自对准工艺制备的半导体功率器件以及更加可靠的电接触的制作方法_3

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165。还可选择,不用向下刻蚀硅,使P+本体接触区145裸露出来,在图3N中,可以仅仅部分刻蚀硅,或者根本不刻蚀——取而代之的是在硅上沉积一个厚厚的钛层;正如下文所述,钛层足够厚,以便在高温过程中,消耗足量的硅,形成硅化物,触及本体接触层155。在另一种可选方法中,可以选择同时制备栅极和源极/本体硅化物;然而,同时制备栅极和源极/本体硅化物可能会形成短路或电桥,导致从源极到栅极的漏电路径。氮化物垫片152可能不足以绝缘闭锁栅极-源极电压,这也会导致漏电和击穿。可以通过以独立的步骤制备栅极硅化物155和源极/本体硅化物165,来避免这些问题,氧化物插头130使这两个区域绝缘。在另一个可选方案中,如图30-1所示,不必制备栅极硅化物155 ;取而代之的是,无需先制备栅极硅化物,就在栅极电极135上方形成氧化物插头160 ;这可以确保硅化工艺不会引起源极/栅极短路,从而制成如图2B所示的最终结构100b。在图3P中,在顶部沉积一个氧化层170,对于小接触对准,如果有必要可以进行CMP。利用接触掩膜(图中没有表示出)作为第二掩膜,制备接触沟槽,然后用导电插头(例如钨)填充接触沟槽,以接触源极/本体和栅极区,作为源极接触180-S和栅极接触180-G。由于接触沟槽可以触及半导体突起的任何部位,并且可以通过自对准的源极/本体硅化物165传输到源极和本体区,因此用于制备到源极/本体区的接触沟槽的处理窗口相当的大。这样可以提高制备工艺的可靠性和产量,即使更小的晶胞间距也能适应。在图3Q中,制备金属层190并形成图案,例如利用第三掩膜(金属掩膜);在顶面上,制备栅极金属190-G和源极金属190-S。
[0061]图3D’至3P’表示制备如图3P’所示的MOSFET器件100’的另一部分的制备工艺的一系列剖面图,器件下方带有宽沟槽119’,可以选择制备特殊结构的截止区。作为示例,这些图都取自器件边缘附近的截止区中。图3D’表示穿过与图3A-3D相同工艺的剖面。然而,在图3D’中,以及形成了宽沟槽119’,例如宽度为4-8微米,就像有源栅极沟槽119-1那样,内衬屏蔽氧化物120。这些图中也表示出了较薄的有源栅极沟槽119-1。图3E’-1至3E’-4所示的工艺步骤,要在上述图3E和3F所示的工艺步骤之间进行。如图3E’_1所示,用第一多晶硅层125部分填充宽沟槽119’。由于宽沟槽119’比有源栅极沟槽119-1宽许多,因此第一多晶硅层125虽然完全填充了有源栅极沟槽119-1,但仅仅沿宽沟槽119’的侧壁和底部排列,厚度为W (约为0.9微米),保留沟槽中间的凹槽。尽管该图没有按比例,但是第一多晶硅层125的厚度W在整个器件上(即在宽沟槽侧壁上、宽沟槽底部、半导体表面上方等)应相同。在图3E’ -2中,氧化层126填充在已部分填充的沟槽119’内,覆盖在第一多晶娃层125上方,然后沉积氮化娃层127以及另一个氧化层128,以构成一个0N0 (氧化物-氮化物-氧化物)堆栈。由于宽沟槽119’很宽,因此0Ν0层126、127、128在宽沟槽119’的中间处留出一个缝隙空间121’。再次,尽管该图没有按比例,但是氧化层126应该具有均匀厚度,也就是说,在宽沟槽119’的底部和侧壁上以及半导体突起的顶部上方的厚度均相同。在图3Ε’ -3中,利用CMP工艺,几乎全部除去氮化硅层127顶部的顶部氧化层128,保留缝隙空间121’周围的宽沟槽119-1中间的顶部氧化层128的U-型部分。在图3Ε’-4中,利用氮化硅刻蚀工艺,除去顶面上的氮化硅层,保留宽沟槽119’中间处的回刻氮化硅层127 (也可能是U-型)上方的U-型氧化层128。如图3Ε’-4所示,对氧化层126、128向下进行CMP到第一多晶硅层125。要注意的是,在宽沟槽119’外面的其他区域中(例如有源栅极沟槽119-1周围的有源区),已经除去了 0Ν0层126、127、128。仅仅在宽沟槽119’的中间保留0Ν0层126、127、128 ;它们在沟槽的中间处构成一个U-型。在图3F’中,进行多晶硅刻蚀(也可参见图3F),回刻第一多晶硅层125,仅仅保留沟槽底部中的下面的部分。在图3G’中,沉积一个中间多晶硅电介质层130,还可选择进行CMP。在图3Η’中,对ΙΗ)层130进行回刻,使宽沟槽119’中的IPD层130凹向IPD层130以及氮化层127周围的氧化层126,保留氧化物突起122,除去氧化物128的剩余部分。注意,如果回刻工艺是各向同性的,那么在氮化层127的边缘下方,就会有一些氧化物突起122的切槽(图中没有表示出)。沟槽119’的宽度不必把这些切槽考虑进去。在图3H’ -1中,除去氮化硅层127,保留宽沟槽119’中间部分中的氧化物突起122。然后生长并除去牺牲氧化层(图中没有表示出),以修复沟槽119的侧壁表面。在图31’中,生长栅极氧化层132,然后沉积多晶硅层135,并利用CMP工艺使顶面平整。在图3J’中,回刻第二多晶硅层135,使沟槽119-1和119’的侧壁下方以及氧化物突起122顶部下方凹陷,以便制备沟槽栅极电极。因此,在宽沟槽119’中,形成了两个多晶硅电极135,它们之间被氧化物突起122分开。上述沟槽栅极是利用自对准的硅化工艺制成的,沟槽栅极作为凹陷的栅极,其侧壁延伸到栅极电极135的顶面上方。图3K’至30’所示的工艺步骤是相同的,并且对应上述图3K至30所示的工艺步骤,包括制备图3K’中的源极150、本体140以及本体接触145区域,图3L’中的氮化物垫片152以及栅极硅化物155,图3M’和3M’ -1中的氧化物插头160,图3N’中的回刻硅,以及制备图30’中的源极/本体接触硅化物165。然后,在图3P’中,在顶面上制备氧化层170 (例如LT0和BPSG),还可选用CMP平整化。
[0062]在一个可选实施例中,可以省去0N0堆栈的第二氧化层128。在图3Ε’’_3中,与图3Ε’ -3类似,沉积第一氧化层126,然后背面CMP到多晶硅125的表面,并沉积氮化物127。如图所示,氮化物127也可以背面CMP到多晶硅125的表面。此后,上述步骤可以继续进行,包括回刻第一多晶硅层125以及回刻第一氧化层126,将氮化物127作为硬掩膜,保留氧化层126中剩余的氧化物突起122。
[0063]图3Q’_AA表示由类似于图3P’所示的结构制成的一种可能的MOSFET截止。这可以用于高压截止结构。截止金属190-T通过沟槽接触180-T-2,电连接到MOSFET 100’的晶片边缘199上的硅化物层165,并通过沟槽接触180-T-1,电气性连接到宽沟槽119’中最外面的第二多晶娃电极135-2。由于晶片边缘199位于漏极电势,因此最外面的多晶娃135-2短接至漏极电势。宽沟槽119’中最里面的第二多晶硅135-1通过栅极接触180-G,连接到栅极金属190-G。氧化物突起122’可以设计得足够宽,以便承载它上面的闭锁电压。对于高压器件来说,截止沟槽可以包围着有源区,从而使器件截止。
[0064]图3Q’ -BB表示另一种可选性布局,其中MOSFET 100’的另一部分包括源极金属190-S,通过沟槽接触180-S,源极金属190-S电气性连接到沉积在宽沟槽119’底部的第一多晶硅层125上。底部栅极多晶硅125连接到源极金属190-S上,作为屏蔽栅极沟槽(SGT)MOSFET的屏蔽栅极电极。该结构也可以通过类似于图3P’所示的结构制备,只要将屏蔽接触180-S’的接触孔置于宽沟槽180-S’的氧化物突起122’中,第二多晶硅电极135-1和135-2之间。宽沟槽119’的底部多晶硅125在第三维度上,可以连接到有源沟槽119-1中的另一个底部多晶硅125上。
[0065]图3Q’_CC表示另一个可选实施例,其中栅极接触180-G可以从栅极金属190-G到宽沟槽中的栅极电极135-1形成。因此,图3Q’-CC所示的MOSFET器件100’中除了氧化物突起122’填充在器件100’的宽沟槽119’的中间部分以外,其他都与图2和3Q所示的器件100相同。
[0066]图4A-4B表示器件100’的示意布局的顶视图。图3Q’ _AA、3Q’ -BB和3Q’ -CC的剖面图分别取自图4A-4B的截线A-A、B-B和C-C。图4A表示宽沟槽119’的可能的示意布局。两个第二多晶硅135-1和135-2沿宽沟槽119’的边缘排列。内部多晶硅135-1在宽沟槽119’的内边缘上,其位置如图中的点划线所示。外部多晶硅135-2在宽沟槽119’的外边缘上,其位置如图中的虚线所示。尽管没有明确表示出,但是氧化物突起122位于内部和外部多晶硅135-1和135-2之间。图4B表示器件100’的金属布局,也表示宽沟槽119’的多晶硅135-1和135-2的位置。宽沟槽119’的大部分都位于晶片边缘附近,包围着器件100’,但是偶尔也会有突起使结构像将要形成的栅极总线119’ -GB那样。由于栅极总线119’ -GB仅仅是宽沟槽119’的内边缘的突起,因此如图中的C-C剖面所示,仅可见内部电极135’-1。另一个突起,如图中B-B剖面所示(参见图3Q’-BB),使源极金属连接到氧化物突起122下方的第一多晶硅层125上。宽沟槽119’中的两个第二多晶硅层135都是图3Q’ -BB和3Q-CC的剖面图中的内部多晶硅135-1。注意,接触可以从金属到下面的结构需要的地方,因此,即使结构位于金属下方(例如外部多晶硅135-2基本位于栅极金属190-G下方),接触也不必从金属到该结构。器件的有源区位于源极金属190-G的下面。栅极金属沿内部多晶硅135-1的顶部延伸。在特定位置处,截止金属190-T将外部多晶硅135-2短接至晶片外围的源极/本体区(参见图3Q’ -AA的A-A剖面)。
[0067]在如图4B’ -1所示的可选部件中,图3Q’ -BB的剖面图取自图4B’ _1的线B-B。MOSFET器件100’ -1中除了宽沟槽具有一个突起,使所形成的内部栅极滑道144穿过有源区延伸(尽管栅极金属190-G没有形成在内部栅极滑道144下方,具有内部沟槽135-1),而且没有第二个突起133在栅极滑道上以外形成,其他都与MOSFET器件100’类似。取而代之的是,源极金属190-S覆盖内部栅极滑道144,使接触可以从源极金属190-S,沿内部栅极滑道144,到剖面B-B上的底部电极125。
[0068]在一个可选实施例中,与2009年8月14日登记的美国申请案12/583,192中的实施例类似,利用与图3A-3Q所示的相同的工艺步骤,可以制备一个如图5A-5E所示的较简化的截止和屏蔽电极接触。图5A取自图3E所示的步骤,在图5A中,有源沟槽119-1和较宽的沟槽119’’已经形成在半导体衬底中,并且内衬有氧化物120 ;所沉积的第一多晶硅层125足够厚,以便填充在所有的有源沟槽119-1和宽沟槽119’ ’中。在图5B中(对应图3H所示的步骤),回刻第一多晶硅125,以便在沟槽底部形成一个底部多晶硅电极125,IPD 130也类似地在它上面形成。在图5C (对应图31)中,在器件上,生成一个栅极氧化层132以及第二多晶硅层135。第二多晶硅层135的厚度足以完全填充有源沟槽119-1,但仅能沿宽沟槽119”的侧壁和底部排列。然后,利用各向同性的刻蚀,完全
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