用于场效晶体管的自对准栅极结构制造技术

本发明专利技术揭示一种场效晶体管，其具有：衬底，其拥有外延层；若干基极区，其从所述外延层的顶部延伸到所述外延层中；绝缘区，其具有若干侧壁且在所述衬底的顶部上的两个基极区之间延伸；及多晶硅栅极结构，其覆盖包括所述侧壁的所述绝缘区，其中有效栅极是由在所述基极区上覆盖侧壁的多晶硅的一部分形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于场效晶体管的自对准栅极结构相关申请案的交叉参考本申请案主张2011年12月14日申请的题为“用于场效晶体管的自对准栅极结构(SELF-ALIGNED GATE STRUCTURE FOR FIELD EFFECT TRANSISTOR) ” 的第 61/570，395 号美国临时申请案的权益，所述临时申请案的全文并入本文中。
本专利技术涉及场效晶体管，特定来说涉及栅极结构及用于形成此栅极作为自对准栅极的方法。
技术介绍
与集成电路中的横向晶体管相比，功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)一般用于处理高功率电平。图9展示典型MOSFET，其使用垂直扩散MOSFET结构，也称为双扩散 MOSFET 结构(DM0S 或 VDM0S)。如展示，举例来说，在图9中，在N+衬底915上，形成有N-外延层，所述N-外延层的厚度及掺杂一般决定装置的额定电压。从顶部到外延层910中，形成有N+掺杂左源极区及右源极区930，其被形成P基极的P掺杂区920围绕。P基极可具有围绕P基极920的外扩散区域925。源极接触件960 —般接触裸片表面上的两个区930及920，且其一般是通过连接左源极区及右源极区两者的金属层形成。绝缘层950 (其通常为二氧化硅或任何其它适合材料)使覆盖P基 极区920及外扩散区域925的一部分的多晶硅栅极940绝缘。栅极940连接到通常由另一金属层形成的栅极接触件970。此垂直晶体管的底侧具有形成漏极接触件980的另一金属层905。概括来说，图9展示MOSFET的典型基本单元，其可非常小且包含共同漏极、共同栅极及两个源极区及两个沟道。其它类似单元可用于垂直功率MOSFET中。多个此类单元一般可并行连接以形成功率M0SFET。在导通状态中，沟道在被栅极覆盖的区920及925的区域内形成，从表面分别到达区920及925中。因此，电流可如由水平箭头所指示流入漏极区，其基本上在两个区925之间从外延层910的顶部向下延伸到衬底915。单元结构必须提供足够宽度d的栅极940以容许此电流变成流到漏极侧的垂直电流，如由垂直箭头所指示。归因于装置的整体结构，这些结构具有相对高的栅极电容，特定来说具有相对高的栅极-漏极电容。为了减小漏极电容，如在Gregory Dix等人的共同待决美国申请案13/288，181 “垂直 DMOS-场效晶体管(Vertical DMOS-FIELD EFFECT TRANSISTOR) ” 中所揭示般可提供分离栅极，所述申请案以引用的方式并入本文中。然而，即使是此结构，其在沟道上也可具有两个栅极，所述两个栅极仍与漏极重叠而造成明显栅极-漏极电容。
技术实现思路
根据一实施例，一种用于制造场效晶体管的方法可包含:提供堆叠，所述堆叠包含衬底及沉积在所述衬底上的外延层、在所述外延层的顶部上的多层绝缘层，及在所述绝缘层的顶部上的第一栅极层；图案化所述堆叠以提供直到所述多层绝缘层的最低层的开口 ；植入基极区；沉积第二栅极层，所述第二栅极层覆盖所述开口及所述第一栅极层；及执行直到所述多层绝缘层的所述最低层的蚀刻，使得在所述开口的各侧上的间隔件保留并且形成所述场效晶体管的相应栅极结构。根据进一步实施例，所述多层绝缘层可包含:在所述衬底的顶部上的第一氧化物层；在所述第一氧化物层的顶部上的氮化物层；在所述氮化物层的顶部上的第二氧化物层。根据进一步实施例，所述第一层可为栅极氧化物。根据进一步实施例，所述多层绝缘层的各层可具有不同厚度。根据进一步实施例，栅极氧化物层可具有约250 A的厚度，氮化物层可具有约400 A的厚度，厚氧化物层可具有约2500 A的厚度，且第一多晶硅层可具有约1500 A的厚度。根据进一步实施例，第二多晶硅层可具有约2500 A的厚度。根据进一步实施例，在邻近开口中的两个邻近栅极结构可通过所述第一多晶硅层桥接。根据进一步实施例，所述方法可进一步包含在所述基极区内形成自对准源极区的步骤。根据进一步实施例，所述多层绝缘层的厚度可经选择使得在所述第一多晶硅层与漏极区之间的电容被最小化。根据另一实施例，场效晶体管可包含:衬底，其包含外延层；若干基极区，其从所述外延层的顶部延伸到所述外延层中；绝缘区，其具有若干侧壁且在所述衬底的顶部上的两个基极区之间延伸；及多晶硅栅极结构，其覆盖包括所述侧壁的所述绝缘区，其中有效栅极通过在所述基极区上覆盖侧壁的多晶硅的一部分形成。根据所述场效晶体管的进一步实施例，所述绝缘区可包含多层绝缘结构，所述多层绝缘结构包含:在所述外延层的顶部上的第一氧化物层，在所述第一氧化物层的顶部上的氮化物层，在所述氮化物层的顶部上的第二氧化物层。根据所述场效晶体管的进一步实施例，所述多晶娃栅极结构可包含第一多晶娃层及第二多晶娃层，其中所述第一多晶娃层覆盖所述绝缘区，且所 述第二层包括覆盖所述侧壁且形成所述有效栅极的间隔件。根据所述场效晶体管的进一步实施例，所述第一层可为栅极氧化物。根据所述场效晶体管的进一步实施例，所述多层绝缘结构的各层可具有不同厚度。根据所述场效晶体管的进一步实施例，栅极氧化物层可具有约250 A的厚度，氮化物层可具有约400 A的厚度，厚氧化物层可具有约2500 A的厚度，且第一多晶硅层可具有约1500 A的厚度。根据所述场效晶体管的进一步实施例，第二多晶硅层可具有约2500 A的厚度。根据所述场效晶体管的进一步实施例，在邻近开口中的两个邻近栅极结构可通过多晶硅层桥接。根据所述场效晶体管的进一步实施例，所述场效晶体管可进一步包含在所述基极区内的自对准源极区。根据所述场效晶体管的进一步实施例，所述多层绝缘结构的厚度可经选择使得在所述第一多晶硅层与漏极区之间的电容被最小化。根据所述场效晶体管的进一步实施例，可在所述绝缘区下面形成漏极区。【附图说明】图1展示常规垂直DMOS晶体管的基本结构；图2到图7展示根据各种实施例的用于制造经改进垂直DMOS晶体管的各种步骤；图8展示实际实施例的截面图；图9及图10展示常规垂直DMOS晶体管。【具体实施方式】因此，需要具有经减小的栅极到漏极电容以改进装置性能的场效晶体管。根据各种实施例，可产生用于功率FET产品的栅极，其将通过使用间隔件式蚀刻界定自对准栅极而减小栅极到漏极电容。根据各种实施例的装置在功能上类似于STD功率FET，然而，所述栅极仅覆盖沟道(P基极)的薄氧化物区域，且在漏极区域上面的多晶硅具有较厚氧化物，从而减小所述电容。下文讨论一种用于形成间隔件栅极以减小FET装置的栅极到漏极电容的方法。通过减小栅极长度以仅覆盖装置的沟道部分，可在不需要先进光刻的情况下减小不必要的电容。这也消除制造工艺中关键的对准要求。图1展示在如参考图9讨论的常规晶体管中，当前结构的栅极的大部分与漏极重叠。如在Gregory Dix等人的共同待决美国申请案13/288，181 “垂直DMOS-场效晶体管(Vertical DMOS-FIELD EFFECT TRANSISTOR) ”中所讨论般，可使用的一个解决方案是如图1中所示将漏极上面的多晶硅栅极分离以减小到漏极的电容，所述申请案以引用的方式并入本文中。图10展示根据Rohan S.Braithwaite等人于2011年11月8日申请的题为“垂直DMOS-场效晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造场效晶体管的方法，其包含：提供堆叠，所述堆叠包含衬底及沉积在所述衬底上的外延层、在所述外延层的顶部上的多层绝缘层，及在所述绝缘层的顶部上的第一栅极层；图案化所述堆叠以提供直到所述多层绝缘层的最低层的开口；植入基极区；沉积第二栅极层，所述第二栅极层覆盖所述开口及所述第一栅极层；执行直到所述多层绝缘层的所述最低层的蚀刻，使得所述开口的各侧上的间隔件保留并且形成所述场效晶体管的相应栅极结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.12.14 US 61/570,395;2012.12.10 US 13/709,3421.一种用于制造场效晶体管的方法，其包含: 提供堆叠，所述堆叠包含衬底及沉积在所述衬底上的外延层、在所述外延层的顶部上的多层绝缘层，及在所述绝缘层的顶部上的第一栅极层； 图案化所述堆叠以提供直到所述多层绝缘层的最低层的开口； 植入基极区； 沉积第二栅极层，所述第二栅极层覆盖所述开口及所述第一栅极层； 执行直到所述多层绝缘层的所述最低层的蚀刻，使得所述开口的各侧上的间隔件保留并且形成所述场效晶体管的相应栅极结构。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多层绝缘层包含:在所述衬底的顶部上的第一氧化物层；在所述第一氧化物层的顶部上的氮化物层；在所述氮化物层的顶部上的第二氧化物层。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一层是栅极氧化物。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述多层绝缘层的各层具有不同厚度。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述栅极氧化物层具有约250A的厚度，所述氮化物层具有约400 A的厚度，所述厚氧化物层具有约2500 A的厚度，且所述第一多晶硅层具有约1500 A的厚度。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二多晶硅层具有约2500A的厚度。7.根据权利要求1所述的方法，其中在邻近开口中的两个邻近栅极结构通过所述第一多晶硅层桥接。8.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述基极区内形成自对准源极区的步骤。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述多层绝缘层的厚度经选择使得所述第一多晶硅层与漏极区之间的电容被最小化。10.一种场效晶体...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·迪克斯，哈罗德·克兰，罗德尼·施罗德，丹尼尔·J·格里姆，
申请(专利权)人：密克罗奇普技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US