產(chǎn)生接觸開口的方法和產(chǎn)生自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了產(chǎn)生半導(dǎo)體主體中的接觸開口和半導(dǎo)體主體上的自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法。通過在半導(dǎo)體主體的主表面上形成多個自對準結(jié)構(gòu)來在所述半導(dǎo)體主體中產(chǎn)生接觸開口，每個自對準結(jié)構(gòu)均填充在所述半導(dǎo)體主體中形成的溝槽并且在所述主表面上方延伸且延伸到所述主表面上。相鄰的所述自對準結(jié)構(gòu)具有彼此面對的間隔隔開側(cè)壁。在所述自對準結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁上形成間隔件層。在所述間隔件層處于所述自對準結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上的同時，在相鄰的所述自對準結(jié)構(gòu)之間在所述半導(dǎo)體主體中形成開口。每個開口均具有一寬度以及相應(yīng)于所述間隔件層的厚度的到鄰近溝槽的所述側(cè)壁的距離。還能夠在半導(dǎo)體主體上，使用或不使用間隔件層來產(chǎn)生自對準接觸結(jié)構(gòu)。
【專利說明】產(chǎn)生接觸開口的方法和產(chǎn)生自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法
[0001]優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請為2011年9月19日提交的美國專利申請N0.13/235，550的部分連續(xù)申請，并且其要求2010年9月21日提交的德國專利申請N0.102010 046 213.6的優(yōu)先權(quán)，這兩個申請的全部內(nèi)容都通過引證方式結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003]半導(dǎo)體行業(yè)始終努力實現(xiàn)更小的特征尺寸。為了該目的，必需減小所需結(jié)構(gòu)元件的尺寸。然而，在該情況下，必須不忽視公差極限。為了該目的，越來越多地使用自對準生產(chǎn)方法，并且使得能夠滿足對較小結(jié)構(gòu)的要求，與此同時滿足要符合的公差范圍。
[0004]從DE 102004057237 Al已知用于自對準結(jié)構(gòu)元件的功率半導(dǎo)體技術(shù)的實例，這些實例描述了在柵溝晶體管的情況下用于通道/源區(qū)域的接觸孔。在兩個溝槽之間的臺面區(qū)域中產(chǎn)生接觸孔，其與所述溝槽距離一限定、小距離。在此這能夠借助于所謂的“間隔件”，或者利用通過熱氧化產(chǎn)生的氧化物層來作為用于接觸孔蝕刻的掩模來實現(xiàn)。然而，在“間隔件”的情況下，公差相對大，并且在氧化物掩模的情況下，尤其是柵溝晶體管的情況下，為了能夠執(zhí)行熱氧化，必須將柵溝制成具有更大深度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本文描述的實施例提供一種生產(chǎn)具有小公差極限的結(jié)構(gòu)元件以及半導(dǎo)體器件中的自對準結(jié)構(gòu)元件的方法。
[0006]本方法的實施例一般包括以下特征:提供具有表面的半導(dǎo)體主體；在該表面處產(chǎn)生切口，其中該切口在垂直于所述表面的方向上從半導(dǎo)體主體的表面延伸到半導(dǎo)體主體中，其中該切口具有基部以及至少一個側(cè)壁；在所述表面上以及在所述切口中產(chǎn)生第一輔助層，以使得第一輔助層在切口上方形成阱，其中該井具有井基部以及至少一個井側(cè)壁，所述井側(cè)壁相對于所述半導(dǎo)體主體的表面形成20°至80°范圍內(nèi)的角度α ;在該井內(nèi)，在井基部處以及至少一個井側(cè)壁處產(chǎn)生第二輔助層，其中第一輔助層和第二輔助層形成處于相同表面水平處的公共表面，其中第二輔助層由不同于第一輔助層的材料產(chǎn)生；以及選擇性地移除第一輔助層的未被第二輔助層覆蓋的區(qū)域。
[0007]能夠非常精確地設(shè)置井側(cè)壁的角度α。通過角度α，也能夠非常精確地限定在半導(dǎo)體主體的表面上方從切口延伸的距離。由于第一和第二輔助層的材料不同，通過選擇性地移除第一輔助層，還由于第一輔助層上的第二輔助層的保護效應(yīng)，借助于設(shè)定的角度α，能夠非常精確地在半導(dǎo)體主體表面上產(chǎn)生第一輔助層的寬度以及由此還產(chǎn)生橫向交疊。在該情況下，角度α的選擇結(jié)合半導(dǎo)體主體的表面上的第一輔助層的厚度允許在半導(dǎo)體主體的表面上設(shè)置第一輔助層的非常小的橫向交疊。這因此組成具有小公差極限的自對準方法，因此能夠精確設(shè)置相對于半導(dǎo)體主體中的切口的間隔，并且能夠?qū)⑺鲩g隔保持地非常小。具體地，根據(jù)所述方法產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)元件適合用作用于半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體主體的后續(xù)進一步加工的掩模層，諸如作為蝕刻或植入方法中的掩模層。[0008]本方法的一種發(fā)展提供由HDP工藝產(chǎn)生的第一輔助層。HDP工藝為一種從氣相化學(xué)沉積材料的方法，其同時對沉積的材料有濺射效應(yīng)，也就是說，還再次通過沖擊顆粒來去除沉積的材料，這尤其在沉積材料的邊緣處發(fā)生，但是沉積率大于濺射率。因此，結(jié)果是在HDP工藝中，層生長整體發(fā)生。沉積材料中的邊緣進行整平,然而,這引起沉積材料的邊緣處的傾斜表面，尤其是相對于主表面在35° -50°范圍內(nèi)的角度。
[0009]在HDP工藝中，因此可能特別需要保護已存在的邊緣，諸如切口相對于半導(dǎo)體主體的表面的邊緣，防止由于HDP工藝的濺射效應(yīng)而被去除。為了該目的，在一個實施例中，例如在產(chǎn)生第一輔助層之前，就在半導(dǎo)體主體的表面上和切口中產(chǎn)生連續(xù)保護層。
[0010]本發(fā)明的一種發(fā)展提供將要通過在井中沉積不同材料而產(chǎn)生的第二輔助層。因此，保持井側(cè)壁為其原始形式，并且也因此在后續(xù)方法步驟中仍具有相同的尺寸，特別是具有與之前的第二輔助層沉積相同的角度α。
[0011]如果第二輔助層完全充滿該井，這就是特別簡單的生產(chǎn)變型。特別是如果由CMP方法產(chǎn)生第一和第二輔助層的公共表面，就能夠首先在井中的全部面積上并且也在第一輔助層上方產(chǎn)生第二輔助層，并且繼而通過均勻去除，能夠?qū)⒌谝缓偷诙o助層的公共表面非常精確地設(shè)置為相同表面水平高度。在使用CMP加工器的情況下，在最終階段首先機械并且然后化學(xué)發(fā)生去除，其中化學(xué)去除能夠非常精確地在第一輔助層上結(jié)束。
[0012]本發(fā)明的一個實施例規(guī)定在選擇性地去除第一輔助層的未被第二輔助層覆蓋的區(qū)域的工藝后從井去除第二輔助層。
[0013]如果在半導(dǎo)體主體中產(chǎn)生溝槽的期間去除第二輔助層，就特別能夠?qū)崿F(xiàn)該步驟。例如，當(dāng)對第二輔助層使用這樣的材料時，即能夠使用和半導(dǎo)體主體使用的相同的蝕刻介質(zhì)蝕刻該材料，在將溝槽蝕刻到半導(dǎo)體主體中的期間去除第二輔助層是可行，且無額外費用。特別地，在該情況下，由不同材料產(chǎn)生的第一輔助層能夠作為溝槽蝕刻工藝的掩模。
[0014]半導(dǎo)體器件的例示性實施例包括以下結(jié)構(gòu)性特征:具有一表面的半導(dǎo)體主體；在半導(dǎo)體主體中的切口，其中切口在垂直于所述表面的方向上從半導(dǎo)體主體的表面延伸到半導(dǎo)體主體中，并且其中該切口具有基部以及至少一個側(cè)壁；在半導(dǎo)體主體的表面上和切口中的層，其中該層形成切口上方的井，該井具有井基部以及至少一個井側(cè)壁，其中該至少一個井側(cè)壁相對于半導(dǎo)體主體的表面形成20° -80°范圍中的角度α，并且其中，該層具有至少一個邊緣22,所述至少一個邊緣從井邊緣開始在半導(dǎo)體主體的表面的方向上延伸。
[0015]在半導(dǎo)體主體的表面處的層以自對準方式通過側(cè)壁的角度α形成尺寸，并且僅具有非常小的公差范圍。
[0016]具體地，因而可能提供一種半導(dǎo)體元件，其中該層覆蓋半導(dǎo)體主體的從切口的側(cè)壁延伸經(jīng)過從50nm-150nm范圍內(nèi)的距離x的表面。
[0017]半導(dǎo)體器件的一個例示性實施例能夠提供將在半導(dǎo)體主體中形成的溝槽，該溝槽具有至少一個溝槽側(cè)壁，所述至少一個溝槽側(cè)壁從所述層的邊緣開始延伸到半導(dǎo)體主體中。
[0018]在該變型中，該層能夠被用作用于溝槽蝕刻、或后續(xù)方法步驟(諸如植入)的掩模層，其使得能夠?qū)崿F(xiàn)非常精確的特征尺寸，特別是在切口與產(chǎn)生的溝槽之間的非常精確且非常小的距離。
[0019]根據(jù)另一實施例，一種在半導(dǎo)體主體中產(chǎn)生接觸開口的方法包括:在半導(dǎo)體主體的主表面上形成多個自對準結(jié)構(gòu)，每個自對準結(jié)構(gòu)均填充在半導(dǎo)體主體中形成的溝槽并且鄰近具有彼此面對的間隔隔開側(cè)壁的、在主表面上方延伸并且延伸到主表面上的自對準結(jié)構(gòu)；在自對準結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成間隔件層；以及在間隔件層位于自對準結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上的同時，在半導(dǎo)體主體中在相鄰的自對準結(jié)構(gòu)之間形成開口，以便每個開口均具有一定寬度以及到相鄰溝槽的側(cè)壁的距離，其對應(yīng)于間隔件層的厚度。
[0020]根據(jù)一種在半導(dǎo)體主體上產(chǎn)生自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法的實施例，該方法包括:形成多個溝槽，所述多個溝槽從半導(dǎo)體主體的主表面延伸到半導(dǎo)體主體中；在溝槽的下部部分中形成與半導(dǎo)體主體絕緣的導(dǎo)電板；在主表面上以及在溝槽的導(dǎo)電板上形成第一材料，第一材料具有在溝槽上的凹入?yún)^(qū)域；以第二材料填充第一材料的凹入?yún)^(qū)域；在第一材料中形成開口，所述開口在半導(dǎo)體主體的處于相鄰溝槽之間的島區(qū)(island region,絕緣區(qū))上延伸至所述主表面，以形成多個間隔隔開的自對準結(jié)構(gòu)，其中包括第一材料的凹入?yún)^(qū)域中的第二材料；在半導(dǎo)體主體中在相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間形成凹槽；以及以具有不同于第一和第二材料的蝕刻選擇性的材料填充相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間的凹槽和開放間隙。
[0021]閱讀下文的詳細說明和觀察附圖后，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白其他的特征和優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]附圖的元件未必相對彼此成比例。類似的參考標號指示相應(yīng)的類似部分。能夠組合各個示出實施例的特征，除非其彼此排斥。在附圖中描繪了這些實施例，并且在其后的說明中詳述這些實施例。
[0023]圖1在示意性截面圖1A-圖1E示出用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)元件的方法的單獨、例示性方法步驟。
[0024]圖2示出用于產(chǎn)生結(jié)構(gòu)元件的方法中的進一步方法步驟的示意性截面圖。
[0025]圖3示出具有自對準結(jié)構(gòu)元件的例示性半導(dǎo)體器件的選段的示意性截面圖。
[0026]圖4示出柵溝功率晶體管的選段的示意性截面圖。
[0027]圖5在示意性截面圖5A-圖5C中示出用于在半導(dǎo)體主體中產(chǎn)生接觸開口的方法的單獨、例示性方法步驟。
[0028]圖6在示意性截面圖5A-圖5H中示出用于在半導(dǎo)體主體上產(chǎn)生自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法的單獨、例示性方法步驟。
【具體實施方式】
[0029]下文參考附圖，更詳細地解釋例示性實施例。然而，本發(fā)明不限于特別描述的實施例，而是能夠以適當(dāng)方式改進和改變。以下步驟也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，即為了實現(xiàn)進一步實施例，將一個實施例的單獨特征和特征組合與另一實施例的特征和特征組合適當(dāng)?shù)亟M合。
[0030]圖1A示出具有第一表面11的半導(dǎo)體主體10。能夠由任何已知的半導(dǎo)體材料，特別是能夠由硅產(chǎn)生半導(dǎo)體主體10。取決于應(yīng)用，半導(dǎo)體主體10能夠進行η摻雜或P摻雜。具體地，半導(dǎo)體主體10也能夠包括其上沉積有外延層的半導(dǎo)體襯底，其中能夠不同地摻雜半導(dǎo)體襯底和外延層。然后，外延層能夠具有表面11。對于半導(dǎo)體主體10在功率半導(dǎo)體器件中的例示性使用，也就是說在能夠在兩個電極之間存在高達幾百甚至幾千伏特的電壓的半導(dǎo)體器件中，該半導(dǎo)體主體10通常由高度摻雜的半導(dǎo)體襯底和其上沉積的輕微摻雜的外延層組成。
[0031]圖1B示出在半導(dǎo)體10的表面11處產(chǎn)生的切口 12。在該情況下，切口 12在垂直于表面11的方向上從半導(dǎo)體主體10的表面11延伸到半導(dǎo)體主體10中。切口具有基部13和側(cè)壁14。
[0032]切口 12可具有從幾納米至幾微米深度，所述切口可以為以拉長方式延伸到半導(dǎo)體主體10中的溝槽，或者可以為半導(dǎo)體主體10中的點凹陷，其中在平面圖中，該點凹陷的形式例如可以為圓形、方形或六邊形。也能夠在切口 12中形成半導(dǎo)體器件的其他功能性元件。作為例子，例如，可在切口 12中產(chǎn)生在功率半導(dǎo)體器件中出現(xiàn)的電極。在這些情況下，作為例子，在切口 12中形成通道控制電極(柵電極)。另外，甚至也能夠在切口 12中產(chǎn)生其他電極，諸如場板。
[0033]圖1C示出在表面11上并且在切口 12中產(chǎn)生第一輔助層15后的結(jié)構(gòu)。在該情況下，第一輔助層15本身形成在切口 12上的井16，其中井16具有井基部17和井側(cè)壁
18。在該情況下，側(cè)壁18相對于半導(dǎo)體主體10的表面11形成角度α。角度α可具有在20° -80°范圍中的值。
[0034]在該情況下，第一輔助層15由與半導(dǎo)體主體10的材料不同的材料產(chǎn)生。作為例子，第一輔助層15的材料可以為電介質(zhì)。具體地，在該情況下，例如氧化物(如SiO2)是適合的。
[0035]在該情況下，以這樣的方式實現(xiàn)生產(chǎn)，即在切口 12上形成井16，并且建立期望角度α。在該情況下，井側(cè)壁18在切口 12的側(cè)壁14的邊緣上，以及在半導(dǎo)體主體10的表面11的限定距離X上延伸。例如，距離X由角度α限定，并且可以在50nm與150nm之間。在該情況下，距離X也取決于輔助層15的層厚度。在該情況下，例如，典型的層厚度在IOOnm至500nm的范圍內(nèi)。
[0036]例如，第一輔助層15可以直接在基部13處或者在切口 12中已存在的功能性元件上(諸如在已提及的柵電極上)于切口 12中產(chǎn)生。
[0037]例如，第一輔助層15可以通過HDP (高濃度等離子體)工藝產(chǎn)生。該工藝是氣相沉積方法和其中去除材料(特別是去除在邊緣處的材料)的濺射方法的組合。通過該HDP工藝，能夠通過設(shè)置濺射功率和沉積率以特別簡單的方式形成具有角度α的傾斜井側(cè)壁18。例如，典型的濺射功率值為大約1000瓦特。在該情況下,例如,存在的表面以砷處理約82秒、以氧處理約234秒，或者以SiH4處理約100秒。
[0038]圖1D示出在井16中產(chǎn)生的第二輔助層20。在該情況下，可以首先在井基部17、井側(cè)壁18上的全部面積上以及在第一輔助層15的表面處產(chǎn)生第二輔助層20。例如，這能夠通過氣相沉積與第一輔助層15的材料不同的材料的工藝完成。作為例子，摻雜或未摻雜的多晶硅或氮化物(諸如氮化硅)適合作為第二輔助層20的材料。
[0039]在全部面積上的該沉積之后，從第一輔助層15的表面去除第二輔助層20，以便第二輔助層20僅保留在井16中。例如，能夠通過化學(xué)機械拋光法(CMP法)實現(xiàn)從第一輔助層15的表面去除第二輔助層20。在該情況下，在第一方法步驟中，機械地(例如，諸如通過磨光和研磨)將第二輔助層20去除到剛好在第一輔助層15的表面上的程度。在CMP期間的進一步方法步驟中，然后，最后通過機械蝕刻步驟完全從第一輔助層20的表面去除第二輔助層20，其結(jié)果是第一輔助層15和保留在井16中的第二輔助層20的公共表面21在相同表面水平處形成，并且第一輔助層15和第二輔助層20之間的過渡在表面21處的井邊緣23處出現(xiàn)。在該情況下，第一輔助層15的表面能夠起蝕刻終止的作用。作為替換方式，也能夠通過等向蝕刻法去除第二輔助層20。
[0040]剩余的第二輔助層20僅能夠部分填充井16 (如圖所示)，或者井16能夠完全由第二輔助層20填充。在該情況下，圖1D中所示的公共表面21將在整個井16上連續(xù)形成。
[0041]圖1E示出選擇性地從第一輔助層15去除未被第二輔助層20覆蓋的區(qū)域的情況。優(yōu)選地，通過選擇性相對于第二輔助層20的材料蝕刻第一輔助層15的材料來實現(xiàn)該選擇性去除。在該情況下，應(yīng)將該選擇性理解為是指兩種不同材料的蝕刻率的關(guān)系為至少10:1的比率。在該情況下，通過等向蝕刻法，能夠在朝著半導(dǎo)體主體表面11的方向上，幾乎垂直地在表面21的井邊緣23處、并且在從第一輔助層15到第二輔助層20的過渡處蝕刻第一輔助層15。這產(chǎn)生這樣的結(jié)構(gòu)元件，其由第一輔助層15和第二輔助層20組成并且具有邊緣22，該邊緣以這樣的方式延伸，即在朝著半導(dǎo)體主體10的表面11的方向上從表面21的井邊緣23延伸。由于第二輔助層20的腐蝕，邊緣22也可在井邊緣23處具有稍微圓形的形式，以便第二輔助層20和邊緣22之間的井邊緣23處的邊緣不形成90°的角度β，而是形成較小的角度β，通常角度β在從45°至90°的范圍內(nèi)，特別是75°與80°之間的范圍內(nèi)。在圖1E'中示出井邊緣23處的圓形邊緣的選段圖。
[0042]圖2示出本方法的實施例，其中，在產(chǎn)生第一輔助層15之前，在半導(dǎo)體主體10的表面11上以及在切口 12中產(chǎn)生連續(xù)保護層25，以便表面11處的關(guān)于切口 12的側(cè)壁14的邊緣被保護層25覆蓋。結(jié)果，在沉積第一輔助層15的例示性HDP工藝期間，半導(dǎo)體主體10的該邊緣受到保護，使其不會由于HDP工藝的濺射效應(yīng)而被去除。
[0043]圖3示出本方法的例示性實施例，其中在半導(dǎo)體主體10中產(chǎn)生溝槽30，其中層15作為掩模層。在該情況下，能夠通過各向異性蝕刻工藝產(chǎn)生溝槽30，其中，在例示性硅半導(dǎo)體主體10以及多晶硅作為第二輔助層20的材料的情況下，同樣地伴隨第二輔助層20的蝕刻并且因而以溝槽30的各向異性蝕刻去除所述第二輔助層，以便不覆蓋井基部17和井側(cè)壁18。
[0044]圖4示出具有作為切口 12的柵溝的半導(dǎo)體器件的例子。在柵溝12中的下部區(qū)域中形成場電極36，所述場電極通過場電介質(zhì)37與半導(dǎo)體主體10絕緣。通道控制電極35以與場電極36絕緣的方式布置在柵溝12的上部區(qū)域中。通道控制電極35還通過柵極電介質(zhì)41 (例如SiO2柵極電介質(zhì))與在半導(dǎo)體主體10中形成的通道區(qū)域38絕緣。柵極電介質(zhì)41被實施化為比場電介質(zhì)37薄。通道區(qū)域38沿著在半導(dǎo)體主體10中形成的源區(qū)域39與鄰近場電極36的漏區(qū)域40之間的柵溝12設(shè)置。層15被布置在通道控制電極35上的柵溝12中，層15在柵溝12上形成井16。在該情況下，井16具有井基部17和井側(cè)壁18，所述井側(cè)壁相對于半導(dǎo)體主體10的表面11形成20° -80°范圍，特別是約40° -45°范圍內(nèi)的角度α。層15被邊緣22限定。邊緣22以這樣的方式延伸，即在朝著半導(dǎo)體主體10的表面11的方向上從井邊緣23開始延伸。層15從柵溝12的側(cè)壁開始，覆蓋半導(dǎo)體主體10的表面11 一定距離X,例如在50nm-150nm的范圍內(nèi)。
[0045]如關(guān)于圖4的例子中所示，在半導(dǎo)體器件中，能夠在半導(dǎo)體主體10中形成溝槽30。在該情況下，溝槽30具有以從層15的邊緣22開始的方式延伸到半導(dǎo)體主體10中的溝槽側(cè)壁42。能夠在溝槽30中布置用于源區(qū)域39和通道區(qū)域38的公共連接電極。[0046]示出為圖4中的選段的半導(dǎo)體器件的例示性實施例為MOS場效應(yīng)晶體管，其用于在源極與漏極之間提供約20伏特至幾百伏特的電壓的應(yīng)用。
[0047]能夠通過上述方法產(chǎn)生層15，并且該層作為產(chǎn)生接觸孔溝槽30的掩模層。該自對準層15使得接觸孔溝槽30能夠具有離柵溝槽12非常小的間隔。結(jié)果，可能明顯地降低間距，也就是說相較于之前的距離，以平行方式布置的兩個柵溝槽12之間的距離。作為例子，上述解決方案展示了約950nm的間距，其由這樣的事實導(dǎo)致，即用于源/通道區(qū)域連接的接觸孔必須容納在兩個柵溝槽之間。由于自對準掩模層15，間距例如能夠縮小至750nm。因此，MOSFET的通道也能夠被設(shè)計地更短，因為場不會穿透入通道區(qū)域到如此程度。此外，能夠在用于產(chǎn)生柵溝槽晶體管的現(xiàn)有方法中實施用于產(chǎn)生該結(jié)構(gòu)元件的提出方法步驟，而不需要大的額外支出。
[0048]能夠使用下文所述的自對準工藝進一步降低或優(yōu)化鄰近單元之間的距離。關(guān)于圖5A-圖5C描述該自對準工藝。
[0049]在圖5A中，其示出已執(zhí)行幾個加工步驟以形成自對準臺面結(jié)構(gòu)102后的半導(dǎo)體主體100，諸如上文所述的類型。溝槽104從主體100的第一主表面106延伸到半導(dǎo)體主體100中。然后，執(zhí)行HDP沉積步驟(例如本文之前描述的)，從而在半導(dǎo)體主體100上形成HDP層108并且填充溝槽104。然后，沉積碳或任何其他適當(dāng)?shù)牟牧?10，從而填充具有與溝槽104的形狀相對應(yīng)的井或凹入?yún)^(qū)域的HDP輪廓。例如，使用深蝕刻(etch back)和/或CMP工藝去除過多填充材料110，并在HDP材料108上終止。然后，在相鄰溝槽104之間的HDP材料108中形成開口 112，從而產(chǎn)生自對準HDP臺面結(jié)構(gòu)102。
[0050]取決于使用的蝕刻工藝，HDP臺面結(jié)構(gòu)102的側(cè)壁114可以是漸縮或非漸縮的。相鄰HDP臺面結(jié)構(gòu)102之間的距離dl確定相鄰裝置單元之間的間隔。所述裝置單元部分地形成在溝槽104中，例如，柵極和柵極電介質(zhì)能夠在溝槽104中形成(例如上文參考圖4所述的)，并且能夠在半導(dǎo)體主體100在相鄰溝槽104之間的島區(qū)116中形成所述裝置的主體和源區(qū)域。隨后加工半導(dǎo)體主體島區(qū)116，以形成所述裝置。
[0051]該加工包括在半導(dǎo)體島區(qū)116中形成接觸開口 122，以及通過接觸開口 122在島區(qū)116中注入摻雜物。為了抑制接觸開口 122中的離子注入和已注入?yún)^(qū)域(例如主體)或溝槽偵_ 118的內(nèi)襯氧化物的相互作用，接觸開口 122與相鄰溝槽104的側(cè)壁118之間的最小距離d2應(yīng)足夠大(例如，約50-100nm)。否則，電參數(shù)能夠改變并且惡化裝置品質(zhì)。另一方面，為了避免高電阻或填充問題(空隙)，接觸開口 122不應(yīng)太窄，例如<70nm。
[0052]圖5B示出在執(zhí)行TEOS (原硅酸四乙酯)或碳沉積工藝以在半導(dǎo)體主體100和HDP臺面結(jié)構(gòu)102上形成TEOS/碳間隔件層120之后的半導(dǎo)體主體100。該TEOS/碳間隔件層120的厚度確定了相鄰溝槽104之間的半導(dǎo)體主體100的島區(qū)116中的接觸開口 122的寬度w，以及接觸開口 122與相鄰溝槽104的側(cè)壁118之間的距離d2。
[0053]無論相鄰臺面102之間的實際距離dl如何，都可預(yù)先確定TEOS/碳間隔件層120的厚度。在一個實施例中，基于對接觸開口 122的寬度w的具體假設(shè)，例如假設(shè)寬的接觸開口，來選擇TEOS/碳間隔件層120的厚度。在另一個實施例中，基于相鄰HDP臺面結(jié)構(gòu)102之間的測量距離來確定TEOS/碳間隔件層120的厚度。
[0054]例如，能夠使用SEM (掃描電子顯微鏡法)或任何其他適當(dāng)?shù)碾娮语@微技術(shù)測量相鄰HDP臺面102之間的距離。能夠在晶片上的幾個點上(例如，中心、邊緣等等)進行該測量，以解決晶片上的變化。能夠?qū)y量值的平均值與用于相鄰HDP臺面結(jié)構(gòu)102之間的距離的目標值比較。通常，(經(jīng)測量)平均值大于目標值。該差異代表了為了滿足目標值后加工TEOS/碳間隔件層120所需的厚度。為了實現(xiàn)更高的均勻性，能夠考慮HDP沉積、蝕刻和TEOS/碳沉積的典型均勻性特征。
[0055]可在閉環(huán)環(huán)境中執(zhí)行TEOS/碳沉積工藝。這樣做提供對層厚度的高精確度控制，從而在半導(dǎo)體主體島區(qū)116中產(chǎn)生高度精確的接觸開口寬度W，以及在接觸開口 122與相鄰溝槽104的側(cè)壁118之間產(chǎn)生高度精確的距離d2。當(dāng)提供這些關(guān)鍵參數(shù)的精確控制時，能夠優(yōu)化單元間的間隔。也能夠在TEOS/碳層沉積工藝期間使用可變時間，以實現(xiàn)甚至更精確控制。
[0056]圖5C示出在半導(dǎo)體主體100的島區(qū)116中形成接觸開口 122之后的半導(dǎo)體主體100。如上所述，基于TEOS/碳間隔件層120的厚度確定接觸開口 122的寬度w以及每個接觸開口 122與相鄰溝槽104的側(cè)壁118之間的距離d2。去除在半導(dǎo)體主體100的第一主表面106上設(shè)置的TEOS/碳間隔件層120的底部部分，以便能夠在島區(qū)116中形成接觸開口 122。使用各向異性蝕刻工藝，以便形成具有期望寬度w和溝槽側(cè)壁間隔d2的接觸開口122。能夠可選地去除TEOS/碳間隔件層120。通過離子注入形成源區(qū)域(以及主體區(qū)域，如果之前未形成的話)。為了該目標，通過接觸開口 122將適當(dāng)導(dǎo)電性的摻雜物注入半導(dǎo)體主體島區(qū)116中。然后，以導(dǎo)電材料填充接觸開口 122，從而向源極和主體區(qū)域提供電接觸。為了易于圖示說明，在圖5A-圖5C中未示出源極、主體和相應(yīng)的接觸部。
[0057]圖5A-圖5C中所示的自對準工藝實施例能夠被用于相對小尺寸的技術(shù)，例如間距?400-1500nm且臺面寬度?IOO-1OOOnm的技術(shù)。這些尺寸當(dāng)然取決于使用的具體半導(dǎo)體技術(shù)。如果接觸部注入使用非常高的能量，即使該技術(shù)使用更大尺寸，也能夠使用該窄化程序來避免對電性能的橫向離散影響。
[0058]圖6A-圖6H示出在用于形成自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法的不同步驟期間半導(dǎo)體主體200的截面圖。圖6A示出將溝槽202蝕刻到主體200中之后的半導(dǎo)體主體200，場氧化物204沿溝槽202的側(cè)壁203和底部205形成，溝槽202被填充導(dǎo)電材料，諸如多晶硅，并且深蝕刻該導(dǎo)電材料以在溝槽202的下部部分中形成場板206。在圖中，場板206被標有‘S’，以指示能夠?qū)⒃搱霭?06連接至源極電勢。
[0059]圖6B示出從溝槽202的上部部分去除場氧化物204的HF工藝之后的半導(dǎo)體主體200。場氧化物204保持處于溝槽202的下部部分中，以便將場板206與周圍半導(dǎo)體材料絕緣。能夠在該點處執(zhí)行可選的源極和主體注入以形成源極和主體區(qū)域，例如通過以下步驟:用抗蝕劑填充溝槽202，將抗蝕劑深蝕刻至半導(dǎo)體主體200的主表面201，以及將適當(dāng)導(dǎo)電性的摻雜物注入半導(dǎo)體主體200中。否則，能夠更晚或更早形成源極和/或主體區(qū)域。
[0060]圖6C示出例如按上文所述的那樣執(zhí)行HDP沉積以便在半導(dǎo)體主體200上和溝槽202中形成HDP層208之后的半導(dǎo)體主體200。場板206在溝槽202中深深地凹入，以便隨后能夠在場板206上的溝槽202中形成柵極導(dǎo)體(如圖6E中所示)。該深凹入產(chǎn)生這樣的HDP輪廓，該輪廓更清晰并且允許更寬的工藝窗口，以及允許對隨后工藝偏差(諸如隨后的凹槽蝕刻)的更大公差(如圖6E中所示)。
[0061]圖6D示出沉積碳‘C’以填充HDP輪廓之后的半導(dǎo)體主體200，該HDP輪廓具有相應(yīng)于溝槽202的形狀以及場板206的凹入深度的井或凹入?yún)^(qū)域。例如使用深蝕刻和/或CMP工藝去除過多的碳，并在HDP材料上終止，以在井中或HDP層208的凹入?yún)^(qū)域中形成碳塞210。
[0062]圖6E示出在溝槽202之間的半導(dǎo)體主體200的島區(qū)214中形成凹槽212之后的半導(dǎo)體主體200。使用各向異性蝕刻工藝，以去除針對碳材料選擇的HDP材料，從而導(dǎo)致自對準且間隔隔開HDP/碳結(jié)構(gòu)216。自對準HDP/碳結(jié)構(gòu)21
[0063]6彼此以敞開間隙‘g’彼此間隔隔開，并且依據(jù)使用的蝕刻工藝能夠具有漸縮或非漸縮側(cè)壁218。如上文參考圖5B所述的，為了進一步窄化HDP/碳結(jié)構(gòu)216之間的敞開間隙‘g’，能夠在蝕刻HDP層208之前，在半導(dǎo)體主體200和HDP/碳結(jié)構(gòu)216上沉積可選的間隔件層(圖6E中未示出)。對于更寬的單元，能夠在邊緣區(qū)域中的HDP層208上形成抗蝕劑層220，以防止去除邊緣區(qū)域中的HDP層208。然后，通過相鄰HDP/碳結(jié)構(gòu)216之間的敞開間隙‘g’，在溝槽202之間將凹槽212蝕刻到半導(dǎo)體主體島區(qū)214中?？蛇x地，能夠在蝕刻凹槽212以后以及填充凹槽212之前完成源極/主體和接觸部注入。
[0064]圖6F示出以具有與HDP材料208和碳材料210不同的蝕刻選擇性的氮化物或其他材料222填充凹槽212之后的半導(dǎo)體主體200。使用深蝕刻和/或CMP工藝來去除過多的凹槽填充材料222，并在碳材料210上終止。
[0065]圖6G示出例如通過02等離子蝕刻從溝槽202去除針對凹槽填充材料222選擇的自對準HDP/碳結(jié)構(gòu)216之后的半導(dǎo)體主體200。也能夠例如通過濕化學(xué)蝕刻(HF)去除凹槽填充材料222的側(cè)壁上的任何剩余HDP殘余物223，并且在溝槽202的上部部分中沿溝槽側(cè)壁203形成柵氧化物224。場氧化物204和場板206保持在溝槽202的下部部分中。在去除HDP/碳結(jié)構(gòu)216之后，凹槽填充材料222也殘留。
[0066]圖6H示出在溝槽202中以及在半導(dǎo)體主體200上沉積柵導(dǎo)體材料226 (諸如多晶硅)之后的半導(dǎo)體主體200 (如虛線所示)。使用深蝕刻和/或CMP工藝來去除過多柵導(dǎo)體材料，從而在溝槽202中產(chǎn)生柵導(dǎo)體228。柵導(dǎo)體228被設(shè)置在溝槽202中的場板206上，并且通過場氧化物204與場板206豎直地間隔隔開以及通過柵氧化物224與半導(dǎo)體主體200橫向間隔隔開?？蓤?zhí)行隨后的傳統(tǒng)加工步驟，諸如沉積絕緣氧化物(如BPSG、CMP)或深蝕刻塞臺面、去除塞、填充金屬、源極/主體注入、接觸注入等等。如上所述，隨后可去除凹槽填充材料222，以在半導(dǎo)體主體200中形成源極和/或主體區(qū)域以及相應(yīng)的接觸結(jié)構(gòu)。
[0067]使用諸如“在...之下”、“之下”、“下部”、“在...之上”、“上部”等等的空間相對術(shù)語以簡化說明，從而解釋一個元件相對于第二元件的定位。除了與圖中所示的那些不同的定向之外，這些術(shù)語還旨在包含裝置的不同定向。此外，還使用諸如“第一”、“第二”等等的術(shù)語以描述各種元件、區(qū)域、部分等等，并且也不旨在是限制性的。在整個說明中，相同的術(shù)語都表示相同元件。
[0068]本文使用的術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“由...組成”等等為開放式術(shù)語，其表示存在所述的元件或特征，但是不排除另外的元件或特征。除非文中另外明確指出，否則冠詞“一”、“一個”以及“該”旨在包括復(fù)數(shù)和單數(shù)。
[0069]應(yīng)理解，除非另外明確指出，本文所述的各種實施例的特征可彼此組合。
[0070]雖然本文已示出和描述了特定實施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可以用多種可替換和/或等效實施來替換所示和所述的特定實施例。本應(yīng)用旨在涵蓋本文所討論的特定實施例的任何修改或變型。因此，本發(fā)明旨在僅由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種產(chǎn)生半導(dǎo)體主體中的接觸開口的方法，所述方法包括: 在半導(dǎo)體主體的主表面上形成多個自對準結(jié)構(gòu)，每個自對準結(jié)構(gòu)均填充在所述半導(dǎo)體主體中形成的溝槽并且在所述主表面上方延伸并延伸到所述主表面上，所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)具有彼此面對的間隔開的側(cè)壁； 在所述自對準結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成間隔件層；以及 在所述間隔件層位于所述自對準結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁上的同時，在所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間，在所述半導(dǎo)體主體中形成開口，以便每個開口均具有一寬度并具有到鄰近溝槽的側(cè)壁的一距離，其與所述間隔件層的厚度對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述半導(dǎo)體主體的所述主表面上形成所述自對準結(jié)構(gòu)包括: 形成從所述半導(dǎo)體主體的所述主表面延伸到所述半導(dǎo)體主體中的多個溝槽； 在所述主表面上以及在 所述溝槽中形成第一層，所述第一層在所述溝槽之上具有凹入?yún)^(qū)域； 在所述第一層上形成第二層，所述第二層填充所述第一層的凹入?yún)^(qū)域；以及在所述第一和第二層中形成開口，所述開口在所述半導(dǎo)體主體的處于所述溝槽中的相鄰溝槽之間的島區(qū)之上延伸至所述主表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一層通過HDP沉積形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二層包括碳。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述間隔件層通過TEOS沉積形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述間隔件層包括碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述自對準結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁漸縮。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進一步基于在所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間在所述半導(dǎo)體主體中形成的開口的預(yù)定寬度來確定所述間隔件層的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在形成所述間隔件層之前，測量所述自對準結(jié)構(gòu)中相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間的距離；以及 基于所測量的距離來確定所述間隔件層的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，通過掃描電子顯微鏡方法來測量所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間的距離。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述半導(dǎo)體主體為半導(dǎo)體晶片的部分，并且在形成所述間隔件層之前，在所述晶片上的不同點處測量相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間的多個距離。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括: 計算所述多個距離的測量值的平均值；以及 基于所計算的平均值來確定所述間隔件層的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述間隔件層的厚度與所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間的距離的所計算平均值和目標值之間的差相對應(yīng)。
14.一種產(chǎn)生半導(dǎo)體主體上的自對準接觸結(jié)構(gòu)的方法，所述方法包括: 形成從半導(dǎo)體主體的主表面延伸至所述半導(dǎo)體主體中的多個溝槽； 在所述溝槽的下部部分中形成與所述半導(dǎo)體主體絕緣的導(dǎo)電板； 在所述主表面上以及在所述溝槽中的所述導(dǎo)電板上形成第一材料，所述第一材料具有在所述溝槽上方的凹入?yún)^(qū)域； 以第二材料填充所述第一材料的所述凹入?yún)^(qū)域； 在所述第一材料中形成開口，所述開口在所述半導(dǎo)體主體的處于所述溝槽中的相鄰溝槽之間的島區(qū)上方延伸至所述主表面，從而形成多個間隔隔開的自對準結(jié)構(gòu)，所述自對準結(jié)構(gòu)包括在所述第一材料的所述凹入?yún)^(qū)域中的所述第二材料； 在所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間在所述半導(dǎo)體主體中形成凹槽；以及 以具有與所述第一材料和所述第二材料不同的蝕刻選擇性的材料填充所述凹槽和所述自對準結(jié)構(gòu)中的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間的敞開間隙。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第一材料由HDP沉積形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述第二材料包含碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括針對填充所述凹槽和所述敞開間隙的材料而選擇性地去除所述自對準結(jié)構(gòu)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述溝槽的上部部分中形成柵極導(dǎo)體，所述柵極導(dǎo)體與所述半導(dǎo)體主體和所述場板絕緣。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括在所述半導(dǎo)體主體中形成所述凹槽之前，在所述自對準結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成間隔件層，并且其中，在所述間隔件層處于所述自對準結(jié)構(gòu)的所述側(cè)壁上的同時，通過在所述半導(dǎo)體主體中在所述自對準結(jié)構(gòu)的相鄰自對準結(jié)構(gòu)之間形成開口來在所述半導(dǎo)體主體中形成所述凹槽，以便每個開口均具有一寬度并具有到鄰近溝槽的一距離，其與所述間隔件的厚度對應(yīng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，填充所述凹槽和所述敞開間隙的所述材料包括氮化物。
【文檔編號】H01L21/768GK103579095SQ201310187935
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月27日
【發(fā)明者】馬丁·佩爾茨爾, 海莫·霍費爾 申請人:英飛凌科技奧地利有限公司