(dǎo)體襯底的包括側(cè)壁氧化物層111和焊墊氮化硅層圖案105a的整個(gè)表面上沉積氮化物層113。在該實(shí)例中，即使在省略側(cè)壁氧化物層111的形成的情況下，也可以通過(guò)控制形成在半導(dǎo)體襯底的整個(gè)表面上的氮化物層113的厚度來(lái)調(diào)節(jié)上溝槽部109a的寬度。
[0058]參見(jiàn)圖3F，可以對(duì)氮化物層113進(jìn)行回蝕刻以在焊墊氮化物層圖案105a的側(cè)壁上形成氮化物層圖案113a。在該實(shí)例中，在對(duì)氮化物層113進(jìn)行回蝕刻的同時(shí)，還可以移除位于側(cè)壁氧化物層111上的氮化物層113和位于上溝槽部109a上的側(cè)壁氧化物層111。因此,可以露出半導(dǎo)體襯底101的在上溝槽部109a下方的外延層101a。
[0059]參見(jiàn)圖3G，可以通過(guò)將構(gòu)成硬掩模的焊墊氮化物層圖案105a和氮化物層圖案113a用作蝕刻掩模來(lái)對(duì)外延層1la所露出部分進(jìn)行選擇性蝕刻，從而形成作為深溝槽的下溝槽部109b。
[0060]參見(jiàn)圖3H，可以移除焊墊氮化物層圖案105a、焊墊氧化物層圖案103a和側(cè)壁氧化物層圖案111a，從而形成具有上溝槽部109a和下溝槽部109b的溝槽109。如圖所示，上溝槽部109a的寬度Wl可以比下溝槽部109b的寬度W2寬。由于移除了位于上溝槽部109a的內(nèi)側(cè)壁上的側(cè)壁氧化物層圖案111a，所以通過(guò)所移除的側(cè)壁氧化物層圖案Illa可以使下溝槽部109b的內(nèi)寬度W2變寬。
[0061]參見(jiàn)圖31，可以在具有上溝槽部109a和下溝槽部109b的溝槽109的內(nèi)表面上沉積柵極絕緣層115。例如，柵極絕緣層115可以被實(shí)施為氧化硅層，并且可以具有約300 A
至1000人的厚度。
[0062]然后，可以在溝槽109內(nèi)的柵極絕緣層115上沉積具有足以填充溝槽109的厚度的多晶硅層(未示出)。
[0063]然后，通過(guò)將P型雜質(zhì)例如硼離子注入半導(dǎo)體襯底101的溝槽109外部的外延層1la中，可以在半導(dǎo)體襯底101的相鄰溝槽109之間的外延層1la內(nèi)形成P型本體區(qū)1lb0例如，在沒(méi)有單獨(dú)掩模的情況下，可以將P型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體襯底101的外延層1la 中。
[0064]然后可以對(duì)多晶硅層(未示出)進(jìn)行回蝕刻。僅留下填充下溝槽部109b的部分，從而形成柵極117。多晶娃層可以摻雜有雜質(zhì)。
[0065]接著，沿著形成上溝槽部109a的內(nèi)壁的區(qū)域，可以將N型雜質(zhì)如砷或磷注入進(jìn)半導(dǎo)體襯底101的外延層1la的表面，從而在沿與上溝槽部109a接觸的區(qū)域的半導(dǎo)體襯底101內(nèi)形成源極區(qū)119。例如，可以在對(duì)應(yīng)于上溝槽部109a的半導(dǎo)體襯底101內(nèi)形成源極區(qū)119。半導(dǎo)體襯底101可以用作為漏極區(qū)。
[0066]參見(jiàn)圖3J，當(dāng)在半導(dǎo)體襯底101的包括柵極117和柵極絕緣層115的整個(gè)表面上沉積層間絕緣層之后，可以通過(guò)平坦化來(lái)選擇性移除層間絕緣層，從而在溝槽109內(nèi)形成層間絕緣層圖案121。這里，層間絕緣層可以由絕緣材料如BPSG膜、HLD氧化物或其組合制成。
[0067]參見(jiàn)圖3K，隨后，為了使得半導(dǎo)體襯底101的本體區(qū)1lb和源極區(qū)119能夠彼此接觸，可以使用自對(duì)準(zhǔn)接觸(SAC)蝕刻工藝來(lái)形成接觸溝槽。然后可以通過(guò)將離子注入進(jìn)接觸溝槽的下表面來(lái)形成高摻雜P型區(qū)125。
[0068]接著，可以使用金屬來(lái)填充接觸溝槽以形成金屬層127。因此，可以完成根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件100的制造過(guò)程。在該實(shí)例中，高摻雜P型區(qū)125可以使得金屬層127與本體區(qū)1lb之間能夠進(jìn)行歐姆接觸。此外，可以通過(guò)沿每個(gè)溝槽的上表面延伸的層間絕緣層圖案121使金屬層127與柵極117絕緣。
[0069]圖4為示出響應(yīng)于根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件的單元間距的導(dǎo)通電阻值的變化的曲線圖。
[0070]如圖4所示，曲線圖包括對(duì)應(yīng)于4.5V的柵極-源極偏置電壓的曲線。
[0071]可以注意到，在根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件中，單元間距減小至Ι.Ομπι。
[0072]因此，在根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件的單元間距中，根據(jù)柵極-源極偏置電壓的導(dǎo)通電阻Rdsm可以減少約20%至30%。
[0073]如上所述，根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件可以具有其寬度比下溝槽部的寬度寬的上溝槽部。這可以增加每單位面積形成的溝槽數(shù)目，從而導(dǎo)致減小半導(dǎo)體器件的溝槽電阻。
[0074]由于根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件具有寬度比下溝槽部的寬度寬的上溝槽部，所以可以確保源極區(qū)在與上溝槽部接觸的半導(dǎo)體器件內(nèi)。這可以最小化單元間距(溝槽-溝槽寬度)并且相應(yīng)地增加單元密度。因此，可以降低作為使用溝槽的半導(dǎo)體器件的主要特征之一的導(dǎo)通電阻值。
[0075]上述為半導(dǎo)體器件及其制造方法的各種實(shí)例。盡管該實(shí)例可以改善相關(guān)技術(shù)中的一個(gè)或更多個(gè)缺點(diǎn)，但這不是必需的。詳細(xì)描述的方面提供了具有減小的單元間距和降低的導(dǎo)通電阻的通過(guò)如下步驟形成的半導(dǎo)體器件及其制造方法:當(dāng)形成溝槽時(shí)同時(shí)形成具有寬寬度的上溝槽；在具有寬寬度的上溝槽內(nèi)形成層間絕緣層；并且隨后使用層間絕緣層作為掩模來(lái)形成接觸溝槽。
[0076]還提供了一種半導(dǎo)體器件，所述半導(dǎo)體器件包括:具有外延層的半導(dǎo)體襯底；形成在半導(dǎo)體襯底的外延層內(nèi)的溝槽，所述溝槽具有寬度比下溝槽部寬的上溝槽部；形成在溝槽的內(nèi)表面上的柵極絕緣層；形成在溝槽內(nèi)的柵極絕緣層上的柵極；形成在包括柵極的溝槽內(nèi)的柵極絕緣層上的層間絕緣層圖案；形成在與溝槽的上溝槽部的側(cè)壁接觸的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源極區(qū)；形成在半導(dǎo)體襯底外延層內(nèi)的本體區(qū)；填充金屬的接觸溝槽，所述接觸溝槽使得源極區(qū)和本體區(qū)能夠彼此接觸；以及形成在接觸溝槽之下的高摻雜雜質(zhì)區(qū)，所述高摻雜雜質(zhì)區(qū)具有與本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)。
[0077]此外，提供了一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法。所述方法可以包括:在具有外延層的半導(dǎo)體襯底上形成焊墊氧化物層圖案和焊墊氮化物層圖案；使用焊墊氮化物層圖案作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行選擇性蝕刻，以在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成上溝槽部；在包括上溝槽部的表面的焊墊氮化物層圖案和焊墊氧化物層圖案上形成氮化物層；對(duì)氮化物層的整個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，以在上溝槽部的側(cè)壁和焊墊氮化物層圖案與焊墊氧化物層圖案的側(cè)壁上形成氮化物層圖案；使用焊墊氮化物層圖案和氮化物層圖案作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)上溝槽部之下的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行蝕刻，以形成下溝槽部；對(duì)位于上溝槽部的側(cè)壁上的氮化物層圖案、焊墊氮化物層圖案和焊墊氧化物層圖案進(jìn)行蝕刻，以形成具有下溝槽部和上溝槽部的溝槽，所述上溝槽部的寬度比下溝槽部寬；在溝槽的表面上形成柵極絕緣層；在下溝槽部和上溝槽部?jī)?nèi)的柵極絕緣層上沉積多晶硅，以填充溝槽；在半導(dǎo)體襯底的外延層內(nèi)形成本體區(qū)；對(duì)多晶硅進(jìn)行蝕刻，以在下溝槽部?jī)?nèi)形成柵極；通過(guò)離子注入在上溝槽部的側(cè)表面上形成源極區(qū)；在上溝槽部?jī)?nèi)的柵極絕緣層上形成層間絕緣層圖案；形成接觸溝槽，以使得源極區(qū)和本體區(qū)能夠彼此接觸；在接觸溝槽之下形成高摻雜雜質(zhì)區(qū)，所述高摻雜雜質(zhì)區(qū)具有與本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)；以及使用金屬層來(lái)填充接觸溝槽。
[0078]根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的半導(dǎo)體器件及其制造方法，由于通過(guò)在形成溝槽時(shí)同時(shí)形成具有寬的上寬度的溝槽部來(lái)預(yù)先確保源極形成區(qū)，所以可以不需要單獨(dú)的溝槽接觸間隙。這可以最小化單元間距并且相應(yīng)地增加相同面積內(nèi)形成的溝槽數(shù)目。
[0079]此外，根據(jù)本
【發(fā)明內(nèi)容】
的半導(dǎo)體器件及其制造方法，在構(gòu)成溝槽的上溝槽部的寬度比下溝槽部寬的情況下，可以確保源極區(qū)在與上溝槽部接觸的半導(dǎo)體襯底內(nèi)。因此，可以減小溝槽接觸間隙。這可以最小化單元間距(溝槽-溝槽寬度)并且相應(yīng)地增加單元密度，從而導(dǎo)致作為使用溝槽的半導(dǎo)體器件的主要特征之一的導(dǎo)通電阻(Rdsm)降低。
[0080]應(yīng)當(dāng)理解的是，本公開(kāi)內(nèi)容的特征可以以不同形式來(lái)實(shí)施并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為受限于本文所闡述的實(shí)例。相反，提供實(shí)施例是為了使得本公開(kāi)內(nèi)容將是全面和完整的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員傳達(dá)本公開(kāi)內(nèi)容的全部范圍。附圖不一定按比例繪制，并且在某些情況下，為了清楚示出實(shí)例的特征，比例可能被放大。當(dāng)?shù)谝粚颖槐硎緸樵诘诙印吧稀被蛟谝r底“上”時(shí)，它不僅可以表示第一層直接形成在第二層上或襯底上的情況，也可以表示第一層與第二層或襯底之間存在第三層的情況。另外，雖然表述例如“第一”或“第二”可以用來(lái)表示各種元件，但是所述元件不受限于該表述。表述僅用于將一個(gè)元件與其它元件區(qū)分的目的。除非另有說(shuō)明，單數(shù)形式的表述包括復(fù)數(shù)含義。在整個(gè)說(shuō)明書(shū)中，表述“包括”或“具有”僅用于指示存在本文所述的特性、數(shù)目、步驟、操作、元件、部件或其組合，但不排除其它特性、數(shù)目、步驟、操作、元件、部件或其組合中的一個(gè)或更多個(gè)或者增加物存在的可能性。
[0081]空間相關(guān)的表述例如“下方”、“之下”、“下”、“上方”、“上”等可以用于方便地描述一個(gè)器件或元件與其它器件或在元件中的關(guān)系。空間相關(guān)的表述應(yīng)當(dāng)被理解為包括附圖中所示的方向，應(yīng)當(dāng)添加器件在使用或操作中的其它方向。此外，器件可以被定位為其它方向，并且相應(yīng)地，基于該定位來(lái)解釋空間相關(guān)的表述。
[0082]此外，本文所用的表述例如“第一導(dǎo)電類(lèi)型”和“第二導(dǎo)電類(lèi)型”可以表示彼此相反的導(dǎo)電類(lèi)型例如N型或P型，并且本文所說(shuō)明和舉例的實(shí)例包括其補(bǔ)充實(shí)例。
[0083]上面已經(jīng)描述了多個(gè)實(shí)例。然而，應(yīng)當(dāng)理解，可以進(jìn)行各種修改。例如，在以不同順序執(zhí)行所述技術(shù)的情況下，并且/或者在以不同方式來(lái)合并和/或由其它部件或其等同物來(lái)替代或補(bǔ)充所述系統(tǒng)、構(gòu)造、器件或電路中的部件的情況下，可以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)慕Y(jié)果。因此，其它實(shí)施方式也在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件,包括: 設(shè)置在襯底的外延層內(nèi)的溝槽，所述溝槽具有寬度比下溝槽部寬的上溝槽部； 設(shè)置在所述溝槽的內(nèi)表面上的柵極絕緣層； 設(shè)置在所述溝槽內(nèi)的柵極； 設(shè)置在位于包括所述柵極的所述溝槽內(nèi)的所述柵極絕緣層上的層間絕緣層圖案； 設(shè)置在所述襯底內(nèi)并且接觸所述溝槽的所述上溝槽部的側(cè)壁的源極區(qū)； 設(shè)置在所述襯底的所述外延層內(nèi)的本體區(qū)； 填充有金屬的接觸溝槽，所述接觸溝槽使所述源極區(qū)和所述本體區(qū)彼此接觸；以及形成在所述接觸溝槽之下的雜質(zhì)區(qū)，所述雜質(zhì)區(qū)具有與所述本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)并且具有比所述本體區(qū)高的雜質(zhì)濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述源極區(qū)的下表面形成為低于所述接觸溝槽的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述柵極的上表面與所述接觸溝槽的下表面齊平或者高于所述接觸溝槽的下表面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 所述的器件，其中從所述襯底的上表面至所述接觸溝槽的下表面的深度為從所述襯底的所述上表面至所述下溝槽部的下表面的深度的一半。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述柵極的上表面與所述接觸溝槽的下表面齊平或者低于所述接觸溝槽的下表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中所述層間絕緣層圖案包括BPSG膜、HLD氧化物或其組合。
7.—種半導(dǎo)體器件,包括: 設(shè)置在襯底內(nèi)的溝槽，所述溝槽包括寬度比下溝槽部寬的上溝槽部； 設(shè)置在所述溝槽中的柵極； 設(shè)置在所述溝槽中的所述柵極上方的層間絕緣層圖案； 設(shè)置在所述襯底內(nèi)并且接觸所述上溝槽部的側(cè)壁的源極區(qū)； 設(shè)置在所述襯底中的所述源極區(qū)下方的本體區(qū)；以及 設(shè)置在本體區(qū)上方并且填充有導(dǎo)電材料的接觸溝槽。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 形成在所述接觸溝槽與所述本體區(qū)之間的雜質(zhì)區(qū)，所述雜質(zhì)區(qū)具有與所述本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)并且具有比所述本體區(qū)高的雜質(zhì)濃度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其中所述源極區(qū)的一部分設(shè)置在所述柵極的上表面上方。
10.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括: 在襯底上形成焊墊氧化物層圖案和焊墊氮化物層圖案； 使用所述焊墊氮化物層圖案作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)所述襯底進(jìn)行選擇性蝕刻，以在所述襯底內(nèi)形成上溝槽部； 在包括所述上溝槽部的表面的所述焊墊氮化物層圖案和所述焊墊氧化物層圖案上形成氮化物層； 對(duì)所述氮化物層的整個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，以在所述上溝槽部的側(cè)壁以及所述焊墊氮化物層圖案和所述焊墊氧化物層圖案的側(cè)壁上形成氮化物層圖案； 使用所述焊墊氮化物層圖案和所述氮化物層圖案作為蝕刻掩模來(lái)對(duì)所述上溝槽部之下的襯底進(jìn)行蝕刻，以形成下溝槽部； 對(duì)位于所述上溝槽部的所述側(cè)壁上的所述氮化物層圖案、所述焊墊氮化物層圖案和所述焊墊氧化物層進(jìn)行蝕刻，以形成具有所述下溝槽部和所述上溝槽部的溝槽，所述上溝槽部的寬度比所述下溝槽部寬； 在所述溝槽的表面上形成柵極絕緣層； 在所述下溝槽部和所述上溝槽部?jī)?nèi)的所述柵極絕緣層上沉積多晶硅； 在所述襯底的所述外延層內(nèi)形成本體區(qū)； 對(duì)所述多晶硅進(jìn)行蝕刻，以在所述下溝槽部?jī)?nèi)形成柵極； 在所述上溝槽部的側(cè)表面上形成源極區(qū)； 在所述上溝槽部?jī)?nèi)的所述柵極絕緣層上形成層間絕緣層圖案； 形成接觸溝槽，使得所述源極區(qū)和所述本體區(qū)彼此接觸； 在所述接觸溝槽之下形成雜質(zhì)區(qū)，所述雜質(zhì)區(qū)具有與所述本體區(qū)相同類(lèi)型的雜質(zhì)并且具有比所述本體區(qū)高的雜 質(zhì)濃度；以及使用金屬層來(lái)填充所述接觸溝槽。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中使用自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻法來(lái)形成所述接觸溝槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述層間絕緣層圖案包括BPSG膜、HLD氧化物或其組合。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中通過(guò)對(duì)所述多晶硅進(jìn)行回蝕刻來(lái)形成所述柵極。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括: 在形成所述氮化物層之前在所述上溝槽部的所述表面上形成氧化物層之后，對(duì)所述氮化物層和所述氧化物層的整個(gè)表面進(jìn)行蝕刻，以在所述上溝槽部的所述側(cè)壁上和在所述焊墊氧化物層圖案與所述焊墊氮化物層圖案的所述側(cè)壁上形成所述氧化物層圖案和所述氮化物層圖案。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中使用自對(duì)準(zhǔn)接觸蝕刻法來(lái)形成所述接觸溝槽。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述層間絕緣層圖案包括BPSG膜、HLD氧化物或其組合。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中通過(guò)對(duì)所述多晶硅進(jìn)行回蝕刻來(lái)形成所述柵極。
18.一種用于制造包括具有上溝槽部和下溝槽部的溝槽的半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 通過(guò)使用硬掩模材料層在襯底中形成第一溝槽； 沿所述第一溝槽的露出表面形成氧化物層； 沿所述硬掩模材料層的露出表面形成氮化物層； 沿所述第一溝槽的底表面對(duì)所述氧化物層進(jìn)行蝕刻以露出所述底表面，同時(shí)保留至少所述氧化物層的沿所述第一溝槽的側(cè)表面的部分； 對(duì)所述第一溝槽的露出的底表面之下的襯底進(jìn)行蝕刻以形成所述溝槽的所述下溝槽部；以及 沿所述第一溝槽的所述側(cè)表面移除所述氧化物層以形成所述溝槽的所述上溝槽部，所述上溝槽部的寬度比所述下溝槽部寬。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括: 沿所述上溝槽部的側(cè)表面形成源極區(qū)； 在所述下溝槽部?jī)?nèi)形成柵極； 在所述上溝槽部?jī)?nèi)形成層間絕緣層圖案； 形成接觸溝槽，以接觸所述源極區(qū)； 在所述接觸溝槽之下形成雜質(zhì)區(qū)；以及 使用導(dǎo)電材料填充所述 接觸溝槽。
【文檔編號(hào)】H01L21/28GK104037228SQ201310521766
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月5日
【發(fā)明者】姜守昶, 金榮載 申請(qǐng)人:美格納半導(dǎo)體有限公司