專利名稱：具有改進(jìn)的體到柵極對準(zhǔn)的溝槽fet的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上涉及半導(dǎo)體功率器件技術(shù)，更具體地，涉及具有 改進(jìn)的體到柵極對準(zhǔn)的溝槽柵極場效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
在傳統(tǒng)的溝槽柵極場效應(yīng)晶體管(FET)中，體區(qū)域到柵極電 極底部的對準(zhǔn)影響了晶體管溝道長度并因此影響了導(dǎo)通電阻RDS (。n) 和柵極-漏極電荷QGD。如果體區(qū)域延伸得太深，則Rds(。。)増加且
QGD降低。如果體區(qū)域太淺，則QGD增加且Ros(。n)降低。不幸的是，
該對準(zhǔn)月良/人于由于多個因素的多個4交大變化，多個因素包括在外延 層中形成的體區(qū)域和外延層兩者的摻雜濃度的變化、體推進(jìn)
(drive-in)過程、以及溝槽凹入。在諸如屏蔽的棚4及FET的更復(fù)雜 的結(jié)構(gòu)中，諸如屏蔽電極凹入和電極間電介質(zhì)(即，使屏蔽和柵極 電極彼此絕緣的電介質(zhì)層)厚度的附加因素可導(dǎo)致更大的變化。該 大變化表現(xiàn)為數(shù)據(jù)單表上較高的最高價格并限制了產(chǎn)品的可銷售性。因此，需要一種提供溝槽FET中體區(qū)域到柵極電極底部對準(zhǔn)的 嚴(yán)格控制技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
沖艮據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，場效應(yīng)晶體管按照如下形成。在第 一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中形成溝槽。用 一種或多種材料部分地填 充每個溝槽。執(zhí)行雙通角度注入以通過半導(dǎo)體區(qū)域的上部表面和未 被一種或多種材料覆蓋的上部溝槽側(cè)壁將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入 到半導(dǎo)體區(qū)域中。執(zhí)行高溫處理以將注入的雜質(zhì)更深地推進(jìn)到臺地 區(qū)域從而在相鄰溝槽之間形成第二導(dǎo)電類型的體區(qū)域。之后在每個 體區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域。
在一個實(shí)施例中，體區(qū)域在溝槽附近比在相鄰溝槽之間的臺地 區(qū)域中部中延伸得深。
在另一個實(shí)施例中，通過用電介質(zhì)材坤牛填充溝槽來部分地填充 溝槽，并且之后使電介質(zhì)材料凹入到每個溝槽中的第 一深度處。
在另一個實(shí)施例中，在雙通角度注入之后，電介質(zhì)材料被進(jìn)一 步凹入，其中電介質(zhì)材料的剩余部分在每個溝槽的底部部分中形成 厚底部電介質(zhì)。
在另一個實(shí)施例中，高溫處理是用于形成為每個溝槽的側(cè)壁加 襯的柵極電介質(zhì)層的過程。
在另 一個實(shí)施例中，形成為每個溝槽的側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì) 層，并且高溫處理包括體推進(jìn)過程。
在另一個實(shí)施例中，形成為每個溝槽的側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì) 層。之后在每個溝槽中形成沖冊極電極。在體區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域。在體區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)域使得重體 區(qū)域具有比體區(qū)域高的摻雜濃度。
在另一個實(shí)施例中，如下部分地填充溝槽。用屏蔽電才及填充每 個溝槽的底部部分，其中屏蔽電極與半導(dǎo)體區(qū)域絕緣。用電介質(zhì)材 料填充每個溝槽的剩余部分。之后電介質(zhì)材料被凹入到每個溝槽中
的第一深度處。
在另一個實(shí)施例中，在雙通角度注入之后，電介質(zhì)材料被進(jìn)一
成電纟及間電介質(zhì)層。
在另一個實(shí)施例中，形成為每個溝槽的下部側(cè)壁加襯的屏蔽電 介質(zhì)層，其中屏蔽電介質(zhì)層使每個溝槽中的屏蔽電極與半導(dǎo)體區(qū)域 絕緣。形成為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的棚-極電介質(zhì)層。柵極電介 質(zhì)層比屏蔽電介質(zhì)層薄。在每個溝槽的上部部分形成4冊4及電才及，其 中每個柵極電極與其下面的屏蔽電極絕緣。在與溝槽相鄰的體區(qū)域
中形成第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域。在體區(qū)i或中形成第二導(dǎo)電類型的 重體區(qū)域，其中重體區(qū)域具有比體區(qū)域高的摻雜濃度。
在另一個實(shí)施例中，如下部分地填充溝沖曹。形成為每個溝槽的 底部和側(cè)壁加襯的屏蔽電介質(zhì)層。用導(dǎo)電材料填充每個溝槽。之后
使導(dǎo)電材料凹入到每個溝槽中的第 一深度處。
在另一個實(shí)施例中，在雙通角度注入之后，導(dǎo)電材料被進(jìn)一步
凹入到母1" ,r百 屏蔽電極。
溝沖曹中形成
在另一個實(shí)施例中，在雙通角度注入之前，使屏蔽電介質(zhì)層未 被凹入的導(dǎo)電材料覆蓋的部分變薄。在另 一個實(shí)施例中，形成為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的柵極電 介質(zhì)層，其中柵極電介質(zhì)層比屏蔽電介質(zhì)層薄。在每個溝槽的上部 部分形成柵極電極使得每個柵極電極與其下面的屏蔽電極絕緣。在 與溝槽相鄰的體區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域。在體區(qū)域中 形成第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)域。重體區(qū)域具有比體區(qū)域高的摻雜濃 度。
下面的詳細(xì)描述和附圖提供了對本發(fā)明本質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)的更好理解。


圖1A-1F示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的在一個過程的不同階 段看到的簡化截面圖，該過程用于形成具有改進(jìn)的體到柵極對準(zhǔn)的 溝槽柵極FET;
圖2A到2F示出了根據(jù)本發(fā)明 一個實(shí)施例的在一個過程的不同 階段看到的筒化截面圖，該過程用于形成具有改進(jìn)的體到柵極對準(zhǔn) 的屏蔽的4冊才及FET;以及
圖3A到3E示出了根據(jù)本發(fā)明另一個實(shí)施例的在另一個過程的 不同階段看到的簡化截面圖，該另 一個過程用于形成具有改進(jìn)的體 到柵極對準(zhǔn)的屏蔽的柵極FET。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，形成具有體區(qū)域和柵極電極底部之間基 本上改進(jìn)的對準(zhǔn)的溝槽場效應(yīng)器件。在一個實(shí)施例中，如下示出了 一種方法，該方法用于形成溝槽FET的體區(qū)域，其基本上最小化了 體區(qū)域深度上的變化。用 一個或多個材料部分地填充延伸到第 一導(dǎo) 電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中的溝槽。之后執(zhí)行雙通角度注入以將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)通過未被一個或多個材料覆蓋的上部溝槽側(cè)壁和半導(dǎo) 體區(qū)域的上部表面注入到半導(dǎo)體區(qū)域中。之后執(zhí)行高溫處理(其可 以是用于形成柵極電介質(zhì)或快速熱退火或體推進(jìn)的過程)以將注入 的雜質(zhì)更深地推進(jìn)到半導(dǎo)體區(qū)域中，從而在相鄰溝槽之間形成體區(qū)域。
由于通過溝槽的上部側(cè)壁(以及半導(dǎo)體區(qū)域的頂部表面)注入 體雜質(zhì)，因此相比于傳統(tǒng)方法(在傳統(tǒng)方法中，所有體雜質(zhì)通過半 導(dǎo)體區(qū)域的頂部表面進(jìn)入到半導(dǎo)體區(qū)域中)，所注入的大量雜質(zhì)進(jìn)入 到半導(dǎo)體區(qū)域中更深的位置處。因此，注入的雜質(zhì)不需要如傳統(tǒng)方
法中的那么多的被推進(jìn)。這顯著地減小了體推進(jìn)需要，最小化了體
區(qū)域的深度的變化。該技術(shù)有利地實(shí)現(xiàn)在溝槽柵極FET中，如通過 圖1A-1F描述的處理序列示例出的，并且實(shí)現(xiàn)在屏蔽的柵才及FET中， 如通過圖2A-2F和3A-3F描述的處理序列示例出的。下面詳細(xì)描述 這些示例性實(shí)施例。
圖1A-1F示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的在一個過程的不同階 段看到的簡化截面圖，該過程用于形成具有改進(jìn)的體到柵-才及對準(zhǔn)的 溝槽柵極FET。在圖1A中，溝槽112形成在n-型半導(dǎo)體區(qū)域114 中。在一個實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)域114包括高摻雜的n-型襯底(如 圖1F中示出的區(qū)域142)和在該襯底之上延伸的低摻雜的n-型外延 層，以及4艮據(jù)設(shè)計和性能目的可以終止于外延層或襯底中的溝槽 112。〗吏用傳統(tǒng)方法(例如氧4匕物沉積)用電介質(zhì)初4十116A (例如 包括氧化物)填充溝槽112。電介質(zhì)材料116A可以在相鄰溝槽112 之間的臺地(mesa )區(qū)域之上延伸。在該乂>開中，"臺地區(qū)i或，，用于 指半導(dǎo)體區(qū)域在相鄰溝槽之間延伸的部分。
在圖1B中，執(zhí)行第一電介質(zhì)凹入以使用(例如)諸如濕蝕刻 的定時電介質(zhì)蝕刻使電介質(zhì)材料116A在溝槽112中凹入一個預(yù)定 的深度。電介質(zhì)材料116B凹入的深度是在還沒有形成的體區(qū)域底
15部和臺地區(qū)i或的頂部表面118之間的。在圖1C中，不4吏用才莫具的 有效區(qū)域中的掩模，執(zhí)行雙通角度注入120，從而如所示的，p-型
雜質(zhì)通過臺地區(qū)域的頂部表面118和暴露的上部溝槽側(cè)壁兩者而祐:
注入到臺地區(qū)域。凹入的電介質(zhì)材料116B阻止注入的雜質(zhì)通過下 部溝槽側(cè)壁進(jìn)入臺地區(qū)域。因此P-型區(qū)域132A形成在半導(dǎo)體區(qū)域 114的上部部分中。由于通過暴露的上部溝槽側(cè)壁的角度注入，比 起沿臺；也區(qū)i或的中部，p-型區(qū)Jt或132A沿溝槽側(cè)壁延伸4尋更;罙。注 入劑量和能量部分地取決于目標(biāo)閾值電壓和推進(jìn)過程。在其中使用 很少推進(jìn)過程的一個實(shí)施例中，使用較低的注入劑量(例如1 x io12 cm-3至'j 1 x 10^cm—3的jt圍)和專交高的:;主入肯fe量(，J^口 50 keV至'J 500 KeV的范圍)。
在圖1D中，使用例如與在第一電介質(zhì)蝕刻中使用的相似的定 時濕電介質(zhì)蝕刻，將電介質(zhì)材并牛116B凹入到其最終深度。因此在 溝槽112的底部部分中形成厚的底部電介質(zhì)116C。在圖1E中使用 已知技術(shù)(例如柵極氧化)形成為溝槽側(cè)壁加襯并在暴露的臺地表 面之上延伸的柵極電介質(zhì)層138 (例如包括氧化物)。之后執(zhí)行體推 進(jìn)以將注入的雜質(zhì)推進(jìn)得更深，從而形成體區(qū)域132B。如所見，由 于角度注入體區(qū)域132B具有凸起的中部輪廓。在一個實(shí)施例中， 用于形成4冊才及電介質(zhì)的相同高溫處理用于將體雜質(zhì)推進(jìn)得更深，并 且因此不需要單獨(dú)的體推進(jìn)過程?？蛇x地，僅執(zhí)行快速熱處理來激 活注入的雜質(zhì)而不顯著地推進(jìn)它們。
該兩步電介質(zhì)蝕刻和中間雙通角度體注入提供了許多優(yōu)勢。因 為通過溝槽的上部側(cè)壁注入了體雜質(zhì)，因此，相比于傳統(tǒng)方法(在 傳統(tǒng)方法中，所有的體雜質(zhì)都通過頂部臺地表面進(jìn)入到臺地區(qū)域)， 注入的大量雜質(zhì)進(jìn)入更深位置的臺地區(qū)域。因此，注入的雜質(zhì)不需 要被推進(jìn)到如傳統(tǒng)方法那么深。這顯著地減少了體推進(jìn)要求，其最 d 、化體區(qū)域深度上的變化。因此在體深度和柵極電極的底部之間獲 得更好的對準(zhǔn)。在該對準(zhǔn)上的嚴(yán)格控制使得能夠使用改進(jìn)導(dǎo)通狀態(tài)電阻RDS(cm)和沖冊極-漏極電荷QGD的較短的溝道長度。在一個實(shí)施 例中，第一電介質(zhì)蝕刻使電介質(zhì)材料116A凹入到體區(qū)域的最終目 才示深度和中部之間的一個深度。在另一個實(shí)施例中，通過確^呆利用 第一次電介質(zhì)凹入獲得最終凹入深度的顯著的量(例如大于50%) 來最小化體推進(jìn)。
在圖1F中，4吏用已知4支術(shù)來形成在溝槽112中凹入的沖冊才及電 極140 (例如包括摻雜的多晶硅)。使用傳統(tǒng)技術(shù)在體區(qū)域132B中 形成高摻雜n-型源極區(qū)域146和p-型重體區(qū)域148。使用已知方法 來形成與源極區(qū)域146和重體區(qū)域148接觸的頂側(cè)互連層152 (例 如包括金屬)和電介質(zhì)拱頂150 (例如包括BPSG)。在其他實(shí)施例 中，電介質(zhì)材料150形成為具有這樣的頂部表面，該頂部表面基本 上與臺地區(qū)域的頂部表面共面，或相對于臺地區(qū)域的頂部表面稍孩丈 凹入，^使得互連層152基本上平坦。
通過使用形成體區(qū)域中的相似技術(shù)，可以在屏蔽的柵才及FET中 實(shí)現(xiàn)與上述那些相似的優(yōu)點(diǎn)。在屏蔽的4冊才及結(jié)構(gòu)中，屏蔽電極或電 極間電介質(zhì)(IED)可以用來獲得體區(qū)域和柵極電極底部之間改進(jìn) 的對準(zhǔn)。圖2A-2F根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例描述了其中使用IED來 獲得改進(jìn)的體到柵極對準(zhǔn)的示例性過程序列。
在圖2A中，使用傳統(tǒng)》圭蝕刻沖支術(shù)在半導(dǎo)體區(qū)域214中形成溝 槽212。如在之前的實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)域214可以包括高摻雜n-型襯底(如圖2F中示出的區(qū)域242 )和在該襯底之上延伸的低摻雜 n-型外延層。溝槽212才艮據(jù)設(shè)計和性能目標(biāo)可以終止于外延層或襯 底中。使用傳統(tǒng)技術(shù)形成為溝槽側(cè)壁和底部加襯并在臺地區(qū)域之上 延伸的屏蔽電介質(zhì)層222 (例如包括氧化物)。使用已知方法來形成 填充每個溝槽212的下部部分的屏蔽電極236 (例如包括多晶硅)。 4吏用傳統(tǒng)方法(例如氧化物沉積)形成電介質(zhì)材料216A (例如包括 氧化物)以填充溝槽112。如所示，電介質(zhì)材料216A可以在溝槽212之間的臺地區(qū)域之上延伸。在一個實(shí)施例中，在形成電介質(zhì)材 料216A之前，屏蔽電介質(zhì)層222的暴露部分被移除?？蛇x地，在 形成電介質(zhì)材料216A之前，將屏蔽電介質(zhì)層222的暴露部分變薄 使得電介質(zhì)的薄層沿上部溝槽側(cè)壁以及在臺地表面之上保留，使得 通過電介質(zhì)的薄層執(zhí)行之后的雙通注入(圖2C)。
在圖2B中，執(zhí)行第一電介質(zhì)凹入以使用(例如)諸如濕蝕刻 的定時電介質(zhì)蝕刻來將電介質(zhì)材料216A和屏蔽電介質(zhì)222凹入到 溝槽212中的第一深度處。電介質(zhì)材料216A凹入的深度處于還沒 有形成的體區(qū)i或底部和半導(dǎo)體區(qū)i或214的頂部表面218之間。在圖 2C中，沒有使用模具的有效區(qū)域中的掩模，執(zhí)行雙通角度注入220 乂人而如所示的p-型雜質(zhì)通過臺地區(qū)域的頂部表面218和暴露的上部 溝槽側(cè)壁被注入到臺地區(qū)域。因此P-型區(qū)域232A形成在半導(dǎo)體區(qū) 域214的上部部分中。作為到暴露的上部溝槽側(cè)壁的角度注入的結(jié) 果，p-型區(qū)域232A沿溝槽側(cè)壁延伸的深度比在沿臺地區(qū)域中部延 伸的深度深。
在圖2D中，使用例如類似于在第一次電介質(zhì)蝕刻中^f吏用的定 時濕電介質(zhì)蝕刻使電介質(zhì)層216B和屏蔽電極222第二次凹入，到 達(dá)最終深度。因此在每個屏蔽電才及224之上形成電4及間電介質(zhì) 216C。在圖2E中，使用已知技術(shù)(例如柵極氧化)來形成為上部 溝槽側(cè)壁加襯并且在暴露的臺地表面之上延伸的柵極電介質(zhì)層238 (例如包括氧化物)。之后執(zhí)行體推進(jìn)以更深地推進(jìn)注入的雜質(zhì)，從 而形成體區(qū)域232B。如可見的，由于角度注入，體區(qū)域232B具有 凸起的中部輪廓。在一個實(shí)施例中，形成柵極電介質(zhì)所使用的相同 高溫處理用于在體區(qū)域中更深地推進(jìn)雜質(zhì)，并且因此不需要單獨(dú)的 體推進(jìn)過程?？蛇x地，僅執(zhí)行快速熱處理來激活注入的雜質(zhì)而不顯 著地推進(jìn)它們。該兩步電介質(zhì)蝕刻和中間角度體注入在屏蔽的柵極結(jié)構(gòu)中是非 常有利的，這是因?yàn)槠帘坞姌O和電極間電介質(zhì)(在之前的實(shí)施例中 沒有出現(xiàn))導(dǎo)致柵極電極底部和體區(qū)域之間對準(zhǔn)的更大變化。改善 的對準(zhǔn)使得溝道長度的顯著變短，其依次基本上改善了導(dǎo)通狀態(tài)電 阻'RDS(。W和柵極-漏極電荷QGD。在一個實(shí)施例中，第一電介質(zhì)蝕
刻將電介質(zhì)材料216A凹入到體區(qū)域的中部和最終目標(biāo)深度之間的 一個深度。在另一個實(shí)施例中，利用第一電介質(zhì)凹入來獲得最終電 介質(zhì)凹入深度的顯著量(例如大于50% )。
在圖2F中，使用已知技術(shù)形成凹入到每個溝槽212中的柵極 電極236 (例如包括摻雜多晶硅)。使用傳統(tǒng)技術(shù)在體區(qū)域232B中 形成高摻雜n-型源極區(qū)域246和p-型重體區(qū)域248。使用已知方法 來形成與源4及區(qū)域246和重體區(qū)域248相"l妄觸的頂側(cè)互聯(lián)層252(例
如包括金屬)和電介質(zhì)拱頂(例如包括BPSG)。在其他實(shí)施例中， 電介質(zhì)材料250形成為具有基本上與臺地區(qū)域的頂部表面共面的頂
耳關(guān)層252基本上平坦。
圖3A-3F根據(jù)本發(fā)明的另 一個實(shí)施例描繪了其中屏蔽電極用于 獲得改進(jìn)的體到柵極對準(zhǔn)的示例性過程序列。在圖3A中，使用傳 統(tǒng)的硅蝕刻技術(shù)在半導(dǎo)體區(qū)域214中形成溝槽312。如在之前的實(shí) 施例中，半導(dǎo)體區(qū)域314可以包括高摻雜n-型襯底和在該襯底之上 延伸的低摻雜n-型外延層。溝槽312可以終止于外延層或襯底中。 使用傳統(tǒng)技術(shù)來形成為溝槽側(cè)壁和底部加襯且在臺地區(qū)域之上延伸 的屏蔽電介質(zhì)層322A。使用已知方法形成填充溝槽312的導(dǎo)電材料 336A (例如包括多晶硅)。
在圖3B中，使用已知技術(shù)執(zhí)行第一屏蔽電極凹入以使導(dǎo)電材 料336A凹入到溝槽312中的第一深度處。第一深度可以處于還未 形成的體區(qū)域底部和臺地區(qū)域的頂部表面318之間。將屏蔽電介質(zhì)層322A的暴露部分預(yù)先變薄用于隨后的體注入。在圖3C中，沒有 使用模具的有效區(qū)域中的掩模，執(zhí)行雙通角度注入320從而p-型雜 質(zhì)通過臺地區(qū)域的頂部表面318和未凈皮凹入的導(dǎo)電材并牛336B覆蓋 的上部溝槽側(cè)壁被注入到臺地區(qū)域。因此形成P-型區(qū)域332A。作 為通過上部溝槽側(cè)壁的角度注入的結(jié)果，p-型區(qū)域332A沿溝槽側(cè) 壁延伸的深度比在臺地區(qū)域中部延伸的深度深。
在圖3D中，導(dǎo)電材料336B被進(jìn)一步凹入到其最終深度。屏蔽 電介質(zhì)層的變薄的部分322B在導(dǎo)電材料336B凹入時阻止臺地區(qū)域 的凹入。在導(dǎo)電材料凹入到其最終深度之后，移除屏蔽電介質(zhì)層的 暴露部分。之后使用已知技術(shù)或上述參考申請中披露的多種技術(shù)之 一在每個屏蔽電極224之上形成電極間電介質(zhì)316。在圖3E中，佳: 用已知4支術(shù)(例如棚-才及氧化)來形成為上部溝槽側(cè)壁加4于且在臺;也 表面之上延伸的柵極電介質(zhì)層338 (例如包括氧化物)。
之后執(zhí)行體區(qū)域推進(jìn)過程以更深地推進(jìn)所注入的雜質(zhì)從而形成 體區(qū)域332B。如可見的，體區(qū)域332B由于角度注入而具有抬高的 中部4侖廓。在一個實(shí)施例中，用于形成4冊極電介質(zhì)的相同高溫處理 用于將雜質(zhì)在體中推進(jìn)得更深，并因此不需要獨(dú)立的體推進(jìn)過程。 可選地，僅執(zhí)行快速熱處理來激活注入的雜質(zhì)而不顯著地推進(jìn)它們。
隨后的用于完成該結(jié)構(gòu)的處理步驟與結(jié)合圖2F在上面描述的 那些步艱《相似，因此不再重復(fù)。該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)與上面描述的圖 3A-3F實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)相似。
雖然在上面描述并示出了一定數(shù)量的具體實(shí)施例，^f旦本發(fā)明的 實(shí)施例并不限于此。例如，雖然在n-溝道FET中實(shí)現(xiàn)了4艮據(jù)本發(fā)明
實(shí)現(xiàn)在p-溝道FET中。此外，雖然該^支術(shù)在MOSFET中實(shí)現(xiàn)，但_IGBT中實(shí)現(xiàn)。此外，雖然上述各實(shí)施例在傳統(tǒng)的石圭中實(shí)現(xiàn)，但這 些實(shí)施例和它們明顯的變形也可以在金剛砂、砷化鎵、氮化鎵、金 剛石或其他半導(dǎo)體材料中實(shí)現(xiàn)。另外，在不背離本發(fā)明范圍的情況 下，本發(fā)明的 一個或多個實(shí)施例的特征可以有利地與上述參考申請 中披露的一個或多個實(shí)施例的特征結(jié)合以獲得裝置性能和物理特性 的進(jìn)一步改進(jìn)。
因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)參照上述的i兌明確定，而是應(yīng)該參照 所附權(quán)利要求以及其等價物的全部范圍來確定。
權(quán)利要求
1.一種形成場效應(yīng)晶體管的方法，包括在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中形成溝槽；用一種或多種材料部分地填充每個溝槽；執(zhí)行雙通角度注入，以通過所述半導(dǎo)體區(qū)域的上部表面以及通過未被所述一種或多種材料覆蓋的上部溝槽側(cè)壁，將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到所述半導(dǎo)體區(qū)域中，執(zhí)行高溫處理以將注入的雜質(zhì)更深地推進(jìn)到臺地區(qū)域中，從而在相鄰溝槽之間形成所述第二導(dǎo)電類型的體區(qū)域；以及在每個體區(qū)域中形成所述第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述體區(qū)域在所述溝槽附
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述部分地填充所述溝槽 的步-驟包4舌用電介質(zhì)材料填充所述溝槽；以及執(zhí)行第一電介質(zhì)凹入以使所述電介質(zhì)材料凹入到每個溝 槽中的第一深度處。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括在所述雙通角度注入之后，4丸4亍第. 電介質(zhì)材料進(jìn)一步凹入，其中在所述第.部電介質(zhì)。電介質(zhì)凹入以4吏所述 電介質(zhì)凹入之后所述杉成厚的底
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述高溫處理包4舌形成為 每個溝槽的側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括形成為每個溝槽的側(cè)壁加 襯的柵4及電介質(zhì)層，其中所述高溫處理包4舌體推進(jìn)處理。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括形成為每個溝槽的側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層； 在每個溝槽中形成柵-才及電極；在所述體區(qū)域中形成所述第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；以及在所述體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)域，所述 重體區(qū)域具有比所述體區(qū)域高的摻雜濃度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述部分地填充所述溝槽 的步驟包括用屏蔽電極填充每個溝槽的底部部分，所述屏蔽電才及與所 述半導(dǎo)體區(qū)域絕纟象；用電介質(zhì)材料填充每個溝槽的剩余部分；沖丸行第 一 電介質(zhì)凹入以使所述電介質(zhì)材料凹入到每個溝 槽中的第一深度處。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括在所述雙通角度注入之后，沖丸4亍第二電介質(zhì)凹入，以4吏所 述電介質(zhì)材料進(jìn)一步凹入，其中在所述第二電介質(zhì)凹入之后所形成電才及間電介質(zhì)層。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述高溫處理包括形成為每 個溝槽的上部側(cè)壁加4于的棚—及電介質(zhì)層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括形成為每個溝槽的上部側(cè) 壁加襯的柵極電介質(zhì)層，其中所述高溫處理包括體推進(jìn)處理。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括形成為每個溝槽的下部側(cè)壁加襯的屏蔽電介質(zhì)層，所述屏外 絕緣；形成為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的柵才及電介質(zhì)層，所述柵 極電介質(zhì)層比所述屏蔽電介質(zhì)層薄；在每個溝槽的上部部分中形成棚4及電才及，每個棚4及電才及均 與其下面的屏蔽電極絕緣；在與所述溝槽相鄰的體區(qū)域中形成所述第 一 導(dǎo)電類型的 源才及區(qū)i或；以及在所述體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)i或，所述 重體區(qū)域具有比所述體區(qū)域高的摻雜濃度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述部分地填充所述溝槽 的步驟包括形成為每個溝槽的底部和側(cè)壁加襯的屏蔽電介質(zhì)層；用導(dǎo)電材料填充每個溝槽；以及使所述導(dǎo)電材料凹入到每個溝槽中的第 一深度處。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述雙通角度注入之后，使所述導(dǎo)電材料進(jìn)一步凹入到每個溝槽中，每個導(dǎo)電材料的剩余部分在每個溝槽中形成屏蔽 電極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在執(zhí)行所述雙通角度注入之前，使所述屏蔽電介質(zhì)層的未 被凹入的所述導(dǎo)電材料覆蓋的部分變薄。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述高溫處理包括形成 為每個溝槽的上部側(cè)壁加村的柵極電介質(zhì)層。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括形成為每個溝槽的上部 側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層，其中所述高溫處理包括體推進(jìn)處理。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括形成為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層，所述柵 極電介質(zhì)層比所述屏蔽電介質(zhì)層薄；在每個溝槽的上部部分中形成棚4及電才及，每個棚4及電4及均 與其下面的屏蔽電極絕緣；在相鄰于所述溝槽的體區(qū)域中形成所述第 一 導(dǎo)電類型的 源才及區(qū)i或；以及在所述體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)域，所述 重體區(qū)域具有比所述體區(qū)域高的摻雜濃度。
19. 一種形成場-丈應(yīng)晶體管的方法，包4舌在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中形成溝槽； 用電介質(zhì)材料填充所述溝槽；使所述電介質(zhì)材料凹入到每個溝槽中的第 一深度處；執(zhí)行雙通角度注入，以通過未^皮凹入的所述電介質(zhì)材料覆 蓋的上部溝槽側(cè)壁，將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到相鄰溝槽之 間的臺；也區(qū)^或；在所述雙通角度注入之后，使凹入的所述電介質(zhì)材沖+進(jìn)一 步凹入；以及執(zhí)行高溫處理以將注入的所述雜質(zhì)更深地推進(jìn)到所述臺 地區(qū)域中，/人而在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的 體區(qū)域。
20. 才艮據(jù)4又利要求19所述的方法，其中，在所述第二電介質(zhì)凹入成厚的底部電介質(zhì)。
21. 才艮據(jù)^又利要求19所述的方法，其中，所述高溫處理包4舌形成 為每個溝槽的側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層。
22. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括形成為每個溝槽的側(cè)壁 加襯的柵極電介質(zhì)層，其中所述高溫處理包括體推進(jìn)處理。
23. 沖艮據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括形成為每個溝槽的側(cè)壁加襯的棚4及電介質(zhì)層；以及 在每個溝槽中形成4冊才及電極。
24. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括在所述體區(qū)域中形成所述第 一導(dǎo)電類型的源極區(qū)i^;在所述體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)i或，所述 重體區(qū)域具有比所述體區(qū)域高的摻雜濃度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述體區(qū)域在所述溝槽 附近比在相鄰溝槽之間的所述臺地區(qū)域的中部延伸得深。
26. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體包括坤t底和 在所述襯底之上延伸的外延層，所述外延層具有比所述襯底低 的摻雜濃度，所述溝槽延伸至且終止于所述外延層中。
27. —種形成屏蔽的棚—及場效應(yīng)晶體管的方法，包括在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中形成溝槽；用屏蔽電才及填充每個溝槽的底部部分，所述屏蔽電才及與所 述半導(dǎo)體區(qū)i或絕纟象；用電介質(zhì)材料填充每個溝槽的剩余部分；使所述電介質(zhì)材料凹入到每個溝槽中的第 一 深度處；寺丸4亍雙通角度注入，以通過未一皮凹入的所述電介質(zhì)材^牛覆 蓋的上部溝槽側(cè)壁，將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到相鄰溝槽之 間的臺i也區(qū)i或中；在所述雙通角度注入之后，使凹入的所述電介質(zhì)材料進(jìn)一 步凹入；以及執(zhí)行高溫處理以將注入的所述雜質(zhì)更深地推進(jìn)到所述臺 地區(qū)域中，/人而在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的 體區(qū)域。
28. 才艮據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，在所述兩個凹入步驟之
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述高溫處理包括形成 為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層。
30. 才艮據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括形成為每個溝槽的上部 側(cè)壁加4于的棚4及電介質(zhì)層，其中所述高溫處理包4舌體4爭進(jìn)處理。
31. 4艮據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括形成為每個溝槽的下部側(cè)壁加襯的屏蔽電介質(zhì)層，所述屏 蔽電介質(zhì)層將每個溝槽中的所述屏蔽電極與所述半導(dǎo)體區(qū)域 絕緣；形成為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的棚4及電介質(zhì)層，所述柵 極電介質(zhì)層比所述屏蔽電介質(zhì)層??；以及在每個溝槽的上部部分中形成每個溝槽中的柵極電極，每 個柵極電極均與其下面的屏蔽電極絕緣。
32. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，還包括在與所述溝槽相鄰的體區(qū)域中形成所述第 一導(dǎo)電類型的 源才及區(qū)i或；在所述體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)域，所述 重體區(qū)域具有比所述體區(qū)域高的摻雜濃度。
33. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述體區(qū)域在所述溝槽
34. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體包括襯底和 在所述襯底之上延伸的外延層，所述外延層具有比所述襯底低 的摻雜濃度，所述溝槽延伸至并終止于所述外延層中。
35. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體包括村底和 在所述襯底之上延伸的外延層，所述外延層具有比所述^"底4氐的摻雜濃度，所述溝槽延伸通過所述外延層并終止于所述襯底 中。
36. —種形成屏蔽的柵4及場效應(yīng)晶體管的方法，包括在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中形成溝槽； 形成為每個溝槽的底部和側(cè)壁加襯的屏蔽電介質(zhì)層；用導(dǎo)電材料填充每個溝槽；使所述導(dǎo)電材料凹入到每個溝槽中的第 一 深度處；4丸行雙通角度注入，以通過未^皮凹入的所述導(dǎo)電材并牛覆蓋 的上部溝槽側(cè)壁，將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到相鄰溝槽之間 的臺；也區(qū)i或中；在所述雙通角度注入之后，使所述導(dǎo)電材料進(jìn)一步凹入到 電才及；以及執(zhí)行高溫處理以將注入的所述雜質(zhì)更深地推進(jìn)到所述臺 地區(qū)域中，/人而在所述半導(dǎo)體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的 體區(qū)域。
37. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括在4丸行所述雙通角度注入之前，4吏所述屏蔽電介質(zhì)層未,皮 凹入的所述導(dǎo)電材料覆蓋的部分變薄。
38. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述高溫處理包括形成 為每個溝槽的上部側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層。
39. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括形成為每個溝槽的上部 側(cè)壁加襯的柵極電介質(zhì)層，其中所述高溫處理包括體推進(jìn)處理。
40. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，還包括形成為每個溝槽的上部側(cè)壁力"于的棚^及電介質(zhì)層，所述才冊 極電介質(zhì)層比所述屏蔽電介質(zhì)層薄；以及在每個溝槽的上部部分中形成每個溝槽中的柵極電極，每 個柵極電極均與其下面的屏蔽電極絕緣。
41. 才艮據(jù)4又利要求36所述的方法，還包《^舌在與所述溝槽相鄰的體區(qū)域中形成所述第 一導(dǎo)電類型的 源才及區(qū)i或；在所述體區(qū)域中形成所述第二導(dǎo)電類型的重體區(qū)域，所述 重體區(qū)域具有比所述體區(qū)域高的摻雜濃度。
42. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述體區(qū)域在所述溝槽
43. 根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體包括襯底和 在所述襯底之上延伸的外延層，所述外延層具有比所述襯底低 的4參雜濃度，所述溝槽延伸至并終止于所述外延層中。
44. 4艮據(jù)一又利要求36所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體包括4于底和 在所述襯底之上延伸的外延層，所述外延層具有比所述襯底低 的摻雜濃度，所述溝槽延伸通過所述外延層并纟4中。
全文摘要
如下形成場效應(yīng)晶體管。在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體區(qū)域中形成溝槽。用一種或多種材料部分地填充每個溝槽。執(zhí)行雙通角度注入以通過半導(dǎo)體區(qū)域的上部表面和未被一種或多種材料覆蓋的上部溝槽側(cè)壁將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體區(qū)域中。執(zhí)行高溫處理以將注入的雜質(zhì)更深地推進(jìn)到臺地區(qū)域中從而在相鄰溝槽之間形成第二導(dǎo)電類型的體區(qū)域。之后在每個體區(qū)域中形成第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域。
文檔編號H01L21/8242GK101529581SQ200780039592
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月23日
發(fā)明者丹尼爾·卡拉菲特, 克里斯托弗·B·科康, 內(nèi)森·L·克拉夫特, 加里·M·多爾尼, 史蒂文·P·薩普, 哈姆扎·耶爾馬茲, 帝恩·E·普羅布斯特, 托馬斯·E·格雷布斯, 約瑟夫·A·葉季納科, 羅德尼·S·里德利, 阿肖克·沙拉 申請人:飛兆半導(dǎo)體公司