沟槽型场效应晶体管及其形成方法技术

本发明专利技术提供了一种沟槽型场效应晶体管及其形成方法。通过对第一接触孔进行扩大，从而可制备出尺寸较大的接触插塞，以提升器件的EAS性能。并且，本发明专利技术是在扩大第一接触孔之前执行离子注入工艺而形成离子注入区，使得所形成的离子注入区的面积能够被控制在较小范围内，避免对阱区的浓度造成影响，同时也防止离子注入区过于靠近栅极沟槽而影响器件的开关特性。

Grooved field effect transistor and its forming method

【技术实现步骤摘要】
沟槽型场效应晶体管及其形成方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种沟槽型场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，对器件的性能要求也在不断的提升。针对沟槽型场效应晶体管（例如，屏蔽栅场效应晶体管）而言，如何进一步提高其EAS性能也一直是本领域重点关注的一个问题。具体而言，EAS（EnergyAvalancheStress），即，单脉冲雪崩能量，定义为单次雪崩状态下器件能够消耗的最大能量。在晶体管器件的工作过程中，源极和漏极会产生较大的电压尖峰，必须考虑器件的雪崩能量。EAS能力也是衡量晶体管器件的一个非常重要的参数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种沟槽型场效应晶体管及其形成方法，以改善器件的EAS性能。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种沟槽型场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底中形成有栅极沟槽，所述栅极沟槽中填充有栅电极，在所述栅极沟槽的侧边衬底中形成有阱区，以及在所述衬底的顶表面上形成有层间介质层；执行第一刻蚀工艺，以在所述层间介质层中形成第一接触孔，所述第一接触孔位于所述阱区的上方；执行离子注入工艺，以通过所述第一接触孔在所述阱区中形成离子注入区；执行第二刻蚀工艺，以使所述第一接触孔的开口尺寸扩大，并使所述第一接触孔的底部向下延伸至所述离子注入区而构成第二接触孔；以及，在所述第二接触孔中填充导电材料，以形成接触插塞。可选的，所述离子注入区和紧邻的栅极沟槽之间的距离大于等于0.08μm。可选的，所述离子注入区的最大宽度尺寸大于等于所述第二接触孔的底部的宽度尺寸。可选的，所述离子注入区的侧边界相对于第一接触孔底部的侧边界横向扩展大于等于0.1μm。可选的，所述第一接触孔的开口单侧扩展的宽度尺寸小于等于0.3μm，以形成所述第二接触孔。可选的，执行所述第一刻蚀工艺的方法包括：在所述层间介质层中形成图形化的掩模层，所述掩模层中开设有多个开口；以及，以所述掩模层为掩模执行所述第一刻蚀工艺，以部分或全部去除所述层间介质层中对应在所述开口内的部分。可选的，执行所述第二刻蚀工艺的方法包括：第一次刻蚀过程，用于刻蚀所述层间介质层，以使所述第一接触孔的开口尺寸增大；以及，第二次刻蚀过程，用于对暴露在所述第一接触孔底部的衬底进行刻蚀，并刻蚀至所述离子注入区，以形成所述第二接触孔。可选的，所述层间介质层的形成方法包括：在制备所述阱区之前，形成第一介质层；在制备所述阱区之后，依次形成第二介质层和第三介质层；其中，所述第三介质层的材料在预定条件具有流动性，以使所述第三介质层具有平整的顶表面。可选的，所述沟槽型场效应晶体管为屏蔽栅场效应晶体管。本专利技术还提供了一种沟槽型场效应晶体管，其具体采用如上所述的形成方法制成而成。本专利技术提供的沟槽型场效应晶体管及其形成方法中，在形成第一接触孔之后，还进一步扩大第一接触孔的开口尺寸以形成尺寸较大的第二接触孔，从而可基于较大尺寸的第二接触孔相应的制备出尺寸较大的接触插塞，如此，以提升器件的EAS性能。并且，本专利技术是在扩大第一接触孔之前执行离子注入工艺而形成离子注入区，使得所形成的离子注入区的面积能够被控制在较小范围内，避免对阱区的浓度造成影响，同时也防止离子注入区过于靠近栅极沟槽而影响器件的开关特性。即，本专利技术提供的形成方法，可以在提高器件的EAS性能的基础上，避免对器件的其他性能（例如，开关特性）造成不利。附图说明图1为一种沟槽型场效应晶体管在其制备接触孔时的结构示意图。图2为本专利技术一实施例中的沟槽型场效应晶体管的形成方法的流程示意图。图3-图7为本专利技术一实施例中的沟槽型场效应晶体管在其制备过程中的结构示意图。其中，附图标记如下：10/100-衬底；11/110-栅极沟槽；210-屏蔽电极；22/220-栅电极；30/300-阱区；31/310-离子注入区；400-源区；500-层间介质层；510-第一介质层；520-第二介质层；530-第三介质层；50a-接触孔；500a-第一接触孔；500b-第二接触孔；600-掩模层；700-接触插塞。具体实施方式本专利技术的核心思路在于，通过增大阱区的接触插塞的尺寸，以提高晶体管器件的EAS性能。具体可参考图1所示，沟槽型场效应晶体管包括：形成在衬底10中的栅极沟槽11，所述栅极沟槽11中填充有栅电极22，在所述栅极沟槽11的侧边衬底中形成有阱区30。以及，所述阱区30所对应的区域还形成有接触孔50a，所述接触孔50a用于容纳导电材料以构成接触插塞，进而可通过所述接触插塞电性连接所述阱区30。继续参考图1所示，通过增大所述接触孔50a的开口尺寸，即可相应的增大接触插塞的尺寸。通常而言，在往所述接触孔50a内填充导电材料之前，还会执行离子注入工艺，以在所述接触孔50a的底部中形成重掺杂的离子注入区31，通过所述离子注入区31实现与所述接触插塞的欧姆接触，降低接触插塞与阱区之间的接触电阻。然而，在将所述接触孔50a的尺寸增大后，此时注入形成的离子注入区31的面积也会随之扩大，从而容易对阱区30内的离子浓度造成影响，尤其是在所述离子注入区31与栅极沟槽11之间的间隔较小时，将会进一步影响器件的阈值电压，导致器件的性能不稳定。为此，本专利技术提供了一种沟槽型场效应晶体管的形成方法，其可以在增大接触插塞的尺寸以改善器件的EAS性能的基础上，克服较大尺寸的接触插塞所带来的阈值电压不稳定的这一问题。或者说，本专利技术提供的形成方法，使得通过增大接触插塞以改善器件的EAS性能的方式得以实现。具体可参考图2所示，本专利技术一实施例中的沟槽型场效应晶体管的形成方法可包括如下步骤。步骤S100，提供衬底，所述衬底中形成有栅极沟槽，所述栅极沟槽中填充有栅电极，在所述栅极沟槽的侧边衬底中形成有阱区，以及在所述衬底的顶表面上形成有层间介质层。步骤S200，执行第一刻蚀工艺，以在所述层间介质层中形成第一接触孔，所述第一接触孔位于所述阱区的上方。步骤S300，执行离子注入工艺，以通过所述第一接触孔在所述阱区中形成离子注入区。步骤S400，执行第二刻蚀工艺，以使所述第一接触孔的开口尺寸扩大，并使所述第一接触孔的底部向下延伸至所述离子注入区而构成第二接触孔。步骤S500，在所述第二接触孔中填充导电材料，以形成接触插塞。以下结合图3-图7和具体实施例对本专利技术提出的沟槽型场效应晶体管及其形成方法作进一步详细说明。根据下面说明，本专利技术的优点和特征将更清楚。其中，图3-图7为本专利技术一实施例中的沟槽型场效应晶体管在其制备过程中的结构示意图。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。应当认识到，附图中所示的诸如“上方”，“下方”，“顶部”，“底部”，“上方”和“下方”之类的相对术语可用于描述彼此之间的各种元件的关系。这些相对术语旨在涵盖除附图中描绘的取向之外的元件的不同取向。例如，如果装置相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：/n提供衬底，所述衬底中形成有栅极沟槽，所述栅极沟槽中填充有栅电极，在所述栅极沟槽的侧边衬底中形成有阱区，以及在所述衬底的顶表面上形成有层间介质层；/n执行第一刻蚀工艺，以在所述层间介质层中形成第一接触孔，所述第一接触孔位于所述阱区的上方；/n执行离子注入工艺，以通过所述第一接触孔在所述阱区中形成离子注入区；/n执行第二刻蚀工艺，以使所述第一接触孔的开口尺寸扩大，并使所述第一接触孔的底部向下延伸至所述离子注入区而构成第二接触孔；以及，/n在所述第二接触孔中填充导电材料，以形成接触插塞。/n

【技术特征摘要】
1.一种沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底中形成有栅极沟槽，所述栅极沟槽中填充有栅电极，在所述栅极沟槽的侧边衬底中形成有阱区，以及在所述衬底的顶表面上形成有层间介质层；
执行第一刻蚀工艺，以在所述层间介质层中形成第一接触孔，所述第一接触孔位于所述阱区的上方；
执行离子注入工艺，以通过所述第一接触孔在所述阱区中形成离子注入区；
执行第二刻蚀工艺，以使所述第一接触孔的开口尺寸扩大，并使所述第一接触孔的底部向下延伸至所述离子注入区而构成第二接触孔；以及，
在所述第二接触孔中填充导电材料，以形成接触插塞。


2.如权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述离子注入区和紧邻的栅极沟槽之间的距离大于等于0.08μm。


3.如权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述离子注入区的最大宽度尺寸大于等于所述第二接触孔的底部的宽度尺寸。


4.如权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述离子注入区的侧边界相对于第一接触孔底部的侧边界横向扩展的宽度尺寸大于等于0.1μm。


5.如权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一接触孔的开口单侧扩展的宽度尺寸小于等于0.3μm，以形成所述第二接触孔。


6.如权利要求1所述的沟槽型场效应晶体管的形成方法，其特征在于，执行所述第一刻蚀...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁家贵，何云，黄艳，
申请(专利权)人：中芯集成电路制造绍兴有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33