一種溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有自對(duì)準(zhǔn)特點(diǎn)的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，可以在節(jié)省掩模版的同時(shí)，降低開啟電阻。根據(jù)本發(fā)明的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管包括一個(gè)介電質(zhì)側(cè)墻，包圍溝槽式源體接觸區(qū)的上部分，可以降低開啟電阻并改善雪崩特性。
【專利說明】一種溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)案要求對(duì)于2013年3月27日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)第13 / 851，185號(hào)的優(yōu)先權(quán)，該專利申請(qǐng)披露的內(nèi)容通過全文引用而結(jié)合與本文中。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體功率器件的器件結(jié)構(gòu)和制造過程。特別涉及一種改進(jìn)的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(M0SFET，下同)的器件構(gòu)造及制造方法，該溝槽MOSFET具有自對(duì)準(zhǔn)的特點(diǎn)，并且能夠節(jié)省掩模版的使用，并降低開啟電阻。

【背景技術(shù)】
[0004]在美國(guó)專利號(hào)為US6，888，196和US7，816，720中，揭示了一種溝槽MOSFET結(jié)構(gòu)，如圖1所示。該溝槽M0SFET100的有源區(qū)中，η+源區(qū)101位于P型體區(qū)102的上部，并圍繞著溝槽柵103。同時(shí)，溝槽式源體接觸區(qū)104的寬度，與絕緣層106中接觸區(qū)開口的寬度相同。與大部分溝槽MOSFET相同，在沿著與N型外延層105上表面等距的方向上，所述的η+源區(qū)101具有相同的摻雜濃度和相同的結(jié)深。
[0005]同樣在現(xiàn)有技術(shù)的美國(guó)專利號(hào)為US7，816，720中，揭示了另一種溝槽M0SFET200，如圖2Α所示，該溝槽M0SFET200利用圖2Β和圖2C中所示的結(jié)構(gòu)和方法，使用接觸掩模版作為自對(duì)準(zhǔn)的源區(qū)掩模版，可以節(jié)省源區(qū)掩模版。在圖2Β中，用于形成η+源區(qū)201的源區(qū)離子注入是通過一個(gè)接觸開口 210進(jìn)行的，該接觸開口的寬度為“CO”，如圖2Β所示。接著在圖2C中，進(jìn)行干法硅刻蝕，使得該接觸開口延伸入外延層中，并且該接觸開口位于外延層中的寬度為“SBC0”，從圖2C中可以看出，C0=SBC0。然后，進(jìn)行P型離子注入形成一個(gè)p+體接摻雜區(qū)202，其包圍該接觸開口 210的底部。再一次參考圖2A可以發(fā)現(xiàn)，在于N型外延層205的上表面等距離處，所述的η+源區(qū)201沿溝槽式源體接觸區(qū)203附近的濃度和結(jié)深都大于其靠近溝槽柵204附近的溝道處。并且，沿從所述的溝槽式源體接觸區(qū)203到所述的溝道處，η+源區(qū)201的濃度呈現(xiàn)高斯分布，因此，源區(qū)201的寄生電阻Rln+可能大于如圖1所示的結(jié)構(gòu)中的源區(qū)寄生電阻R2n+，導(dǎo)致圖2所示的結(jié)構(gòu)具有高的開啟電阻Rdson。同時(shí)，該問題在P溝道溝槽MOSFET中的影響尤為明顯，這是因?yàn)镻溝道器件中，源區(qū)摻雜劑硼的固溶度分別約為磷和砷的五分之一到七分之一。要解決高RdSon的問題，一個(gè)方法是可以增大接觸開口的寬度，允許更多的摻雜劑離子注入源區(qū)，使其經(jīng)過擴(kuò)散后更加靠近臨近的溝道區(qū)。然而，該方法會(huì)導(dǎo)致P+體接觸區(qū)與臨近的溝道區(qū)之間的距離Scp+變小，使得閾值電壓Vth變高，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致在低Vgs下源漏電阻Rds變高。更進(jìn)一步，接觸區(qū)開口寬度變大容易導(dǎo)致柵源之間出現(xiàn)短接，導(dǎo)致成品率過低。
[0006]因此，在半導(dǎo)體功率器件領(lǐng)域中，尤其是在溝槽MOSFET器件的設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域中，需要提出一種新穎的器件構(gòu)造以解決上述問題，即可以節(jié)省源區(qū)掩模版的同時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生高的開啟電阻Rdson。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，提供了一種改進(jìn)的具有自對(duì)準(zhǔn)特點(diǎn)的溝槽M0SFET，既可以節(jié)省源區(qū)掩模版，同時(shí)又可以減小開啟電阻。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管包括:
[0009](a)第一導(dǎo)電類型的外延層；
[0010](b)多個(gè)第一類溝槽柵，位于有源區(qū)，由第一導(dǎo)電類型的源區(qū)和第二導(dǎo)電類型的體區(qū)圍繞；
[0011](C)接觸絕緣層，位于所述外延層的上表面；
[0012](d)多個(gè)溝槽式源體接觸區(qū)，穿過所述的接觸絕緣層和所述的源區(qū)，并延伸入所述的體區(qū)，將所述的源區(qū)和所述的體區(qū)連接至源極金屬層，其中多所述的溝槽式源體接觸區(qū)位于所述的接觸絕緣層中的部分圍繞有介電質(zhì)側(cè)墻；和
[0013](e)在與所述的外延層上表面等距離處，所述的源區(qū)位于所述的介電質(zhì)側(cè)墻下方的摻雜濃度和結(jié)深大于其靠近相鄰的溝道區(qū)的摻雜濃度和結(jié)深。
[0014]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的第一導(dǎo)電類型是N型，所述的第二導(dǎo)電類型是P型。在另一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的第一導(dǎo)電類型是P型，所述的第二導(dǎo)電類型是N型。
[0015]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括一個(gè)靠近有源區(qū)的連接溝槽柵，其寬度大于所述的第一類溝槽柵，其中所述的連接溝槽柵通過一個(gè)溝槽式柵接觸區(qū)而連接至柵極金屬層，其中所述的溝槽式柵接觸區(qū)也穿過所述的接觸絕緣層，并且也圍繞有所述的介電質(zhì)側(cè)墻。
[0016]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括一個(gè)由多個(gè)具有懸浮電壓的溝槽柵構(gòu)成的終端區(qū)，其中所述的多個(gè)具有懸浮電壓的溝槽柵由所述體區(qū)圍繞，并且在所述終端區(qū)中不存在所述的源區(qū)。更優(yōu)選的，還包括至少一個(gè)溝槽式溝道截止柵，其位于所述的終端區(qū)，并圍繞所述的具有懸浮電壓的溝槽柵的外圍，每個(gè)所述的溝槽式溝道截止柵都連接至至少一個(gè)切割溝槽柵，其中每個(gè)所述的切割溝槽柵都延伸穿過一條鋸切線。更優(yōu)選的，所述的至少一個(gè)溝槽式溝道截止柵和所述的至少一個(gè)切割溝槽柵都短接至所述終端區(qū)中的漏區(qū)和體區(qū)。
[0017]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的接觸絕緣層包括一層未摻雜的硅化物玻璃層，該硅化物玻璃層可以為富硅氧化物。在另一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的接觸絕緣層包括一層未摻雜的娃化物玻璃層和一層硼磷娃玻璃層。
[0018]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的體接觸摻雜區(qū)，其位于所述體區(qū)且至少包圍每個(gè)所述的溝槽式源體接觸區(qū)的底部。
[0019]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的源極或柵極金屬襯有一層降阻層，其中所述的源極或柵極金屬為鋁合金或者銅，所述的降阻層為Ti或者Ti / TiN0
[0020]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的溝槽式源體接觸區(qū)和所述的溝槽式柵接觸區(qū)都填充以鎢插塞并襯有一層勢(shì)壘層，并且所述的鎢插塞連接至所述的源極金屬層或所述柵極金屬層。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種半導(dǎo)體功率器件版圖結(jié)構(gòu)，由雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管組成，其中每個(gè)所述的切割溝槽柵都延伸穿過所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管之間的空間，并連接至所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的溝槽式溝道截止柵。
[0022]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管之間的空間寬度等于切割道的寬度。
[0023]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，晶片切割之后，所述的溝槽式溝道截止柵和所述的切割溝槽柵都短接至所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的漏區(qū)。
[0024]在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，每個(gè)所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管中只存在一個(gè)溝槽式溝道截止柵，并連接至至少一個(gè)所述的切割溝槽柵。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，還提供了一種制造溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的制造方法，包括:
[0026](a)在第一導(dǎo)電類型的外延層中形成多個(gè)由第二導(dǎo)電類型的體區(qū)包圍的溝槽柵；
[0027](b)淀積接觸絕緣層，并刻蝕形成多個(gè)接觸開口，暴露一部分外延層的上表面，其中所述的接觸開口位于每?jī)蓚€(gè)相鄰的所述溝槽柵之間；
[0028](C)通過所述的接觸開口進(jìn)行源區(qū)摻雜劑的離子注入；
[0029](d)在器件上表面淀積一層介電質(zhì)層；
[0030](e)進(jìn)行源區(qū)摻雜劑的離子擴(kuò)散，以形成所述的源區(qū)；
[0031](f)刻蝕所述的介電質(zhì)層，形成位于所述的接觸開口側(cè)壁的介電質(zhì)側(cè)墻；和
[0032](g)刻蝕外延層，使得所述的接觸開口進(jìn)一步穿過所述的源區(qū)并延伸入所述的體區(qū)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]本發(fā)明的這些和其他實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)將通過下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說明如后，其中:
[0034]圖1A為現(xiàn)有技術(shù)揭示的溝槽MOSFFT的剖視圖。
[0035]圖2A到圖2C為現(xiàn)有技術(shù)揭示的另一個(gè)溝槽MOSFET及其制造方法的部分剖視圖。
[0036]圖3A為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖。
[0037]圖3B到圖3E為制造圖3A中所揭示的具體實(shí)施例中的側(cè)墻和源區(qū)的過程剖視圖。
[0038]圖4為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖。
[0039]圖5A為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖。
[0040]圖5B為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖。
[0041]圖6A為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖。
[0042]圖6B為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖。
[0043]圖7A為根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例的溝槽MOSFET的剖視圖，同時(shí)也是圖7B中所示結(jié)構(gòu)沿A-B-C方向的一個(gè)剖視圖。
[0044]圖7B為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的一個(gè)雙晶片結(jié)構(gòu)的版圖。
[0045]圖7C為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的兩個(gè)雙晶片結(jié)構(gòu)的版圖。
[0046]圖7D為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例的多個(gè)雙晶片結(jié)構(gòu)的版圖。
[0047]圖8A-8E為根據(jù)圖5A所示的本發(fā)明實(shí)施例的溝槽MOSFET制作過程的剖視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0048]下面參照附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是本發(fā)明不局限于在此所述的實(shí)施例。例如，這里的說明更多地引用N溝道的半導(dǎo)體集成電路，但是很明顯其他器件也是可能的。下文是通過參考各個(gè)附圖來對(duì)實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。一些方向術(shù)語，例如“頂部”、“底部”、“前”、“后”、“上方”、“下方”等，是參考各個(gè)附圖的方向進(jìn)行描述的。由于實(shí)施例中的元件可以被放置在許多不同的方向，因此，本發(fā)明中的方向術(shù)語只是用于描述而不能被視為對(duì)本發(fā)明的限制。應(yīng)該理解的是，實(shí)施例中各種結(jié)構(gòu)或者邏輯上的替代和修改都應(yīng)該被涵蓋在本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)。因此，以下的詳細(xì)描述不能被視為對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明的涵蓋范圍由權(quán)利要求界定。應(yīng)該理解的是，本發(fā)明中所描述的各個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的技術(shù)特征可以相互結(jié)合，有特別說明的除外。
[0049]圖3A揭示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)具體的實(shí)施例的N溝道溝槽M0SFET300。其形成于一個(gè)N型外延層301中，并位于一個(gè)N+襯底302之上，該N+襯底302底部襯有漏極金屬層303(此處的導(dǎo)電類型并不做限制性的解釋，即該具體的實(shí)施例也可以為P溝道溝槽M0SFET，形成于P型外延層并位于P+襯底之上)。在所述的N型外延層301中，有源區(qū)形成有多個(gè)溝槽柵304，每個(gè)溝槽柵304側(cè)壁周圍都圍繞有η+源區(qū)305和其下方的P型體區(qū)306。所有的溝槽柵304都填充以摻雜的多晶硅層307，其襯有一層?xùn)艠O氧化層308。該N溝道溝槽M0SFET300進(jìn)一步包括一個(gè)溝槽式源體接觸區(qū)309，其填充以一個(gè)接觸金屬插塞310，同時(shí)穿過一個(gè)接觸絕緣層311、η+源區(qū)305并延伸入P型體區(qū)306，其中所述的接觸金屬插塞310可以為襯有勢(shì)壘層Ti / TiN或Co / TiN或Ta / TiN的鎢插塞，所述的接觸絕緣層311可以為未摻雜的硅化玻璃(NSG)，例如富硅氧化物(SRO)。應(yīng)該注意的是，所述的溝槽式源體接觸區(qū)309的上部分側(cè)壁穿過所述的接觸絕緣層311的同時(shí)，也被一層介電質(zhì)側(cè)墻312所包圍，即該介電質(zhì)側(cè)墻312位于所述的溝槽式源體接觸區(qū)309和所述的接觸絕緣層311之間，該介電質(zhì)側(cè)墻312可以為氧化物、氮化物或者氮氧化合物。因此，接觸開口上部分的寬度CO’ =SBCOj +2Ssw，其中SBC0’為所述的接觸開口下部分的寬度，Ssw為所述的介電質(zhì)側(cè)墻的厚度。與此同時(shí)，在與N型外延層301的上表面等距處，所述的η+源區(qū)305沿溝道處的濃度和結(jié)深都分別小于其位于所述的介電質(zhì)側(cè)墻312下方的濃度和結(jié)深，同時(shí)，所述的η+源區(qū)305的摻雜濃度沿從位于所述的介電質(zhì)側(cè)墻312下方到所述的溝道處呈現(xiàn)高斯分布。一個(gè)P+體接觸摻雜區(qū)315形成于P型體區(qū)306中，且至少包圍所述溝槽式源體接觸區(qū)309的底部以進(jìn)一步減少接觸金屬插塞310和P型體區(qū)306之間的接觸電阻。該N溝道溝槽M0SFET300進(jìn)一步包括源極金屬314，其通過所述的溝槽式源體接觸區(qū)309而連接至所述的η+源區(qū)305和P型體區(qū)306，其中，所述的源極金屬314可以為鋁合金或者銅，并在下方襯有降阻層?或Ti / TiN0利用該結(jié)構(gòu)，η+源區(qū)305的寄生電阻Rn+小于現(xiàn)有技術(shù)，并且P+體接觸摻雜區(qū)與溝道區(qū)之間的距離Scp+保持不變，可以避免產(chǎn)生高的閾值電壓Vth。
[0050]圖3B到3E揭示了圖3A中所述的介電質(zhì)側(cè)墻和η+源區(qū)形成過程的一系列剖視圖。在圖3Β中，先進(jìn)行干氧刻蝕以定義接觸開口 320位于所述的接觸絕緣層311中的寬度CO’。接著通過該接觸開口 320進(jìn)行源區(qū)的摻雜劑離子注入，使得η+源區(qū)305形成于P型體區(qū)306上方。之后，在圖3C中，現(xiàn)沿器件上表面淀積一層介電質(zhì)層321，再進(jìn)行源區(qū)的離子擴(kuò)散步驟，使得η+源區(qū)305中的摻雜劑離子進(jìn)一步擴(kuò)散入P型體區(qū)306。在圖3D中，先進(jìn)行干氧刻蝕步驟，以在所述的接觸開口 320的側(cè)壁形成介電質(zhì)側(cè)墻312，并且該介電質(zhì)側(cè)墻312的厚度為Ssw。在圖3E中，沿著所述介電質(zhì)側(cè)墻312向下進(jìn)行干法硅刻蝕，使得所述的接觸開口 320進(jìn)一步延伸入所述的η+源區(qū)305和P型體區(qū)中，并且該接觸開口 320位于P型體區(qū)中306中的寬度為SBCO’。然后通過該接觸開口 320進(jìn)行體接觸摻雜區(qū)的離子注入，以在該接觸開口底部周圍形成P+體接觸摻雜區(qū)315。從圖3E中很容易可以看出，CO’ =SBCO' +2Ssw0
[0051]圖4揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的溝槽M0SFET400，其與圖3中的溝槽M0SFET300具有相似的結(jié)構(gòu)，除了在圖4中，所述的溝槽M0SFET400為P溝道溝槽M0SFET，而在圖3中的溝槽M0SFET300為N溝道溝槽M0SFET。所述的P溝道溝槽M0SFET400形成于一個(gè)P型外延層401中，并位于一個(gè)P+襯底402之上。該P(yáng)溝道溝槽M0SFET400進(jìn)一步包括:p+源區(qū)403，其位于N型體區(qū)404的上方；n+體接觸摻雜區(qū)405，其至少包圍溝槽式源體接觸區(qū)406的底部。
[0052]圖5A揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的N溝道溝槽M0SFET500，其與圖3中所示的溝槽M0SFET300具有相似的結(jié)構(gòu)，除了在圖5中，溝槽M0SFET500進(jìn)一步包括一個(gè)靠近有源區(qū)的連接溝槽柵501，其寬度大于位于有源區(qū)的其他溝槽柵的寬度。該連接溝槽柵501通過一個(gè)溝槽式柵接觸區(qū)504而連接至位于接觸絕緣層503上方的柵極金屬層502，其中，所述的溝槽式柵接觸區(qū)504穿過所述的接觸絕緣層503，并延伸入位于連接溝槽柵501內(nèi)的多晶硅層505，其中，所述的溝槽式柵接觸區(qū)504的上部分也包圍有介電質(zhì)側(cè)墻506。與此同時(shí)，該溝槽式M0SFET500進(jìn)一步包括一個(gè)終端區(qū)，其包括多個(gè)具有懸浮電壓的溝槽柵507，該多個(gè)溝槽柵507由P型體區(qū)508圍繞，并且位于所述終端區(qū)的該P(yáng)型體區(qū)508上方不存在η+源區(qū)。同時(shí)，所述的接觸絕緣層503為一層未摻雜的硅化玻璃層(NSG)。
[0053]圖5B揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的N溝道溝槽M0SFET500 ’，其與圖5A中的N溝道溝槽M0SFET500具有相似的結(jié)構(gòu)，除了在圖5B中，接觸絕緣層503’除了包括一層NSG層，還包括一層位于其上方的硼磷娃玻璃層(BPSG)。
[0054]圖6A揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的溝槽M0SFET600，其與圖5中的N溝道溝槽M0SFET500具有相似的結(jié)構(gòu)，除了圖6A中的結(jié)構(gòu)為P溝道溝槽M0SFET，其形成于一個(gè)P型外延層601中，并位于一個(gè)P+襯底602之上。該P(yáng)溝道溝槽M0SFET600進(jìn)一步包括:p+源區(qū)603，其位于N型體區(qū)604上方；n+體接觸摻雜區(qū)605，其至少包圍溝槽式源體接觸區(qū)606的底部。
[0055]圖6B揭示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)選的溝槽M0SFET600’，其與圖5中的N溝道溝槽M0SFET500’具有相似的結(jié)構(gòu)，除了圖6B中的結(jié)構(gòu)為P溝道溝槽M0SFET，其形成于一個(gè)P型外延層601’中，并位于一個(gè)P+襯底602’之上。該P(yáng)溝道溝槽M0SFET600’進(jìn)一步包括:P+源區(qū)603’，其位于N型體區(qū)604’上方；n+體接觸摻雜區(qū)605’，其至少包圍溝槽式源體接觸區(qū)606’的底部。
[0056]圖7A揭示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的P溝道溝槽M0SFET700，同時(shí)其也是圖7B所示的版圖中沿A-B-C方向的一個(gè)剖視圖。該溝槽M0SFET700與圖6A中所示的溝槽M0SFET600具有相似的結(jié)構(gòu)，除了在圖7A中，溝槽M0SFET700進(jìn)一步包括至少一個(gè)溝槽式溝道截止柵701 (SCTG)，其形成于終端區(qū)并圍繞多個(gè)具有懸浮電壓的溝槽柵702 (TFG)的外圍。其中，每個(gè)所述的溝槽式溝道截止柵701都連接至至少一個(gè)切割溝槽柵703 (SffTG)，且每個(gè)切割溝槽柵703都延伸穿過一個(gè)鋸切線(sawing line)。同時(shí)，通過切割溝槽柵703鋸切晶片之后，每個(gè)所述的溝槽式溝道截止柵701和每個(gè)切割溝槽柵703都短接至漏區(qū)和N型體區(qū)704。
[0057]圖7B揭示了根據(jù)本發(fā)明的雙晶片版圖結(jié)構(gòu)，其由兩個(gè)晶片組成，還包括一個(gè)溝槽M0SFET，其終端區(qū)包括具有懸浮電壓的溝槽柵(TFGs)和至少一個(gè)溝槽式溝道截止柵(CSTG)。其中，所述的兩個(gè)晶片通過多個(gè)切割溝槽柵(SWTGs)相連接，并且兩個(gè)晶片之間的距離Sdd與切割道的寬度Wsl (如圖7C所示)相同。圖7D揭示了根據(jù)本發(fā)明的包括多個(gè)雙晶片結(jié)構(gòu)的實(shí)施例。沿鋸切線且通過切割溝槽柵切割之后(如虛線所示)，雙晶片結(jié)構(gòu)將會(huì)被分離開。
[0058]圖8A到圖8E揭示了制造圖5A中的溝槽M0SFET500的一系列剖面圖。在圖8A中，N型外延層512生長(zhǎng)于重?fù)诫s的N+襯底513之上。接著，提供溝槽掩模版(未示出)并進(jìn)行溝槽刻蝕以在N型外延層512中形成多個(gè)柵溝槽510’，501’和507’。然后，生長(zhǎng)一層犧牲氧化層(未示出)并通過去除該犧牲氧化層來移除溝槽刻蝕過程中可能造成的硅損傷。之后，在所有的柵溝槽內(nèi)表面和N型外延層512的上表面形成一層?xùn)艠O氧化層509。接著，在所有的柵溝槽內(nèi)填充摻雜的多晶硅層并進(jìn)行多晶硅的回刻或者化學(xué)機(jī)械拋光，使得多晶硅層留在所述的柵溝槽內(nèi)部，以形成:位于有源區(qū)的多個(gè)溝槽柵510，一個(gè)連接溝槽柵501和多個(gè)位于終端區(qū)的具有懸浮電壓的溝槽柵507。之后，在不提供掩模版的情況下進(jìn)行P型體區(qū)的摻雜劑離子注入和擴(kuò)散，以在N型外延層512的上部分形成多個(gè)P型體區(qū)508。
[0059]在圖SB中，先沿器件的上表面淀積一層接觸絕緣層503。然后，提供接觸掩模版(未示出)并進(jìn)行干氧刻蝕，以形成多個(gè)接觸開口 520，同時(shí)曝露中一部分N型外延層512的上表面以進(jìn)行源區(qū)的摻雜劑離子注入。
[0060]在圖SC中，先沿器件的上表面淀積一層介電質(zhì)層514，其包括硅化物、氧化物或者硅氧化合物。然后，在不提供掩模版的情況下進(jìn)行源區(qū)摻雜劑的離子注入以在P型體區(qū)508的上表面形成η+源區(qū)515。
[0061]在圖8D中，先刻蝕形成介電質(zhì)側(cè)墻514’，再進(jìn)行干法硅刻蝕，進(jìn)一步刻蝕所述的接觸開口 520使其分別延伸入P型體區(qū)508和連接溝槽柵501。接著，進(jìn)行體接觸摻雜區(qū)的離子注入和快速熱退火(RTA)，形成位于η+源區(qū)515下方的ρ+體接觸摻雜區(qū)516，并且其至少包圍所述接觸開口 520的底部。
[0062]在圖8Ε中，先沿器件的整個(gè)上表面淀積一層勢(shì)壘層Ti / TiN或Co / TiN或Ta /TiN，并進(jìn)行快速熱退火以形成硅化物。然后，在勢(shì)壘層上方淀積金屬鎢并填充入所述的接觸開口中。之后，不需要的金屬鎢和勢(shì)壘層被刻蝕，分別形成:填充于溝槽式源體接觸區(qū)518中的接觸金屬插塞517-1，和填充于溝槽式柵接觸區(qū)504中的接觸金屬插塞517-2。接著，在接觸絕緣層503上淀積一層襯有降阻層的金屬層，其中，降阻層可以是Ti或者TiN，金屬層可以是鋁合金或者銅。之后，提供金屬掩模版(未示出)并刻蝕所述的金屬層和降阻層，形成柵極金屬層502和源極金屬層521。
[0063]盡管在此說明了各種實(shí)施例，可以理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)可以對(duì)本發(fā)明作出各種修改。例如，可以用本發(fā)明的方法形成其導(dǎo)電類型與文中所描述的相反的導(dǎo)電類型的各種半導(dǎo)體區(qū)域的結(jié)構(gòu)，但所作出的修改應(yīng)包涵在本發(fā)明要求保護(hù)的權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，包括: 第一導(dǎo)電類型的外延層； 多個(gè)第一類溝槽柵，位于有源區(qū)，由第一導(dǎo)電類型的源區(qū)和第二導(dǎo)電類型的體區(qū)圍繞； 接觸絕緣層，位于所述外延層的上表面； 多個(gè)溝槽式源體接觸區(qū)，穿過所述的接觸絕緣層和所述的源區(qū)，并延伸入所述的體區(qū)，將所述的源區(qū)和所述的體區(qū)連接至源極金屬層，其中所述的溝槽式源體接觸區(qū)位于所述的接觸絕緣層中的部分圍繞有介電質(zhì)側(cè)墻；和 在與所述的外延層上表面等距離處，所述的源區(qū)位于所述的介電質(zhì)側(cè)墻下方的摻雜濃度和結(jié)深大于其靠近相鄰的溝道區(qū)的摻雜濃度和結(jié)深。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的第一導(dǎo)電類型是N型，所述的第二導(dǎo)電類型是P型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的第一導(dǎo)電類型是P型，所述的第二導(dǎo)電類型是N型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，還包括一個(gè)靠近有源區(qū)的連接溝槽柵，其寬度大于 所述的第一類溝槽柵，其中所述的連接溝槽柵通過一個(gè)溝槽式柵接觸區(qū)而連接至柵極金屬層，其中所述的溝槽式柵接觸區(qū)也穿過所述的接觸絕緣層，并且也圍繞有所述的介電質(zhì)側(cè)墻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，還包括一個(gè)由多個(gè)具有懸浮電壓的溝槽柵構(gòu)成的終端區(qū)，其中所述的多個(gè)具有懸浮電壓的溝槽柵由所述體區(qū)圍繞，并且在所述終端區(qū)中不存在所述的源區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的接觸絕緣層包括一層未摻雜的娃化物玻璃層，該娃化物玻璃層可以為富娃氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的接觸絕緣層包括一層未摻雜的娃化物玻璃層和一層硼磷娃玻璃層。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，還包括至少一個(gè)溝槽式溝道截止柵，其位于所述的終端區(qū)，并圍繞所述的具有懸浮電壓的溝槽柵的外圍，每個(gè)所述的溝槽式溝道截止柵都連接至至少一個(gè)切割溝槽柵，其中每個(gè)所述的切割溝槽柵都延伸穿過一條鋸切線。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的至少一個(gè)溝槽式溝道截止柵和所述的至少一個(gè)切割溝槽柵都短接至所述終端區(qū)中的漏區(qū)和體區(qū)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，還包括一個(gè)第二導(dǎo)電類型的體接觸摻雜區(qū)，其位于所述體區(qū)且至少包圍每個(gè)所述的溝槽式源體接觸區(qū)的底部。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的源極金屬襯有一層降阻層，其中所述的源極金屬為鋁合金或者銅，所述的降阻層為Ti或者Ti / TiN0
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的柵極金屬襯有一層降阻層，其中所述的柵極金屬為鋁合金或者銅，所述的降阻層為Ti或者Ti / TiN0
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的溝槽式源體接觸區(qū)填充以鎢插塞并襯有一層勢(shì)壘層，并且所述的鎢插塞連接至所述的源極金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，其中所述的溝槽式柵接觸區(qū)填充以鎢插塞并襯有一層勢(shì)壘層，并且所述的鎢插塞連接至所述的柵極金屬層。
15.一種半導(dǎo)體功率器件版圖結(jié)構(gòu)，由雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管組成，其中每個(gè)溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管如權(quán)利要求8所述，其中每個(gè)所述的切割溝槽柵都延伸穿過所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管之間的空間，并連接至所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的溝槽式溝道截止柵。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件版圖結(jié)構(gòu)，其中所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管之間的空間寬度等于切割道的寬度。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件版圖結(jié)構(gòu)，其中晶片切割之后，所述的溝槽式溝道截止柵和所述的切割溝槽柵都短接至所述的雙溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的漏區(qū)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體功率器件版圖結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管中只存在一個(gè)溝槽式溝道截止柵，并連接至至少一個(gè)所述的切割溝槽柵。
19.一種制造權(quán)利要求1所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的制造方法，包括: 在第一導(dǎo)電類型的外延層中形成多個(gè)由第二導(dǎo)電類型的體區(qū)包圍的溝槽柵； 淀積接觸絕緣層，并刻蝕形成多個(gè)接觸開口，暴露一部分外延層的上表面，其中所述的接觸開口位于每 兩個(gè)相鄰的所述溝槽柵之間； 通過所述的接觸開口進(jìn)行源區(qū)摻雜劑的離子注入； 在器件上表面淀積一層介電質(zhì)層； 進(jìn)行源區(qū)摻雜劑的離子擴(kuò)散，以形成所述的源區(qū)； 刻蝕所述的介電質(zhì)層，形成位于所述的接觸開口側(cè)壁的介電質(zhì)側(cè)墻；和 刻蝕外延層，使得所述的接觸開口進(jìn)一步穿過所述的源區(qū)并延伸入所述的體區(qū)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的溝槽金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的制造方法，不需要提供體區(qū)掩模版。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104078507SQ201410116708
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】謝福淵 申請(qǐng)人:力士科技股份有限公司