沟道栅半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术披露了一种沟道栅半导体器件及其制造方法，当栅极－源极泄漏特性增强时，该沟道栅半导体器件及其制造方法能够确保有足够的空余区域用于光刻处理。本发明专利技术实施例涉及一种制造沟道栅半导体器件的方法，包括在形成于半导体衬底上方的外延层的上表面中形成沟道。Ｎ型杂质离子可以被注入到沟道的底部表面中形成扩散层。Ｐ型杂质离子被注入到位于扩散层下面的区域中。用氧化物填充沟道。填充氧化物之后获得的结构在将形成栅极的区域中从氧化膜缓冲中蚀刻至外延层以形成栅极沟道。在多晶硅栅相对侧的氧化膜缓冲下面形成ＮＰＮ结。多晶硅塞将ＮＰＮ结的Ｐ型部分电连接至上部金属电极。在多晶硅栅的上方和多晶硅塞的上方形成上部金属电极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件，更特别地，涉及一种沟道栅半导 体器件及其制造方法，在该沟道栅半导体器件中栅极形成于在半导 体4十底上形成的沟道中。
技术介绍
在作为一种沟道栅半导体器件的沟道4册(trench gate)金属氧 ^匕4勿石圭i^岁文应曰日日体管 (metal-oxide-silicon field-effect transistor) (MOSFET)中，栅极被置于在半导体器件上形成的沟道中。图1 是示出了具有沟道4册的MOSFET结构的截面图。如图1所示，在形成于半导体衬底上的多个沟道的内表面上形成绝缘膜，而多晶硅 栅(gate poly) 1沉^积在该绝》彖月莫的上方以使)真充沟道。从而，形 成沟道栅。为了平坦化(planarize,修平，平整)所得到结构的整个上表 面，在沟道中沉积多晶石圭4册1后实施凹蚀(etchback)工艺或化学 才几才成抛光(CMP)工艺。然而，用于平i旦4匕的工艺，例力n，凹々虫工 艺，可能会增加所放置的栅极氧化膜在由图1中圆圏2指示的区域内的每一个沟道栅的顶部处被侵蚀(attacked)的可能性。可导致栅 才及-源4及泄漏特性的退4匕。此外，在相关的例子中，为了确4呆有足够的空余区域(空白/ 边纟彖，margin )用于光刻处理(photo process )以形成源电4及，该沟 道栅具有有限的间隔(spacing )。由于这个原因，很难制造具有小 的单元间3巨(cell pitch)的半导体器4牛。
技术实现思路
本专利技术实施例涉及一种半导体器件，更特别地，涉及一种沟道 栅半导体器件及其制造方法，在该沟道栅半导体器件中栅极形成于 在半导体坤十底上形成的沟道中。本专利技术实施例涉及一种沟道4册半导 体器件及其制造方法，当栅极-源极泄漏特性增强时，该沟道栅半导 体器件及其制造方法能够确保有足够的空余区域用于光刻处理。本专利技术实施例涉及一种制造沟道4册半导体器件的方法，该方法 包括在形成于半导体器件上方的外延层的上表面中形成沟道。N型 杂质离子可以被注入到该沟道的底部表面中，以形成扩散层。为了 形成阱(well), P型辨质离子可以;故注入到位于该扩散层下面的区 域中。为了形成氧化膜纟爰冲(緩冲区，buffer),可以用氧化物填充 该沟道。可以平坦化在氧化膜緩冲形成后获得的所得到结构的整个 上表面。填充氧化物之后获得的所得到结构在将形成栅极的区域中 从氧化膜緩冲处纟皮蚀刻至外延层以形成栅极沟道。可以在栅极沟道 中形成多晶^圭才册。可以在多晶硅栅相对侧的氧化膜緩沖下面形成NPN结。为了 形成NPN结，氧化膜緩冲和扩散层可以在多晶石圭4册的相对侧将要 形成P型结的区域中被蚀刻，直到阱被暴露以形成源极沟道。然后P型杂质离子可以:故注入到源才及沟道的底部表面中，以在该阱中形 成P型扩散层。可以通过用多晶石圭填充源极沟道来形成多晶娃塞(poly plug ) 以将NPN结的P型部分电连接至上部金属电极。可以在多晶硅栅 和多晶硅塞的上方形成上部金属电极。在栅极沟道中的多晶硅栅形 成之前，栅极绝缘膜，例如氧化物膜可形成于除了形成氧化膜緩沖 的区域之外的棚-极沟道的内表面上方。可以通过用导电材料填充沉 降沟道(sinker trench )以及在沉降沟道中形成电连4妄至导电材料的 漏极(drain electrode ),来形成漏(drain )。因此，所得到的沟道栅半导体器件包括氧化膜緩沖，该氧化膜 緩冲填充位于半导体衬底上方的外延层上表面中的沟道。可以在乂人 氧化膜緩冲延伸到外延层的栅极沟道中形成多晶硅栅。可以在栅极 沟道的内表面上形成栅极绝缘膜，该栅极绝缘膜可以是氧化层。可 以在位于多晶硅栅相对侧的氧化膜緩沖下面形成NPN结。该NPN 结可以包括形成于氧化膜緩冲下面的N+型扩散层和形成于N+型扩 散层下面的P型阱。多晶硅塞将NPN结的P型部分电连接至上部金属电极。可以 在氧化膜》爰冲的上方形成层间绝^彖月莫(interlayer insulating film )。 上部金属电才及可以包4舌4册电才及(gate eletrode )、漏才及以及源电才及 (source electrode )。该漏才及可以^皮连4妻至形成于沉降沟道中的导电 才才泮牛。-该器4牛可以具有浅沟道隔离(shallow trench isolation)结才勾， 而氧化膜纟爰冲可以包4舌STI氧化膜。附图说明图1是示出了具有沟道4册的金属氧化物,圭场效应晶体管 (MOSFET)结构的截面图。图2到图9是示出了根据本专利技术实施例制造具有沟道栅的半导 体器件的方法的连续过程的截面图。结构的截面图。图11是示出了根据本专利技术实施例的具有沟道栅的半导体器件 结构的截面图。具体实施例方式图2到图9是示出了根据本专利技术实施例制造具有沟道栅的半导 体器件的方法的连续ii程的截面图。图10是示出了才艮据本专利技术实 施例的具有沟道栅的半导体器件结构的截面图。在下述描述中，将 结合例如具有沟道栅的栅极金属氧化物硅场效应晶体管 (MOSFET )，即沟道栅MOSFET来描述本专利技术实施例。为了制造才艮据本专利技术实施例的沟道栅MOSFET,可以在N+型 半导体衬底20上方形成N外延(N-EPI)层30。如示例图2所示， 形成于半导体衬底20上方的N外延层30可以被蚀刻到一定的深 度，以形成沟道10。如图3所示，N+型杂质离子可以被注入到沟 道10的底部表面以形成N+型扩散层40。如示例图4所示，可以在N+型扩散层40下面的区域中形成P 阱50。可以通过注入P型杂质离子到N-EPI层30中并扩散所注入 的离子来实现P阱50的形成。如示例图5所示，可以用氧化物》真 充到沟道10中以形成氧化膜緩冲60。在氧化膜緩沖60形成后，可 以通过诸如化学枳4戒抛光(CMP )工艺的平坦化工艺(planarization process)来平坦化所得到结构的整个上表面。^口示侈'J图6户斤示，可以 <吏用光刻月交图才羊(photoresist pattern ) 实施蚀刻工艺以形成栅极。也就是说，将要形成栅极的有源区域 (active region )可以凌蚀刻到一定的深度、宽度和长度以形成栅极 沟道70。可以通过蚀刻至低于P阱50的深度来形成栅极沟道70。 也就是说，栅极沟道70可以深于P阱50和N-EPI层30之间的边 界。如图7所示，可以在4册才及沟道70的内表面上方形成4册才及绝纟彖 膜。多晶(多晶硅)可以填充到^fr极沟道(gate trench) 70中以形 成多晶石圭4册80。例如，4吏用热氧化处理，可以在栅极沟道70中形 成栅极绝缘膜，然后多晶硅可以被沉积到足够的厚度以填充栅极沟 道70。在沉积多晶硅后，可以实施平坦化工艺以从栅极沟道70的 外部区域上去除多晶石圭。可以在除了形成氧化物膜緩沖60的区域 之外的栅极沟道70的内表面上方形成栅极绝缘膜。栅极绝缘膜可 以包括通过沉积工艺形成的氧化膜。在如上所述栅极沟道70中的多晶硅栅80形成后，如示例图8 所示可以分别在多晶硅栅80相对侧的P阱50中形成P+型结卯。 为了形成P+型结90,可在多晶石圭4册80的相对侧将形成P+型结90 的区域中实施蚀刻工艺至一定的深度，/人而形成源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：　在形成于半导体衬底上方的外延层的上表面内形成沟道；　注入杂质离子到所述沟道的底部表面中以形成扩散层；　注入杂质离子到位于所述扩散层下面的区域中以形成阱；　用氧化物填充所述沟道以形成氧化膜缓冲；　在将所述氧化物填充于将要形成栅极的区域之后，所得到的结构被从所述氧化膜缓冲层蚀刻至所述外延层以形成栅极沟道；　在所述栅极沟道中形成多晶硅栅；　在位于所述多晶硅栅相对侧的所述氧化膜缓冲的下面形成ＮＰＮ结；　形成多晶硅塞，以将所述ＮＰＮ结的Ｐ型部分电连接至上部金属电极；以及　在所述多晶硅栅的上方和所述多晶硅塞的上方形成所述上部金属电极。

【技术特征摘要】
KR 2007-7-25 10-2007-00747211.一种方法，包括在形成于半导体衬底上方的外延层的上表面内形成沟道；注入杂质离子到所述沟道的底部表面中以形成扩散层；注入杂质离子到位于所述扩散层下面的区域中以形成阱；用氧化物填充所述沟道以形成氧化膜缓冲；在将所述氧化物填充于将要形成栅极的区域之后，所得到的结构被从所述氧化膜缓冲层蚀刻至所述外延层以形成栅极沟道；在所述栅极沟道中形成多晶硅栅；在位于所述多晶硅栅相对侧的所述氧化膜缓冲的下面形成NPN结；形成多晶硅塞，以将所述NPN结的P型部分电连接至上部金属电极；以及在所述多晶硅栅的上方和所述多晶硅塞的上方形成所述上部金属电极。2. 根据权利要求1所述的方法，包括在所述栅4及沟道中的所述多晶石圭4册形成之前，在除了形 成所述氧化膜緩冲的区域之外的所述冲册才及沟道的内表面上方 形成栅极绝缘膜。3. 根据权利要求2所述的方法，其中所述栅极绝缘膜由氧化膜组 成。4. 根据权利要求1所述的方法，其中形成所述NPN结包括在所述多晶硅栅相对侧的将要形成所述P型结的区域蚀 刻所述氧化膜緩冲和所述扩散层，直到所述阱^皮暴露以形成源 才及沟道；以及注入P型杂质离子到所述源才及沟道的底部表面中以在所 述阱中形成P型扩散层。5. 根据权利要求4所述的方法，其中形成所述多晶硅塞的步骤包 括用多晶珪填充所述源极沟道。6. 根据权利要求1所述的方法，包括在所述氧化膜緩冲形成之后，平坦化所得到的结构的整 个上表面。7. 根据权利要求1所述的方法，其中形成所述扩散层包括注入N 型杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：高光永，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]