用于功率MOSFET应用的低电阻栅极及其制造方法技术

如下形成一种沟槽栅场效应晶体管。在半导体区中形成沟槽，接下来，形成衬在沟槽的侧壁和底部上并在邻近沟槽的台面区上方延伸的电介质层。在电介质层上方的沟槽底部中形成导电晶种层。在导电晶种层上方生长低电阻材料，其中，该低电阻材料对导电晶种层具有选择性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于功率MOSFET应用的^f氐电阻栅极 及其制造方法相关申请的交叉参考本申请要求于2006年2月10日4是交的第60/772,315号美国临 时申请的优先权，并且还涉及于2004年12月29日提交的第 11/026,276号共同转让的美国申请。通过引证将该两公开的全文结 合于此用于所有的用途。
技术介绍
需要快速开关功率晶体管来以最小功率损失实现电压转换。在 诸如MOSFET的功率器件中实现快速开关速度和其它性能参数来 说，低栅极阻抗是关键的。然而，由于器件的缩小、栅极的线宽度 变窄以及影响等效串联电阻(ESR)的薄层电阻的增加，都不利地 影响开关速度。通常以增加栅极掺杂剂浓度来使栅极电阻最小化。然而，目前 的掺杂浓度达到了饱和水平，并且任何更高的水平都将导致掺杂剂 会才艮据4册极氧化层的完整性和处理的热预算而渗透到沟道区中。另 外，这与栅电极的单元间距缩小和截面积减小的持续趋势一起造成 ESR的显著增加以及电压可靠性的问题。在设计功率器件(尤其是沟槽MOSFET)中的另一难题在于形 成通过具有越来越高的纵横比的源极接触开口 (有时通过使硅台面 凹陷形成)与源才及和阱区的可靠且^氐电阻的4妄触。制造工具和工艺冲支术的局限^f吏得难以形成通过高纵4黄比的源相j妄触开口的可靠且 低电阻的接触。因此，需要实现减小了的栅极电阻以及形成通过高纵横比的源 极接触开口的可靠且低电阻接触的新技术。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，如下形成沟槽才册场效应晶体管。在 半导体区中形成沟槽，接下来，在沟槽的侧壁和底部上衬以电介质 层并使其在邻近沟槽的台面区上方延伸。在电介质层上方的沟槽底 部中形成导电晶种层。在导电晶种层上方生长低电阻材料，其中， 低电阻材料对导电晶种层具有选择性。才艮据本专利技术的另一实施例，如下形成屏蔽^f册场效应晶体管。在 半导体区中形成沟槽，以及接下来形成衬在沟槽的下部侧壁和底部 上的屏蔽电介质。在沟槽的下部填充以屏蔽电极。在屏蔽电极上方 形成电极间电介质。形成衬在沟槽上部侧壁上并在邻近沟槽的台面 区上方延伸的电介质层。在电极间电介质层上方形成导电晶种层。 在导电晶种层上方生长低电阻材料，其中，低电阻材料对导电晶种 层具有选择性。根据本专利技术的另一实施例，如下形成沟槽栅场效应晶体管。在 硅区中形成沟槽。形成衬在沟槽侧壁上并沿沟槽底部间断以露出沿 沟槽底部的硅区表面的第一电介质层。在露出的石圭区表面上方直々妄 生长低电阻材料，其中，低电阻材料对露出的沿沟槽底部的硅具有 选择性。将氧气注入到沟槽中，从而在低电阻材料和露出的沿沟槽 底部的硅区之间形成第二电介质层，从而通过第一电介质层和第二 电介质层使低电阻材料与硅区完全隔离。根据本专利技术的另一实施例，如下形成沟槽4册场效应晶体管。在 石圭区中形成沟槽。形成4于在沟槽侧壁和底部上并在邻近沟槽的^圭区 表面上方延伸的电介质层。形成沿沟槽侧壁和底部以及在邻近沟槽 的硅区表面上方延伸的导电层以使导电层的水平延伸部分厚于其 垂直延伸部分。完全去除导电层的垂直延伸部分，同时^f呆留包4舌沿 形成导电晶种层的沟槽底部的水平延伸部分的导电层的水平延伸 部分。在导电晶种层上方直接生长低电阻材料，该低电阻材料对导 电晶种层具有高度选择性。才艮据本专利技术的另一实施例，如下形成屏蔽4册场效应晶体管。在沟槽的下部侧壁和底部上^H"以屏蔽电介质。在沟纟曹的下部^真充以屏 蔽电极。在屏蔽电极的上方形成电极间电介质。形成衬在上部沟道的导电层，以使导电层的水平延伸部分厚于其垂直延伸部分。完全 去除导电层的垂直延伸部分，同时保留包括形成导电晶种层的电极 间电介质上方的水平延伸部分的导电层的水平延伸部分。在导电晶 种层上方直接生长低电阻材料，该低电阻材料对导电晶种层具有高 度选择性。冲艮据本专利技术的另一实施例，如下形成沟槽4册场效应晶体管。在 硅区中形成沟槽。形成衬在沟槽侧壁和底部上的电介质层。在沟槽 中形成凹陷的多晶石圭层。在凹陷的多晶义圭层上方形成与凹陷的多晶 硅层相接触的高度导电覆盖层。执行快速热处理以使凹陷的多晶硅 层和高度导电覆盖层反应。冲艮据本专利技术的另一实施例，如下形成屏蔽4册场效应晶体管。将 沟槽的下部侧壁和底部上衬以屏蔽电介质。在沟槽下部填充以屏蔽 电极。在屏蔽电极上方形成电极间电介质。形成衬在上部沟道侧壁 上并在邻近沟槽的硅区表面上方延伸的电介质层。在电极间电介质上方的沟槽中形成凹陷的多晶硅层。在凹陷的多晶硅层上方形成与 凹陷的多晶硅层相接触的高度导电覆盖层。执行快速的热工艺以使 凹陷的的多晶硅层和高度导电覆盖层反应。根据本专利技术的另 一 实施例，沟槽栅场效应晶体管包括延伸到硅区中的沟槽。电介质层衬在沟槽侧壁和底部上。保护衬垫(liner) 衬在电介质层上方的沟槽侧壁和底部上。导电晶种层位于保护衬垫 上方的沟槽底部中。低电阻材料的第一层在导电晶种层上方延伸， 其中，保护衬垫在形成^f呆护衬垫之后执行的处理步骤期间保护电介 质层。才艮据本专利技术的另 一实施例，屏蔽栅场效应晶体管包括延伸到石圭 区中的沟槽。屏蔽电介质层衬在沟槽的下部侧壁和底部上。以屏蔽 电核J真充沟沖曹的下部。电才及间电介质在屏蔽电才及上方延伸。棚4及电 介质层衬在上部沟槽侧壁上。保护衬垫村在栅4及电介质层上方的上 部沟槽侧壁上，其中，保护衬垫在制造处理期间保护电介质层。凹 陷在沟槽中的导电晶种层在电极间上方延伸。低电阻材料的第一层 在导电晶种层上方延伸。根据本专利技术的另 一实施例，沟槽栅场效应晶体管包括延伸到硅 区中的沟槽。电介质层村在沟槽的侧壁和底部上。凹陷在沟槽中的 导电晶种层在电介质层上方延伸。低电阻材料的第一层在导电晶种 层上方延伸。根据本专利技术的另 一实施例，屏蔽栅场效应晶体管包括延伸到硅 区中的沟槽。屏蔽电介质层衬在沟槽的下部侧壁和底部上。以屏蔽 电才及i真充沟一曹的下部。电4及间电介质层在屏蔽电4及上方延伸。4册才及 电介质层衬在上部沟槽侧壁上。凹陷在沟槽中的导电晶种层在电招— 间电介质层上方延伸。低电阻材料的层在导电晶种层上方延伸，导 电晶种层和低电阻材料层形成沟槽中的栅电极的一部分。根据本专利技术的另 一实施例，沟槽栅场效应晶体管包括延伸到硅 区中的沟槽。电介质层衬在沟槽的侧壁和底部上。导电晶种层衬在 电介质层上方的沟槽侧壁和底部上。〗氐电阻材并牛至少部分地填充导 电晶种层上方的沟槽。根据本专利技术的另 一实施例，屏蔽栅场效应晶体管包括延伸到硅 区中的沟槽。屏蔽电介质层衬在沟槽的下部侧壁和底部上。屏蔽电 极填充沟槽的下部。电极间电介质层在屏蔽电才及上方延伸。栅极电 介质层衬在上部沟槽侧壁上。导电晶种层衬在棚4及电介质层上方的 上部沟槽侧壁上。低电阻材津牛至少部分地填充导电晶种层上方的沟 槽。才艮据本专利技术的另一实施例，如下形成场效应晶体管。形成延伸 到硅区中的多个沟槽。形成衬在每个沟槽的侧壁和底部上的电介质 层。在每两个相邻沟槽之间的硅区中形成凹槽。在每个凹槽中生长 低电阻材料，其中，低电阻材料对硅具有选择性，从而低电阻材料 /人每个凹冲曹的侧壁向内以及乂人每个凹槽的底部向上生长，/人而》真充 每个凹槽的至少一部分。根据本专利技术的另一实施例，如下形成场效应晶体管。形成延伸 到硅区中的多个沟槽。将每个沟槽的下部侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成沟槽栅场效应晶体管的方法，包括：　在半导体区中形成沟槽；　形成衬在所述沟槽侧壁和底部上并在邻近所述沟槽的台面区上方延伸的电介质层；　在所述电介质层上方的所述沟槽底部中形成导电晶种层；以及　在所述导电晶种层上方生长低电阻材料，其中，所述低电阻材料对所述导电晶种层具有选择性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯里瓦察斯里卡恩塔姆，何宜修，弗雷德塞西诺，詹姆斯肯特内勒，
申请(专利权)人：飞兆半导体公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]