TWI389199B - 用於形成具有自行對準特徵之溝槽金屬氧化物半導體場效電晶體之結構及方法 - Google Patents
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Description
本發明係有關於半導體MOSFET技術,尤係關於具有自行對準細構的溝槽式MOSFET。
功率金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOSFET)在半導體產業中早已泛所公知。有一種功率MOSFET是為垂直傳導式溝槽MOSFET。一該等MOSFET的截面圖係如第1圖所示。該MOSFET 100具有溝槽111等各包含一多晶矽閘極112被一閘極介電質110來與本體區114隔絕。源極區116等係設在溝槽111的兩側。介電層120會隔絕閘極112與覆蓋的金屬層126。基材區102會形成該MOSFET 100的汲極。
當該MOSFET 100被偏壓在on狀態時,電流會垂向地流通於源極區116和基材102之間。該MOSFET 100在on狀態的電流容量係為其汲極對源極電阻(RdSon)的函數。為改善該MOSFET的電流容量,乃必需減少該RdSon。一種減少該溝槽MOSFET之RdSon的方法為增加該溝槽的密度(即增加每單位面積的溝槽數目)。此可藉減少胞元間距而來達成。但是,減少MOSFET的胞元間距會受該MOSFET胞元的特定結構與用來製造該MOSFET的特定製法所限制。欲減少該胞元間隙亦會由於製造技術的限制,例如用來解析之光微影工具的最小關鍵尺寸,及設計規則所指定之不同胞元區間的最小所需間隔,及對準失誤容差等,而會有更多的困難
存在。
會決定該溝槽MOSFET 100的最小胞元間距之各種尺寸乃被示於第1圖中。尺寸A係用來解析之光微影工具的最小溝槽寬度;尺寸B係用來解析之光微影工具的最小接觸開孔;尺寸C係設計規則所指定之溝槽與觸點的小間隔;而尺寸D係為該觸點定位失誤容差或觸點對準失誤容差。故該MOSFET 100的最小胞元間距會等於A+B+2C+2D。欲減少任何該等尺寸而不使該製程技術複雜化實難以達成。
故,最好能有一種可減少溝槽MOSFET之胞元間距而不會增加其製程複雜度的新方法。
依據本發明之一實施例,一種半導體裝置係如下來製成。一矽層上之矽能被除去的曝露表面區域會被界定。該矽層的一部份會被除掉來形成一溝槽的中間部段,其會由該矽層的曝露表面區域伸入該矽層內。該矽層上之矽能被除去的添加曝露表面區域亦會被界定。該矽層之此等添加曝露部份亦會被除掉來形成該溝槽的外側部段,而使該溝槽的外側部段由該矽層的添加曝露表面區域伸入該矽層內。該溝槽的中間部段會比該外側部段更深地伸入該矽層內。
在另一實施例中,一閘極電極會被製成而部份地充填該溝槽至該外側部段下方。
在另一實施例中,該矽層包含一本體區。雜質會被植
入而在該本體區內形成一第一區。該第一區會沿該本體區的表面延伸,而直接位於該溝槽的外側部段底下。
在另一實施例中,有一介電層會被製成而僅延伸佈設在該溝槽的頂面上。曝露的矽將會被除去,直到(i)在該第一區中,只有直接位於溝槽外側部段底下的部份會被保留,該第一區的保留部份會形成該半導體裝置的源極區;且(ii)該本體區的表面區域會被曝露出來為止。
在另一實施例中,該介電層的側壁會被曝露。該介電層之曝露的側壁以及各源極區的曝露側壁將會一起形成一可接觸該本體區和源極區之接觸開孔的側壁。
依據本發明的另一實施例,一種半導體裝置係如下來製成。一阻罩層會覆設在一矽層上。該阻罩層具有一開孔,可由此曝露該矽層之一表面區域。該矽層會被經由該阻罩層開孔來等向性蝕刻而除去該矽層之一碗狀部份。該碗狀部份具有一中間部份會沿循該矽層的曝露區域,以及外側部份等會直接在該阻罩層底下延伸。被除去之矽層的外側部份會在該阻罩層的正下方延伸,而形成一溝槽的外側部段。該矽層的添加部份亦會經由該阻罩層開孔來被除去而形成該溝槽的中間部段,其會比該溝槽的外側部段更深地伸入該矽層內。
依據本發明的又另一實施例,一種半導體裝置係如下地製成。多數的溝槽會被設在一矽層中。一第一種導電性的第一區會被設在該矽層中。一絕緣層會被製成而充填各溝槽的上部。曝露的矽會被除去,直到至少:(i)在各溝槽
內的絕緣層之一邊緣曝現;及(ii)在該第一區中,僅有鄰接於各溝槽側壁的部份被保留。該第一區鄰接於各溝槽側壁的保留部份會形成該半導體裝置的源極區。
依據本發明之另一實施例。該半導體裝置係在一矽層中含有一溝槽。一源級區設在該矽層中而鄰接於該溝槽之各側壁。該等溝槽側壁會被沿著該矽層來成型,而使該等側壁在靠近溝槽頂部處擴展張開,並直接延伸在各源極區的至少一部份上方。
在另一實施例中,一閘極電極會部份充填該溝槽,並沿該溝槽的側壁來疊覆各源極區。一絕緣層會設在該閘極電極上而完全填滿該溝槽的剩餘部份。在該溝槽內之絕緣層的側壁會與一對應源極區的側壁一起來形成一接觸孔的側壁,經由此接觸孔至少可與該源極區接觸。
在另一實施例中,有一本體區會鄰接各溝槽側壁,且該本體區係與源極區為相反的導電性。一金屬層會經由該接觸孔來接觸該本體區和源極區。
依據本發明的另一實施例,該半導體裝置在一矽層中含有多數的溝槽。一絕緣層會充填各溝槽的頂部。一源極區設在該矽層中而鄰接各溝槽側壁,因此各絕緣層側壁會與一對應源極區的側壁一起形成一接觸孔介於每二相鄰溝槽之間。
以下詳細說明及所附圖式能為本發明的特徴和優點提供更佳的瞭解。
第1圖為一習知溝槽MOSFET的截面圖;第2A~2K圖示出依本發明之一實施例來製造一溝槽MOSFET在不同階段的截面圖;第3圖為一圖表示出胞元間距減少對RdSon的影響;第4A與4B圖示出依本發明之另一實施例來製成溝槽的另一種方法;及第5圖為一對應於第2K圖的截面圖,乃被提供來更精確地示出本發明之一實施例的溝槽廓形。
依據本發明,一種能縮小胞元間距而不會增加製程複雜度的結構以及用來製造一具有自行對準細構之溝槽MOSFET的方法乃被揭露。在一實施例中,溝槽會被製設在一磊晶層中,而使該溝槽的側壁擴張開放於靠近該溝槽頂部處之源極區上方。一絕緣層會沿各溝槽的頂部製設,而與該等源極區一起來形成各相鄰溝槽之間的接觸開孔,其可供接觸源極區和本體區。此結構及製成該等溝槽的方法會形成一MOSFET,其具有源極區和接觸孔等會自行對準於該等溝槽。此又會令習知的MOSFET 100之胞元間距的2D部份能被消除,且尺寸B亦能減少,故可獲得一縮小的胞元間距而不會造成任何製程的複雜性。
第2A~2K圖為依本發明之一實施例來製成一溝槽MOSFET之不同階段的截面圖。在第2A圖中,一輕微摻雜的N型磊晶層204會延伸在一重摻雜的N型基材202上。一材
料層係可阻抗矽蝕刻而具有2000~10000Å的厚度,會被製設在該磊晶層204上。在一實施例中,一厚度大約5000Å的氧化物層將會被使用。利用一罩蔽步驟,該能阻抗矽蝕刻之材料層的預定部份會被除去,而僅留下各區域206。在該使用氧化物層的實施例中,傳統的乾或濕蝕刻可被用來除去該氧化物層的預定部份。
在第2B圖中,一第一矽蝕刻會被進行來製成各溝槽的中間部段208。在上述各區域206之間的間隔會限定該中間部段208的寬度,其範圍約在0.2~2.0 μm之間。該中間部段208會由該磊晶層204的曝露表面伸入大約0.5~3.0 μm的深度。在一實施例中,該中間部段208的寬度和深度分別為0.35 μm和1.0 μm。用來蝕刻矽的傳統方法,例如反應離子蝕刻(REI),乃可用來製成該等溝槽的中間部段208。
在第2C圖中,該各區域206的一部份會被除去而曝露出該磊晶層204之另外添加的表面區域207。較小的區域206a會被保留而具有大約1000~9000Å的厚度。在以氧化物來製成該等區域206的實施例中,各區域206會被等向性地蝕刻而使厚度僅約2500Å的較小氧化物區域206a保留下來。
在第2D圖中,一第二矽蝕刻會被進行,而除去該磊晶層204沿循其曝露表面207的部份,來製成該等溝槽的外側部段208b。如圖所示,中間部段208a會延伸比外側部段208b更深。該等外側部段208b會由磊晶層204的表面區域208b延伸至一大約0.1~1.0 μm的深度。在一實施例,該等外側部段208b的深度係約為0.4 μm。請注意該第二矽蝕刻亦會由
該中間部段208a的底部蝕掉矽,雖然並不需如此。如同第一矽蝕刻,傳統用來蝕刻矽的方法,例如反應離子蝕刻(REI)亦可用來進行第二矽蝕刻。
雖第2A~2D圖所示用來製成溝槽的方法中,該等溝槽具有較深的中間部段及較淺的外側部段,但本發明並不受限於此特定的方法。例如,其它可用來製成具有類似物理特性之溝槽的方法係示於第4A與4B圖中。在製成諸如氧化物或光阻之隔離區域206後,亦如第2A圖所示,矽蝕刻會被進行而使開孔203等形成於各相鄰區域206之間的磊晶層204中,如第4A圖所示。該等向性蝕刻會由各區域206底下除去部份的矽,如圖中所示。嗣,保持各區域206如原狀,一傳統的矽蝕刻將會被進行而來製成該等溝槽較深的中間部段203a,如第4B圖所示。因此可以看出,各溝槽會具有一較深的中間部段203a及較淺的外側部段203b等延伸在各區域206下方。
請回參第2A~2K圖,在第2E圖中,殘留的各區域206a會在此製程階段被選擇性地除去。一絕緣層210嗣會被用習知方法沿該磊晶層204的表面來製成。故該等溝槽的側壁將會被該絕緣層210所覆蓋。該絕緣層210的厚度約為50~1000Å。在一實施例中,該絕緣層210係為一閘極氧化物而具有大約400Å的厚度。
然後,利用習知的多晶矽沈積技術,一厚度約為1000~15000Å的多晶矽層212會被沈積在該絕緣層210上來填滿該等溝槽。在一實施例,該多晶矽層212具有一約5500Å的
厚度,並會以雜質摻雜。在另一實施例中,於製成多晶矽層212之前,有一厚絕緣層會沿該等溝槽之中間部段208a的底部來製成。此將可有利地減少該MOSFET的閘極電容。
在第2F圖中,該多晶矽層212會被回蝕而在溝槽的中間部208a內形成閘極212a。該多晶矽層212會被回蝕直到其頂面凹陷低於該等溝槽的外側部段208b。此可確保沒有多晶矽殘留在溝槽的外側部段208b上,否則其可能會令閘極與源極短路,且亦會妨礙稍後製程所要進行之源極與本體的植入操作。但是,該多晶矽212被回蝕的程度必須小心地控制,以確保至少有一部份的閘極能與在後續步驟所製成的源極區重疊。習知的多晶矽蝕刻技術可被用來回蝕該多晶矽層212。
P型本體區214嗣會藉植入P型雜質例如硼,而被製成於相鄰溝槽之間的磊晶層204中。該P型植入係以箭號218來表示,圖中示出並不需要覆罩。該等本體區214會伸入磊晶層204至一深度,該深度主要係取決於標靶通道長度。然後,高度摻雜的N型區216會藉植入N型雜質例如砷或磷而形成於本體區214中。各N型區216會沿本體區214的頂面延伸並有部份正位於溝槽的外側部段208b底下。該N型植入係以箭號219來表示,此植入亦不需要覆罩。傳統的離子植入技術可用來進行該二植入步驟。
在第2G圖中,一介電層220例如BPSG會被使用習知技術來製設在整個結構上。該介電層220的厚度約為2000~15000Å。在一實施例中,該介電層220的厚度約為8000Å。
嗣,一傳統的介電質重流步驟會被進行來製成一平坦的表面,如第2H所示。介電層220a嗣會被蝕刻直至達到矽層為止,如第2I圖所示。在該介電層蝕刻之後,介電區220b會完全被容納於溝槽的剩餘部份內,而N型區216的表面區域將會曝露出來。
在第2J圖中,一傳統的矽蝕刻會被進行來製成接觸孔222等。足夠量的矽會被除去,因此隨著N型區216a的上部一起,本體區214的頂層亦會被除去。此乃可確保:(i)各本體區214a的頂面將會曝露以供確實接觸本體區214a;(ii)在N型區216中,源極區216a會被剩餘的本體區214a所分開;及(iii)源極區216a的側壁區域將會曝露,因此能供接觸源極區216a。在第2K圖中,金屬層216會被沈積來接觸本體區214a和源極區216a。在該金屬226沈積之前,一層重摻雜的P型區224可使用習知的離子植入技術而選擇性地沿各本體區214a的頂面來製成。此重摻雜區224有助於該金屬226與本體區214a之間達到電阻接觸。如圖所示,該金屬層224會被沿各溝槽頂面延伸的介電層220b來與閘極212a隔離。
請回參第2J圖,用來製成接觸孔222的矽蝕刻會使沿著溝槽之外側部段208b側壁延伸的部份絕緣層210曝露出來。由圖中可見,該絕緣層210的曝露部份會與源極區216a的曝露側壁區域一起來界定各相鄰溝槽之間的接觸孔222等。故,並沒有覆罩步驟被使用於該等源極區216a或接觸孔222的製程中,但能自動對準於溝槽的源極區216a和接觸孔222將可被製成。
因為源極區216a和接觸孔222等會自動對準於溝槽,故如習知技術中之接觸失準的考量(即第1圖中的尺寸D)將可免除。又,該等接觸孔(如第1圖中的尺寸B)亦可被製得比典型用來解析的光微影工具更小。故,不僅該2D項次可由第1圖的傳統溝槽MOSFET之最小胞元間距A+B+2C+2D中略除,而且該項次B亦可被製得更小許多。因此,利用相同的製程技術,將可獲得更小甚多的胞元間距而不會增加製程複雜度。
此較小的胞元間距將能增加每單位面積的溝槽數目,故能具有降低RdSon的功效。此乃更清楚示於第3圖中。第3圖為一圖表示出胞元間距減少對RdSon的影響。其垂直軸代表RdSon而水平軸代表胞元間距。沿該垂直軸所示的數目僅供例示而並非反應實際的RdSon值。有二曲線被示出,其中上方曲線對應於4.5V的閘極對源極偏壓,而下方曲線對應於10V偏壓。若以相同的製程技術,本發明之自行對準結構將能使胞元間距減少1.8 μm至1.0 μm。此胞元間距的縮小10V偏壓時能減少大約30%及RdSon,而在4.5V偏壓則能減少約25%的RdSon。
在第2A~2K圖中的截面圖僅為舉例說明,而非用來限制該胞元陣列的佈局或其它結構態樣。又,各圖式並未精確地反應各種區域在一實際裝置中將會顯現的實際形狀。第5圖係為一相當於第2K圖的截面圖,其係用來更精確地示出本發明之實施例中各溝槽的實際廓形。因為有些區域的尺寸較小,以及製程步驟例如溫度循環的影響,故在製程
中有許多邊角處會產生圓曲化。因此,該等溝槽會呈顯似Y形,如第5圖所示,而非如第2K圖中所示的T形。但是,應可瞭解本發明並不受該等溝槽的特定形狀所限制。
雖上述係為本發明之實施例的完整說明,但其亦可能使用各種不同的變化、修正及等效結構。例如,第2A~2K圖所示的製程步驟係用來製造一N通道MOSFET。惟修正該等製程步驟來製成一同等的P通道MOSFET亦可為專業人士依據以上說明而容易得知。同樣地,修正該等製程步驟來製成其它類型的半導體裝置,例如絕緣閘極雙極電晶體(IGBT),亦為專業人士參考上述內容所可容易得知。
又,本體區214(見第2F圖)亦可在該製程順序中較早地來製成。例如,在第2A圖中,於製成各區域206之前,P型雜質可先被植入磊晶層204中,或一P型磊晶層亦可生成於磊晶層204上。同樣地,N型區216(見第2F圖)亦可在製程順序中較早地製成。例如,一N型雜質的覆面植入能先在製成該等溝槽之前來進行,而於本體區中形成一高度摻雜的N型區。但該高度摻雜的N型區必須比第2F圖所示更深地伸入該本體區內,俾在該等溝槽製成之後,至少有一部份的N型區會延伸於溝槽的外側部段底下。又,一較深的矽蝕刻亦可能需用於第2J圖中,俾能達到該本體區的表面。
在另一變化例中,該磊晶層204可具有一分級的摻雜濃度,而非固定的摻雜濃度;或可由多數各具不同摻雜濃度的磊晶層來製成;或亦可整體被略除,耑視設計目標而定。又,該等溝槽亦可延伸穿過磊晶層204,而終結於基材202中。
因此,本發明的範圍不應按照上述說明來限定,而是應由所附申請專利範圍,以及所有等效的範圍來決定。
100‧‧‧MOSFET
102‧‧‧基材區
111‧‧‧溝槽
110‧‧‧閘極介電質
112‧‧‧閘極
114‧‧‧本體區
116‧‧‧源極區
120‧‧‧介電層
126‧‧‧金屬層
202‧‧‧基材
203‧‧‧開孔
203a,208a‧‧‧中間部段
203b,208b‧‧‧外側部段
204‧‧‧磊晶層
206‧‧‧氧化物區域
207‧‧‧添加表面區域
210‧‧‧絕緣層
210a‧‧‧絕緣層
212‧‧‧多晶矽層
212a‧‧‧閘極
214‧‧‧本體區
214a‧‧‧本體區
216‧‧‧N型區
216a‧‧‧N型區
218‧‧‧P型植入
219‧‧‧N型植入
220‧‧‧介電層
220b‧‧‧介電區
222‧‧‧接觸孔
224‧‧‧P型區
226‧‧‧金屬層
第1圖為一習知溝槽MOSFET的截面圖;第2A~2K圖示出依本發明之一實施例來製造一溝槽MOSFET在不同階段的截面圖;第3圖為一圖表示出胞元間距減少對RdSon的影響;第4A與4B圖示出依本發明之另一實施例來製成溝槽的另一種方法;及第5圖為一對應於第2K圖的截面圖,乃被提供來更精確地示出本發明之一實施例的溝槽廓形。
202‧‧‧基材
204‧‧‧磊晶層
210a‧‧‧絕緣層
212a‧‧‧閘極
214a‧‧‧本體區
216a‧‧‧N型區
220b‧‧‧介電區
224‧‧‧P型區
226‧‧‧金屬層
Claims (95)
- 一種用於形成半導體裝置的方法,包含:界定一矽層的一曝露表面區域,其中的矽可被除去;除去該矽層的一部份來形成自該矽層的該曝露表面區域伸入該矽層的一溝槽的一中間部段;曝露該矽層的添加表面區域,其中的矽可被除去;除去該矽層的添加部份來形成該溝槽的外側部段,該溝槽的該等外側部段會由該矽層的該等添加曝露表面區域伸入該矽層,且該溝槽的該中間部段會比該溝槽的該等外側部段更深地伸入該矽層;以及形成部份充填該溝槽的一閘極電極。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中除去該矽層的添加部份之步驟將會成型該溝槽的該等側壁,而令溝槽側壁的一上部在靠近該溝槽頂部處擴張開放,以直接延伸於鄰接每一溝槽側壁的該矽層的一部份上方。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中:界定一矽層的一曝露表面區域之步驟乃包含形成並除去一絕緣層之一部份,而來界定該矽層的該曝露表面區域;及界定該矽層的添加曝露表面區域之步驟乃包含等向性地蝕刻該絕緣的剩餘部份,而來曝露該矽層的該等添加表面區域。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該矽層包含一本體 區,而該方法更包括:在形成該溝槽之前,沿該本體區的一表面來植入雜質,以形成一導電性相反於該本體區的第一區,俾使於該溝槽形成之後:(i)該溝槽會延伸穿過該第一區和該本體區,而將該第一區和該本體區中之每一者分成二部份;且(ii)該第一區的該等二部份會沿著該本體區之對應二部份的表面區域延伸,並直接位於該溝槽的該等外側部段下方。
- 如申請專利範圍第4項之方法,其中該本體區係為一磊晶層。
- 如申請專利範圍第4項之方法,其中該矽層包含一磊晶層,而該方法更包含:在該磊晶層中植入雜質,來形成該本體區,該本體區具有與該磊晶層相反的一導電性。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該閘極電極將該溝槽充填為低於該溝槽的該等外側區段。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中形成一閘極電極的步驟乃包含:形成一至少沿該等溝槽側壁延伸的閘極絕緣體;沈積多晶矽;及回蝕該多晶矽,而使該多晶矽將該溝槽部份充填為低於該溝槽的該等外側部段。
- 如申請專利範圍第1項之方法,其中該矽層包含一本體區,而該方法更包含: 在該本體區中植入雜質,來形成一第一區,該第一區會沿該本體區的一表面延伸並直接位於該溝槽的該等外側部段底下。
- 如申請專利範圍第9項之方法,更包含:在形成該等溝槽之前,先形成該本體區。
- 如申請專利範圍第9項之方法,其中該本體區係為一磊晶層,且該溝槽會延伸穿過該本體區。
- 如申請專利範圍第9項之方法,其中:該矽層包含一延伸覆蓋在一基材上之磊晶層,而該本體區係在該磊晶層中;且該磊晶層、該基材、及該第一區具有一與該本體區相反的導電性。
- 如申請專利範圍第9項之方法,更包含:形成僅會跨該溝槽的一頂面延伸的一介電層;及除去曝露的矽,直到:(i)在該第一區中,僅剩餘實質地直接位於該溝槽的該等外側部段底下的部份,該第一區的該等剩餘部份會形成該半導體裝置的源極區,及(ii)該本體區的一表面區域曝露出來為止。
- 如申請專利範圍第13項之方法,其中該曝露的矽之除去步驟會曝露該介電層之一側壁,而該介電層的該側壁會與每一源極區之一曝露側壁一起來形成一可供接觸該本體區和源極區的接觸孔的一側壁。
- 如申請專利範圍第13項之方法,其中形成一介電層的步驟包含: 形成延伸覆蓋在該溝槽和該本體區上的一介電層,該介電層會實質地充填該閘極電極上之該溝槽的一剩餘部份;進行介電質重流操作來平坦化該介電層的該頂面;及均勻地蝕刻該介電層直至達到矽為止,其中當達到矽時:(i)僅會剩餘跨該溝槽之該頂面延伸的該介電層的一部份;且(ii)該第一區的一表面區域將會曝露。
- 如申請專利範圍第13項之方法,更包含:沿該本體區的該曝露表面區域形成一高度摻雜區,其導電性係與該本體區相同;及形成一金屬層來接觸該高度摻雜區和該等源極區。
- 一種用以形成溝槽MOSFET的方法,包含:在一矽層上形成一第一絕緣層;除去該第一絕緣層的預定部份,而來界定該矽層之隔離曝露表面區域;進行一第一矽蝕刻,來形成由該矽層的該等隔離曝露表面區域伸入該矽層的數個溝槽中之每一者的一中間部段;等向性地蝕刻第一絕緣層的剩餘區,而來曝露該矽層的添加表面區域;進行一第二矽蝕刻,來形成每一溝槽的外側部段,該等溝槽之該等外側部段會由該矽層的該等添加曝露表面區域伸入該矽層,每一溝槽的該中間部段會比其外 側部段更深地伸入該矽層;及形成部份充填每一溝槽之一閘極電極。
- 如申請專利範圍第17項之方法,其中該等向性蝕刻步驟會成型每一溝槽的該等側壁,而使該等溝槽側壁的一上部在靠近該溝槽頂部處擴張開放,並直接延伸在鄰接每一溝槽的該矽層的一部份上方。
- 如申請專利範圍第17項之方法,其中該閘極電極將該溝槽充填為低於每一溝槽之該等外側部段,該方法更包含:形成一至少沿每一溝槽的該等側壁延伸的閘極絕緣體。
- 如申請專利範圍第17項之方法,其中該矽層包含一形成有該溝槽之磊晶層,該方法更包含:在鄰接溝槽間之該磊晶層中植入雜質,來形成本體區,其具有與該磊晶層相反的導電性;及在每一本體區中植入雜質,來形成一第一區,其導電性相反於該等本體區,每一第一區會沿一對應的本體區之一表面延伸,並直接位於鄰接溝槽之該等外側部段底下。
- 如申請專利範圍第20項之方法,更包含:使用一第二絕緣層來形成一實質平坦表面,而使每一第一區的一表面區域曝露,且該第二絕緣層會實質充填該對應閘極電極上之每一溝槽的一剩餘部份;及除去曝露的矽,直到(i)在每一第一區中,僅剩餘實 質地直接位於鄰接溝槽之該等外側部段底下的部份,該第一區的該等剩餘部份會形成該MOSFET的源極區,且(ii)每一本體區的一表面區域曝露出來為止。
- 如申請專利範圍第21項之方法,其中該曝露的矽之除去步驟會曝露在每一溝槽內之該第二絕緣層的一側壁,而使每一溝槽之該第二絕緣層之該側壁與源極區的曝露側壁一起形成每二鄰接溝槽之間的接觸孔;該方法更包含:形成一金屬層,以經由該等接觸孔來接觸每一本體區之該曝露表面區域和該等源極區的該等曝露側壁。
- 如申請專利範圍第21項之方法,其中形成一實質平坦表面的步驟包含:形成延伸覆蓋在該等溝槽和該等本體區上的一第二絕緣層,該第二絕緣層會實質充填該對應閘極電極上的每一溝槽的一剩餘部份;進行一介電質重流操作來平坦化該第二絕緣層的該頂面;及均勻地蝕刻該介電層,直至達到矽為止,其中當達到矽時:(i)僅剩餘該第二絕緣層之跨每一溝槽的該頂面延伸的部份,且(ii)每一第一區的一表面區域將會曝露出來。
- 一種用於形成半導體裝置的方法,包含:在一矽層中形成數個溝槽;於該矽層之一上部形成具有一第一導電性的一第 一摻雜區;於每一溝槽內形成一絕緣層,使得該絕緣層的一頂面係實質地與該第一摻雜區的一頂面共平面,每一溝槽內之該絕緣層係直接延伸於鄰接於每一溝槽側壁的該第一摻雜區的一部份上;以及自鄰接之每一溝槽除去曝露的矽,直到於該第一摻雜區中,僅剩餘鄰接該等溝槽側壁之該等部份為止,鄰接於該等溝槽側壁之該第一摻雜區的該等剩餘部份形成自行對準於該等溝槽之源極區。
- 如申請專利範圍第24項之方法,其中該除去曝露的矽的步驟形成一介於每二鄰接溝槽間之接觸孔。
- 如申請專利範圍第25項之方法,更包含:於形成該第一摻雜區之前,於該矽層的該上部形成具有一第二導電性的一第二摻雜區。
- 如申請專利範圍第26項之方法,更包含:經由該等接觸孔植入摻雜劑,以於該第二摻雜區形成具有一第二導電性的一重本體區。
- 如申請專利範圍第27項之方法,更包含:形成一金屬層,以經由該接觸孔電氣接觸該等源極區及該重本體區。
- 如申請專利範圍第24項之方法,更包含:於形成該絕緣層前,形成部份充填每一溝槽之一閘極電極。
- 一種用於製造半導體裝置的方法,包含: 於一矽層中形成數個溝槽;形成部份充填每一溝槽之一閘極電極;於該矽層之一上部形成具有一第一導電性的一第一摻雜區;於每一溝槽內形成一絕緣層,使得該絕緣層之一頂面係實質地與該第一摻雜區之一頂面共平面,每一溝槽具有一輪廓,可使每一溝槽內之該絕緣層直接延伸於鄰接於每一溝槽側壁之該第一摻雜區之一部份上;以及自鄰接溝槽間除去曝露的矽,使得:(1)一接觸孔係形成於每二鄰接溝槽間;以及(2)於該第一摻雜區中,僅剩餘鄰接於每一溝槽側壁之該部份,鄰接於每一溝槽側壁剩餘之該第一摻雜區的該部份可形成一源極區。
- 如申請專利範圍第30項之方法,其中除去該曝露的矽的步驟係無需使用一阻罩即可實施,使得介於每二鄰接溝槽間之該接觸孔及鄰接於每一溝槽側壁剩餘之該第一摻雜區之該部份係自行對準。
- 如申請專利範圍第30項之方法,更包含:於形成該第一摻雜區之前,於該矽層之該上部形成具有一第二導電性的一第二摻雜區。
- 如申請專利範圍第32項之方法,更包含:經由該等接觸孔植入摻雜劑,以於介於鄰接溝槽間之該第二摻雜區形成具有一第二導電性的一重本體區。
- 如申請專利範圍第33項之方法,更包含: 形成一金屬層,以經由該接觸孔電氣接觸該等源極區及該重本體區。
- 一種場效電晶體(FET),包含:數個延伸入一矽層之溝槽,每一溝槽具有以實質垂直延伸頂部擴張開放的上側壁;延伸入介於鄰接溝槽間之該矽層內之接觸孔,使得每一溝槽與一鄰接接觸孔形成對應於該實質垂直延伸頂部之一共用上側壁部份;延伸於鄰接溝槽間之本體區;以及延伸於鄰接每一溝槽之相對側壁之該等本體區內之源極區,該等源極區具有與該等本體區所具有之導電性相反之一導電性。
- 如申請專利範圍第35項的FET,更包含:延伸於每一接觸孔之用於沿該等源極區之側壁接觸該等區的一金屬層。
- 如申請專利範圍第35項的FET,其中每一源極區之整體係設置為低於該等共用上側壁中之對應一者。
- 如申請專利範圍第35項的FET,其中該等共用上側壁中之每一者與一對應源極區之一側壁一起形成一接觸孔之一側壁。
- 如申請專利範圍第35項的FET,更包含:凹陷於每一溝槽之一閘極電極;將該閘極電極與鄰接本體區絕緣之一閘極介電質;以及 延伸於該閘極電極上之每一溝槽之一介電區。
- 如申請專利範圍第39項的FET,其中該介電區具有完全包含於每一溝槽內之至少一部份,且該介電區之該至少一部份之側壁與鄰接源極區之側壁一起形成該等接觸孔之側壁。
- 如申請專利範圍第39項的FET,其中該介電區具有至少一部份,使得:(a)該至少一部份係完全包含於每一溝槽;以及(b)該至少一部份界定該等接觸孔之相對側壁之上部。
- 如申請專利範圍第39項的FET,其中該介電區具有至少一部份,使得:(a)該至少一部份係完全包含於每一溝槽;以及(b)該至少一部份係直接延伸於一鄰接源極區之至少一部份上。
- 如申請專利範圍第35項之FET,其中該等源極區係自行對準於該等數個溝槽。
- 如申請專利範圍第35項之FET,其中該等接觸孔係自行對準於該等數個溝槽。
- 一種場效電晶體(FET),包含:具有一第一導電性的一磊晶層,該磊晶層係延伸於具有該第一導電性之一基材上,該磊晶層具有較該基材低的一較低摻雜濃度;具有一第二導電性的一本體區,該本體區係延伸於 該磊晶層之一上部上,該第二導電性係與該第一導電性相反;數個經由該本體區延伸且終止於該本體區下之該磊晶層的溝槽,每一溝槽具有以實質垂直延伸頂部擴張開放的上側壁;延伸入介於鄰接溝槽間之該本體區的接觸孔,使得每一溝槽與一鄰接接觸孔形成一對應於該實質垂直延伸頂部之共用上側壁;以及延伸於鄰接於每一溝槽之相對側壁之該本體區內的具有該第一導電性的源極區。
- 如申請專利範圍第45項之FET,更包含:延伸於每一接觸孔之用於沿該等源極區之側壁接觸該等源極區的一金屬層。
- 如申請專利範圍第45項的FET,其中每一源極區之整體係設置為低於該等共用上側壁中之對應一者。
- 如申請專利範圍第45項的FET,其中該等共用上側壁中之每一者與一對應源極區之一側壁一起形成一接觸孔之一側壁。
- 如申請專利範圍第45項的FET,其中擴張開放之該等上溝槽側壁亦直接延伸於對應源極區之至少一部份上。
- 如申請專利範圍第45項的FET,更包含:凹陷於每一溝槽之一閘極電極;將每一閘極電極與鄰接本體區絕緣之一閘極介電質;以及 延伸於該閘極電極上之一介電區。
- 如申請專利範圍第49項的FET,其中該介電區具有完全包含於每一溝槽內之至少一部份,且該介電區之該至少一部份之側壁與鄰接源極區之側壁一起形成該等接觸孔之側壁。
- 如申請專利範圍第49項的FET,其中該介電區具有一部份,使得:(a)該部份係完全包含於每一溝槽;以及(b)該部份係直接延伸於一鄰接源極區之至少一部份上。
- 如申請專利範圍第50項的FET,其中該閘極電極係凹陷於每一溝槽內且低於擴張開放之該等上溝槽側壁。
- 如申請專利範圍第45項之FET,其中該等源極區係自行對準於該等數個溝槽。
- 如申請專利範圍第45項之FET,其中該等接觸孔係自行對準於該等數個溝槽。
- 一種場效電晶體(FET),包含:具有一第一導電性的一磊晶層,該磊晶層係延伸於具有該第一導電性之一基材上,該磊晶層具有較該基材低的一較低摻雜濃度;具有一第二導電性的一本體區,該本體區係延伸於該磊晶層之一上部,該第二導電性係與該第一導電性相反;數個經由該本體區延伸且終止於該本體區下之該 磊晶層的溝槽,每一溝槽具有以實質垂直延伸頂部擴張開放的上側壁;延伸入介於鄰接溝槽間之該本體區的接觸孔,使得每一溝槽與一鄰接接觸孔形成一對應於該實質垂直延伸頂部之共用上側壁;凹陷於每一溝槽內之一閘極電極;將每一閘極電極與鄰接本體區絕緣之一閘極介電質;延伸於該閘極電極上之一介電區;延伸於鄰接於每一溝槽之相對側壁之該本體區內的具有該第一導電性的源極區;具有該第二導電性的延伸於該本體區且低於每一接觸孔之一高度摻雜區;以及延伸於該介電區上之一金屬層,該金屬層更延伸入每一接觸孔,以沿每一接觸孔之一底部接觸該高度摻雜區及沿該等源極區之側壁接觸該等源極區。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中每一源極區之整體係設置為低於該等共用上側壁部份中之對應一者。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中該等共用上側壁部份中之每一者與一對應源極區之一側壁一起形成一接觸孔之一側壁。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中該介電區具有完全包含於每一溝槽內之至少一部份,且該介電區之該至少一部份之側壁與鄰接源極區之側壁一起形成該等接觸 孔之側壁。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中該介電區具有至少一部份,使得:(a)該至少一部份係完全包含於每一溝槽;以及(b)該至少一部份界定該等接觸孔之相對側壁之上部。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中擴張開放之該等上溝槽側壁亦直接延伸於對應源極區之至少一部份上。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中該介電區具有一部份,使得:(a)該部份係完全包含於每一溝槽;以及(b)該部份係直接延伸於一鄰接源極區之至少一部份上。
- 如申請專利範圍第56項的FET,其中該閘極電極係凹陷於每一溝槽內且低於擴張開放之該等上溝槽側壁。
- 如申請專利範圍第56項之FET,其中該等源極區係自行對準於該等數個溝槽。
- 如申請專利範圍第56項之FET,其中該等接觸孔係自行對準於該等數個溝槽。
- 一種用於形成半導體裝置之方法,包含:於一矽層上形成一阻罩層,該阻罩層具有開孔,經由該等開孔可曝露該矽層之表面區域;等向性地經由該等阻罩層開孔蝕刻該矽層,以除去該矽層之碗狀部份,每一碗狀部份具有直接延伸於該阻 罩層底下之一中間部份及外側部份,該等外側部份形成對應溝槽之外側部段;經由該等阻罩層開孔除去該矽層之添加部份,以形成該等溝槽之較該等溝槽之該等外側部段更深入延伸入該矽層的一中間部段;於該矽層之一上部形成具有一第一導電性之一第一摻雜區;於每一溝槽內形成一絕緣層,每一溝槽內之該絕緣層係直接延伸於鄰接於每一溝槽側壁之該第一摻雜區的一部份上;以及除去來自鄰接之每一溝槽之矽,直到於該第一摻雜區中僅剩餘鄰接於該等溝槽側壁之該等部份為止,鄰接於該等溝槽側壁之該第一摻雜區之該等剩餘部份形成與該等溝槽自行對準之源極區。
- 如申請專利範圍第66項之方法,其中該絕緣層的一頂面係實質地與該第一摻雜區的一頂面共平面。
- 如申請專利範圍第66項之方法,其中該除去曝露的矽之步驟形成介於每二鄰接溝槽間之一接觸孔。
- 如申請專利範圍第68項之方法,更包含:於形成該第一摻雜區之前,於該矽層的該上部形成具有一第二導電性的一第二摻雜區。
- 如申請專利範圍第69項之方法,更包含:經由該等接觸孔植入摻雜劑,以於該第二摻雜區形成具有一第二導電性的一重本體區。
- 如申請專利範圍第70項之方法,更包含:形成一金屬層,以經由該接觸孔電氣接觸該等源極區及該重本體區。
- 如申請專利範圍第66項之方法,更包含:於形成該絕緣層之前,形成部份充填每一溝槽之一閘極電極。
- 一種用於形成半導體裝置之方法,包含:於一矽層上形成一阻罩層,該阻罩層具有開孔,經由該等開孔可曝露該矽層之表面區域;等向性地經由該等阻罩層開孔蝕刻該矽層,以除去該矽層之碗狀部份,每一碗狀部份具有直接延伸於該阻罩層底下之一中間部份及外側部份,該等外側部份形成對應溝槽之外側部段;經由該等阻罩層開孔除去該矽層之添加部份,以形成該等溝槽之較該等溝槽之該等外側部段更深入延伸入該矽層的一中間部段;形成部份充填每一溝槽之一閘極電極;於該矽層之一上部形成具有一第一導電性之一第一摻雜區;於每一溝槽內形成一絕緣層,使得該絕緣層的一頂面係實質地與該第一摻雜區之一頂面共平面,每一溝槽具有一輪廓,使得每一溝槽之該絕緣層直接延伸於鄰接每一溝槽側壁之該第一摻雜區的一部份上;以及除去來自介於鄰接溝槽間之曝露的矽,使得: (1)一接觸孔係形成於每二鄰接溝槽間,以及(2)於該第一摻雜區中僅剩餘鄰接於每一溝槽側壁之該部份為止,鄰接於每一溝槽側壁剩餘之該第一摻雜區之該部份形成一源極區。
- 如申請專利範圍第73項之方法,其中除去該曝露的矽的步驟係無需使用一阻罩即可實施,使得介於每二鄰接溝槽間之該接觸孔及鄰接於每一溝槽側壁剩餘之該第一摻雜區之該部份係自行對準。
- 如申請專利範圍第73項之方法,更包含:於形成該第一摻雜區之前,於該矽層之該上部形成具有一第二導電性的一第二摻雜區。
- 如申請專利範圍第75項之方法,更包含:經由該等接觸孔植入摻雜劑,以於介於鄰接溝槽間之該第二摻雜區形成具有一第二導電性的一重本體區。
- 如申請專利範圍第76項之方法,更包含:形成一金屬層,以經由該接觸孔電氣接觸該等源極區及該重本體區。
- 一種用於形成半導體裝置之方法,包含:除去一矽層之部份,使得數個溝槽係形成為各自具有靠近該溝槽之該頂部擴張開放之側壁,以直接延伸於鄰接於每一溝槽側壁之該矽層之一部份上;形成覆蓋該等溝槽側壁之一第一絕緣層;形成部份充填每一溝槽之一閘極電極;於每一溝槽內形成一第二絕緣層,該第二絕緣層係 延伸於每一閘極電極及該矽層之直接延伸於該等溝槽側壁下方的該等部份之上;以及除去曝露的矽,以曝露每一溝槽之該第一絕緣層之一邊緣,每一溝槽之該第一絕緣層之該曝露的邊緣界定形成於每二鄰接溝槽間之每一接觸孔之一部份。
- 如申請專利範圍第78項之方法,更包含:於該矽層形成具有一第一導電性之一第一區,其中該除去曝露之矽的步驟除去該第一區之部份,使得於該第一區中,僅剩餘鄰接於每一溝槽側壁之部份,鄰接於每一溝槽側壁之該第一區之該等剩餘部份形成該半導體裝置之一源極區。
- 如申請專利範圍第78項之方法,其中除去一矽層之部份包含:於該矽層上形成一第三絕緣層;除去該第三絕緣層之預定部份,以界定該矽層之隔離曝露表面區域;進行一第一矽蝕刻,以形成自該矽層之該等隔離曝露表面區域延伸入該矽層之數個溝槽中之每一者的一中間部段;等向性地蝕刻該第三絕緣層之剩餘部份,以曝露該矽層之添加表面區域;以及進行一第二矽蝕刻,以形成每一溝槽之外側部段,該等溝槽之該等外側部段係自該矽層之該等添加曝露表面區域延伸入該矽層,每一溝槽之該中間部段係較其 外側部段更深地延伸入該矽層。
- 如申請專利範圍第78項之方法,其中除去一矽層之部份包含:於該矽層上形成一阻罩層,該阻罩層具有開孔,經由該等開孔可曝露該矽層之表面區域;等向性地經由該等阻罩層開孔蝕刻該矽層,以除去該矽層之碗狀部份,每一碗狀部份具有直接延伸於該阻罩層底下之一中間部份及外側部份,該等外側部份形成對應溝槽之外側部段;以及經由該等阻罩層開孔除去該矽層之添加部份,以形成該等溝槽之較該等溝槽之該等外側部段更深入延伸入該矽層的一中間部段。
- 如申請專利範圍第78項之方法,其中該形成一閘極電極之步驟包含:沉積多晶矽,該多晶矽充填該等數個溝槽;以及回蝕該多晶矽。
- 如申請專利範圍第82項之方法,其中該多晶矽係經回蝕以位於低於該等側壁之位置,且該等側壁開始擴散開放。
- 如申請專利範圍第78項之方法,其中該矽層包含一本體區,而該方法更包含:在該本體區中植入雜質,來形成一第一區,該第一區會沿該本體區的一表面延伸並直接位於該等側壁的擴張開放部份底下。
- 如申請專利範圍第84項之方法,更包含:在形成該等數個溝槽之前,先形成該本體區。
- 如申請專利範圍第84項之方法,其中該本體區係為一磊晶層,且該等數個溝槽會延伸穿過該本體區。
- 一種用於形成半導體裝置之方法,包含:除去一矽層之部份,使得數個溝槽係形成為各自具有靠近該溝槽之該頂部擴張開放之側壁,以直接延伸於鄰接於每一溝槽側壁之該矽層之一部份上;形成覆蓋該等溝槽側壁之一第一絕緣層;形成部份充填每一溝槽之一閘極電極;於每一溝槽內形成一第二絕緣層,該第二絕緣層係延伸於每一閘極電極及該矽層之直接延伸於該等溝槽側壁下方的該等部份之上;除去該矽層之曝露部份,以曝露每一溝槽之該第一絕緣層之一邊緣,每一溝槽之該第一絕緣層之該曝露的邊緣界定形成於每二鄰接溝槽間之每一接觸孔之一部份;以及沉積一延伸入該等接觸孔之金屬層。
- 如申請專利範圍第87項之方法,更包含:於該矽層形成具有一第一導電性之一第一區,其中該除去該矽層之該等曝露部份的步驟除去該第一區之部份,使得於該第一區中,僅剩餘鄰接於每一溝槽側壁之部份,鄰接於每一溝槽側壁之該第一區之該等剩餘部份形成該半導體裝置之一源極區。
- 如申請專利範圍第87項之方法,其中除去一矽層之部份包含:於該矽層上形成一第三絕緣層;除去該第三絕緣層之預定部份,以界定該矽層之隔離曝露表面區域;進行一第一矽蝕刻,以形成自該矽層之該等隔離曝露表面區域延伸入該矽層之數個溝槽中之每一者的一中間部段;等向性地蝕刻該第三絕緣層之剩餘部份,以曝露該矽層之添加表面區域;以及進行一第二矽蝕刻,以形成每一溝槽之外側部段,該等溝槽之該等外側部段係自該矽層之該等添加曝露表面區域延伸入該矽層,每一溝槽之該中間部段係較其外側部段更深地延伸入該矽層。
- 如申請專利範圍第87項之方法,其中除去一矽層之部份包含:於該矽層上形成一阻罩層,該阻罩層具有開孔,經由該等開孔可曝露該矽層之表面區域;等向性地經由該等阻罩層開孔蝕刻該矽層,以除去該矽層之碗狀部份,每一碗狀部份具有直接延伸於該阻罩層底下之一中間部份及外側部份,該等外側部份形成對應溝槽之外側部段;以及經由該等阻罩層開孔除去該矽層之添加部份,以形成該等溝槽之較該等溝槽之該等外側部段更深入延伸 入該矽層的一中間部段。
- 如申請專利範圍第87項之方法,其中該形成一閘極電極之步驟包含:沉積多晶矽,該多晶矽充填該等數個溝槽;以及回蝕該多晶矽。
- 如申請專利範圍第91項之方法,其中該多晶矽係經回蝕以位於低於該等側壁之位置,且該等側壁開始擴散開放。
- 如申請專利範圍第87項之方法,其中該矽層包含一本體區,而該方法更包含:在該本體區中植入雜質,來形成一第一區,該第一區會沿該本體區的一表面延伸並直接位於該等側壁的擴張開放部份底下。
- 如申請專利範圍第93項之方法,更包含:在形成該等數個溝槽之前,先形成該本體區。
- 如申請專利範圍第93項之方法,其中該本體區係為一磊晶層,且該等數個溝槽會延伸穿過該本體區。
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