一个沟槽金属氧化物半导体厂效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）器件，它包含穿过氧化物绝缘层进入栅极多晶硅和基体－源极硅区域开出的一些栅极接触沟槽和源极接触沟槽。这些栅极接触沟槽和源极接触沟槽被填充以栅极接触塞和源极接触塞，以电接触栅极多晶硅和源极－基体区域，这样，栅极电阻得以减小，而且可以实现更小的源极接触面积。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术通常叙述功率半导体器件的单元结构，器件结构和制作步骤。特别是，本专利技术叙述了一种低栅极电阻的沟槽半导体功率器件的单元结构，器件结构和改良的制作步骤。
技术介绍
当单元间距减小时，为高密度沟槽MOSFET器件形成栅极接触和栅极导路的传统工艺遇到不良金属阶状覆盖的困难，此种不良覆盖能导致不可靠的电接触和高的栅极电阻。当金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)单元密度增加到两亿个单元每平方英寸(200M/in2)以上，单元间距减小到1.8微米甚至更小时，这种技术困难尤其显著。沟槽的宽度被降低到0.4微米以下，由于沟槽范围内的掺杂多晶硅较少，导致高的栅极电阻。这些不良的接触和高的栅极电阻反过来影响到器件的性能，产品的可靠性也降低了。为了减小栅极电阻，披露了几种栅极结构和栅极材料。明确地说，在专利6,737,323中，Mo披露了如图1A所示的一种沟槽MOSFET，此MOSFET包含了一些充填着诸如难熔金属一类的高导电性金属的栅极沟槽，特别适合高速开关MOSFET应用。首先用生成一种电介质材料，诸如硅氧化物，覆盖沟槽的壁，使沟槽挂衬里。随后，在电介质材料上形成一层多晶硅并为应力释放提供缓冲。接着，用难熔金属，如钨，填充满沟槽。如图1A中所示的MOSFET器件有几个局限性。首先，这些平面的源极接触占据了更多的空间，从而阻碍了器件尺寸的进一步缩小。此外，由于难熔金属不能够容许P-基体扩散步骤中加到器件的1050C的高温，P-基体需在沟槽填充难熔金属之前形成。这样高的温度导致击穿问题，这是由于沟道区域附近P-基体硼偏析进入牺牲性和栅极氧化所造成的。此击穿现象的影响当单元密度高于每平方英寸两亿单元时变得很显著。在另一个专利6,849,899中作了进一步改进，Hshieh等人披露了一种制作如图1B中所示的沟槽DMOS的方法，此方法应用Polycide和难熔技术来制作沟槽DMOS以达到低的栅极电阻，低的栅极电容，降低分布阻容栅极传导延迟和改善开关速度，供高频率应用。图1B是这个现有工艺的DMOS器件的横剖面视图。此外，这里仍存在与其它传统的MOSFET器件所遇到的问题一样的局限性和困难，平面源极接触占据了较大的空间，进而击穿问题仍然限制器件的性能。所以，半导体制作工艺，特别是沟槽功率MOSFET的设计和制作，仍需要提供一种新的单元结构，器件结构和制做方法以解决这些困难和设计的局限性。明确地说，需要减少源极接触所占据的空间，同时降低栅极电阻。加之，需要克服栅极接触金属的不良金属阶状覆盖的问题，特别是有高纵横比的栅极接触开口，以及为增加沟槽半导体功率器件的单元密度而显著减小晶体管单元的尺寸的情况下更是如此。
技术实现思路
本专利技术的一个目的就是要提供新的和改善的单元结构和新的方法以生成一种沟槽半导体器件，特别是一种能够克服上面讨论的技术困难和局限性的沟槽MOSFET器件。本专利技术的一个方面中，此MOSFET器件包含一些穿过氧化绝缘层进入栅极多晶硅和基体-源极硅区域开的栅极接触沟槽和源极接触沟槽。用栅极接触塞和源极接触塞填充这些栅极接触沟槽和源极极接触沟槽，以电接触至栅极多晶硅和源极-基体区域，这样，栅极电阻减小了，并且源极接触面积也变得更窄些。本专利技术的另一个方面是填充于这些栅极接触沟槽和源极接触沟槽的Ti/TiN/W塞子是同时在所有区域，包括活动区和边界区内形成的，为在金属接触上提供良好的阶状金属覆盖。队临界尺寸小于0.5微米的情况建立了良好的金属接触，由此，对接触空间的要求得到降低。由于有了良好的金属接触，没有传统工艺的金属阶状覆盖的问题，对高单元密度的MOSFET器件也得到了更良好的栅极电阻。本专利技术的另一个方面是在活动区内无需栅极导路也降低了栅极电阻。填充于这些栅极接触沟槽内部的栅极接触塞用其底部或者以栅极接触塞伸进开沟的栅极多晶硅内部的办法对栅极多晶硅提供了更好的接触。本专利技术的另一个方面是在形成这些沟槽之后再生成P-基体，这样就消除了传统MOSFET器件频繁发生的击穿问题。简单地说，在一个推荐的方案中，本专利技术披露了一个沟槽金属氧化物半导体晶体管(MOSFET)器件，它包含一个被一源极围绕着的沟槽栅极，该源极又包含于一个安置在衬底底表面上的漏极上面的基体区域之中。此MOSFET器件还至少包含两个穿过一覆盖此MOSFET器件的绝缘层开的接触沟槽，在其中，这些接触沟槽伸延到沟槽栅极和基体区内，并分别填充以一个栅极接触塞和一个源极接触塞；以使其分别电接触到安置在此绝缘层顶部的栅极金属和源极金属。在一个推荐方案中，该栅极接触沟槽和源极接触沟槽填充以一个Ti/TiN阻挡层和一个钨塞子以形成栅极接触塞和源极接触塞。在另一个推荐方案中，该栅极接触沟槽是穿过一个作为绝缘层的氧化物层开出的，并且穿透到填满栅极多晶硅的沟槽栅极内部。该源极接触沟槽是穿过作为绝缘层的氧化物层开出的，并且穿透到安置于衬底上表面附近的由掺杂硅组成的基体区域之中。在另一个推荐方案中，栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用干氧化物刻蚀方法接着用硅刻蚀形成的一些实际是竖向的沟槽，以延伸到沟槽栅极和基体区域。在另一个推荐方案中，栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用干氧化物刻蚀方法接着用硅刻蚀形成的一些实际是竖直的有阶状侧壁的沟槽以延伸到沟槽栅极和基体区域。在另一个推荐方案中，栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用干氧化物刻蚀方法接着用硅刻蚀形成一些有斜坡侧壁的沟槽以延伸到沟槽栅极和基体区域。在另一个推荐方案中，栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用有氮化物隔离垫的干氧化物刻蚀方法接着用硅刻蚀形成一些实际是香槟酒杯状的具有阶状侧壁的沟槽，以延伸到沟槽栅极和基体区域。在另一个推荐方案中，该栅极接触塞是通过其底部的部分电接触沟槽栅极的，以及，源极接触塞是通过伸延进基体区域内的源极接触沟槽的侧壁电接触源极区域的。在另一个推荐的方案中，栅极接触塞电接触伸延进入沟槽栅极的栅极接触沟槽的侧壁。在另一个推荐的方案中，该沟槽MOSFET器件还包含一个在栅极接触塞和源极接触塞顶部上形成的薄的电阻减少层，以对栅极接触塞和源极接触塞提供较大的接触面积。在另一个推荐的方案中，该沟槽MOSFET器件还包含一个安排在栅极接触塞和源极接触塞的顶部上的由Ti组成的薄的电阻减小层，以对栅极接触塞和源极接触塞提供较大的接触面积。在另一个推荐的方案中，该沟槽MOSFET器件还包含一个安排在栅极接触塞和源极接触塞的顶部上的由Ti/TiN组成的薄的电阻减小层，以对栅极接触塞和源极接触塞提供较大的接触面积。在另一个推荐的方案中，该沟槽MOSFET器件还包含一个安置在此电阻减小层顶部上的厚的前端金属层，为打线邦钉封装或无导线邦钉封装提供一个接触层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个铝层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个AlCu层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个AlCuSi层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个Al/NiAu层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个AlCu/NiAu层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个AlCuSi/NiAu层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个NiAg层。在另一个推荐的方案中，该前端厚金属层包含一个NiAu层。在另一个推荐的方案中本文档来自技高网...
【技术保护点】
一个沟槽金属氧化物半导体厂效应晶体管（ＭＯＳＦＥＴ）器件包含一个被源极区域围绕着的沟槽栅极，而该源极区域又包含在一个安置于衬底底表面上的漏极区域上面的基体区域之中，其中，所述ＭＯＳＦＥＴ单元进一步包含： 至少两个穿过一个覆盖着所述ＭＯＳＦＥＴ器件的绝缘层开的接触沟槽，其中所述的这些接触沟槽伸延进入所述沟槽栅极和所述基体区域并填充以一个栅极接触塞和一个源极接触塞，以分别电接触到安置在所述绝缘层顶部的一个栅极金属和一个源极金属。
【技术特征摘要】
US 2005-8-15 11/204,8601.一个沟槽金属氧化物半导体厂效应晶体管(MOSFET)器件包含一个被源极区域围绕着的沟槽栅极，而该源极区域又包含在一个安置于衬底底表面上的漏极区域上面的基体区域之中，其中，所述MOSFET单元进一步包含至少两个穿过一个覆盖着所述MOSFET器件的绝缘层开的接触沟槽，其中所述的这些接触沟槽伸延进入所述沟槽栅极和所述基体区域并填充以一个栅极接触塞和一个源极接触塞，以分别电接触到安置在所述绝缘层顶部的一个栅极金属和一个源极金属。2.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中所述栅极接触沟槽和源极接触沟槽被填充以一个Ti/TiN阻挡层和一个钨塞，以形成所述栅极接触塞和源极接触塞。3.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中上述栅极接触沟槽是穿过一个作为所述绝缘层的氧化物层开的；和穿透进入填充以多晶硅的所述沟槽栅极；上述源极极接触沟槽是穿过一个作为所述绝缘层的氧化物层开的，并穿透到安置于所述衬底上表面附近由掺杂硅组成的基体区域内部。4.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中所述栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用干氧化物刻蚀工艺，接着用硅刻蚀工艺开出的，形成一些实际是竖直的沟槽以伸延到所述沟槽栅极和基体区域。5.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中所述栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用干氧化物刻蚀工艺，接着用硅刻蚀工艺开出的，形成一些具有阶状侧壁的实际是竖直沟槽，以伸延到所述沟槽栅极和基体区域。6.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中所述栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用干氧化物刻蚀工艺，接着用硅刻蚀工艺开出的，形成一些具有坡状侧壁的沟槽，以伸延到所述沟槽栅极和基体区域。7.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中所述栅极接触沟槽和源极接触沟槽是用采用一个氮化物隔离垫的干氧化物刻蚀工艺，接着用硅刻蚀工艺开出的，形成一些具有阶状侧壁的香槟酒杯形沟槽，以伸延到所述沟槽栅极和基体区域。8.在权利要求1的沟槽MOSFET器件中所述栅极接触塞电接触所述沟槽栅极是通过所述栅极接触...
【专利技术属性】
技术研发人员：谢福渊，
申请(专利权)人：谢福渊，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]
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