專利名稱：底部漏極ldmos功率mosfet的結(jié)構(gòu)及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，更確切地說(shuō)，是一種帶有底部 漏極的高性能的橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管。
背景技術(shù)：
功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管典型應(yīng)用于功率切換和功率放大的器件中。對(duì)于 功率切換，商業(yè)上通常使用雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(DMOSFETs)器件。盡管平面 柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體功率器件更加適合于晶圓帶工廠的制程，并且生產(chǎn)成本較低，但是傳統(tǒng) 的用于制備帶有面狀柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件的生產(chǎn)工藝，仍然遇到許多技 術(shù)難題和技術(shù)局限。參見(jiàn)圖1A，一個(gè)帶有水平溝道的面狀結(jié)構(gòu)以及柵極的典型傳統(tǒng)的垂直 雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件的單一元件100的橫截面視圖，其中，溝道從柵極 附近的源極區(qū)邊緣開(kāi)始擴(kuò)散。典型的雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管包括多個(gè)這種的元 件。元件100的垂直場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)位于N+襯底102上，N+襯底102作為漏極區(qū)域。N-外 延層或N-漂流層104位于襯底102上方。100結(jié)構(gòu)還包括一個(gè)P-本體區(qū)106、N+源極區(qū) 108、N+多晶硅柵極區(qū)112以及設(shè)置在N+柵極112下方的柵極氧化物110。例如，圖IA所 示的晶體管元件100為η-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(NM0SFET)。一種結(jié)型場(chǎng)效應(yīng) 管植入物，例如一種用于η-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件的N-型摻雜植入物，可用 于降低由于溝道區(qū)域106之間的漂流區(qū)104的本體區(qū)106，產(chǎn)生的側(cè)方捏力引起的導(dǎo)通電阻 Rdson升高。但是，由于平面柵極穿過(guò)本體區(qū)之間的外延和漂流區(qū)耦合到漏極，使得柵漏電 容很高，因此這種器件在低偏壓的高頻器件應(yīng)用方面有所局限。如果使用結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管降 低導(dǎo)通電阻Rdson，則會(huì)增加?xùn)怕╇娙?。此外，由于單元間距很難再減小，帶有平面柵極的雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件 仍然存在許多技術(shù)局限，尤其是當(dāng)減小雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的元件間距時(shí)，本體 區(qū)之間的微小距離，會(huì)產(chǎn)生很高的漏源之間的導(dǎo)通電阻Rds-on。在Baliga申請(qǐng)的美國(guó)專利 6，800，897和美國(guó)專利6，791，143中，提出了一種硅半導(dǎo)體公司場(chǎng)效應(yīng)管(SSCFET)器件，如 圖IB所示，硅半導(dǎo)體公司場(chǎng)效應(yīng)管(SSCFET)元件結(jié)構(gòu)120的橫截面視圖。對(duì)于n_溝道金 屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件，硅半導(dǎo)體公司場(chǎng)效應(yīng)管(SSCFET)元件結(jié)構(gòu)120是通過(guò)深退 化N-型植入?yún)^(qū)114增大器件的導(dǎo)通電阻。然后，將結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管植入?yún)^(qū)114與設(shè)置在P-本 體區(qū)106下面的嵌入式P-區(qū)116合并，屏蔽“傳統(tǒng)的”橫向擴(kuò)散淺溝道。然而，由于設(shè)計(jì)競(jìng) 爭(zhēng)要求，如圖IB所示的硅半導(dǎo)體公司場(chǎng)效應(yīng)管(SSCFET)結(jié)構(gòu)并不能有效解決上述技術(shù)局 限。特別是為了獲得低電阻，而采用的高劑量結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管植入，會(huì)對(duì)P-本體和P-屏蔽植 入?yún)^(qū)進(jìn)行補(bǔ)償。因此，硅半導(dǎo)體公司場(chǎng)效應(yīng)管(SSCFET)元件結(jié)構(gòu)較難生產(chǎn)和改進(jìn)?；谏?述原因，依靠傳統(tǒng)工藝制造的帶有平面柵極的半導(dǎo)體功率器件，并不能滿足需要高性能、高 效率的功率器件的高頻應(yīng)用。如圖IC所示，美國(guó)專利號(hào)為2007/0278571的專利提出了一個(gè)平面分裂柵極金屬 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件130。平面分裂柵極金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件130帶有一個(gè)外延層104，位于襯底102上。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件130含有一個(gè)分裂柵 極132，帶隙為g。分裂柵極132設(shè)置在柵極氧化物層110上方，氧化物層110位于外延層 104上方。金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管器件還包括一個(gè)緊挨著柵極氧化層110下面的淺表 面摻雜區(qū)134，形成溝道區(qū)域。結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的垂直深擴(kuò)散區(qū)138，例如N+擴(kuò)散區(qū)，形成在 外延層104中，分裂柵極132的帶隙g的下面。通過(guò)將這個(gè)N+區(qū)138從外延層104的頂面 延伸到底部(其底部比深本體區(qū)136的底部還深)，反向摻雜淺表面摻雜層，并將溝道末端 連接到漏極。用一種第二導(dǎo)電類型的摻雜物(例如P-型摻雜物)對(duì)深本體區(qū)136進(jìn)行摻 雜，并將深本體區(qū)136從淺表面摻雜區(qū)134的底部，延伸到一定深度，這個(gè)深度要小于深結(jié) 型場(chǎng)效應(yīng)管擴(kuò)散區(qū)138的底部深度。用第一導(dǎo)電類型的摻雜物(例如N+摻雜物)對(duì)P-本 體區(qū)136進(jìn)行摻雜，P-本體區(qū)136包圍著源極區(qū)108。反向摻雜淺表面摻雜層134的源極 區(qū)108，形成在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管區(qū)138周圍的外延層頂面附件近，結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管區(qū)138位于分 裂柵極的帶隙132下面。如圖IC所示，由于在結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管擴(kuò)散138上面沒(méi)有直接接觸的 柵極電極，因此平面分裂柵極金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的柵漏電容很低。但是，這些 器件會(huì)受到由本體區(qū)之間的電流通路引起的結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管夾斷現(xiàn)象的影響。原有技術(shù)制備的帶有接地/襯底源極的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，含有 P+下沉區(qū)，用于將頂部源極連接到P+襯底上。G. Cao等人在IEEE電子器件(2004年8期 1296-1303頁(yè))發(fā)表的文章《在射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管中的漂流區(qū)設(shè) 計(jì)的比較性研究》中，提出了一種帶有接地/襯底源極的射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體 器件150，其橫截面視圖如圖ID所示。射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件150位于P+ 襯底(源極152)上，并且它上面帶有一個(gè)P-外延層154。射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo) 體器件150含有P+下沉區(qū)，用于將頂部源極金屬162連接到P+襯底(源極)152上。頂部 源極金屬162通過(guò)氧化層160中的開(kāi)口，將P+下沉物短接到N+頂部源極區(qū)159上。N+漂 流區(qū)156位于外延層154的頂面上，并通向N+漏極區(qū)158。柵極166設(shè)置在N+漂流層156 上方，并通過(guò)氧化物160實(shí)現(xiàn)電絕緣。頂部源極金屬162和漏極金屬164設(shè)置在此結(jié)構(gòu)上 方。Ishiwaka 0等人于1985年12月1_4日在華盛頓舉行的國(guó)際電子器件會(huì)議上的學(xué) 術(shù)文摘中(166-169頁(yè))發(fā)表的文章《通過(guò)V-槽式結(jié)合降低源極電感的2. 45GHz功率橫向 雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管》，提出了一種帶有V-槽式源極連接的橫向雙擴(kuò)散金屬 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管，能夠最小化源極電感(Ls)、柵漏電容(Cgd)以及溝道長(zhǎng)度(Leff)。 V-溝槽穿入P-型外延層，到達(dá)P+型襯底，形成在有源區(qū)外的Si02區(qū)中。橫向雙擴(kuò)散金屬 氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管的N+型源極區(qū)通過(guò)鍍金屬，直接連接到V-溝槽上。由于器件源極 不需要焊線，因此源極電容Ls很小，以致于可以忽略。柵漏電容Cgd也僅占相同柵極寬度 的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(VDM0SFET)的柵漏電容的1/4。美國(guó)專利6，372，557提出的一種用于制備橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管方法，包括a)在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底中，制備第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)；b)在襯 底上制備一個(gè)外延層；c)在外延層中，制備第一導(dǎo)電類型的第二摻雜區(qū)；以及d)在外延層 中，制備第一導(dǎo)電類型的本體區(qū)。制備第一、第二摻雜區(qū)以及本體區(qū)的步驟，包括在這些區(qū) 域中熱擴(kuò)散摻雜物，以使第一和第二摻雜區(qū)逐漸擴(kuò)散、相互融合。本體區(qū)也與第二摻雜區(qū)相 互融合，并通過(guò)第一和第二摻雜區(qū)，將本體區(qū)電耦合到襯底上。然后，在外延層中形成源極和漏極區(qū)。通過(guò)這種方法制備的晶體管，能夠減小本體區(qū)和襯底之間的電阻，或降至最小。 而且晶體管的尺寸也比原有技術(shù)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的尺寸小。事實(shí) 上，這種類型的器件是用一個(gè)掩埋層制備部分下沉區(qū)，下沉區(qū)將底部源極連接到器件頂部。美國(guó)專利5，821，144提出了一種小器件尺寸的絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)管(IGFET)器件 (橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管)，含有一個(gè)帶有外延層的半導(dǎo)體襯底，器件形成在 外延層的表面中，特別適合應(yīng)用于射頻和微波應(yīng)用。從表面到外延層，襯底上都帶有下沉物 接頭，用于將源極區(qū)連接到接地襯底上接地。為了減小元件結(jié)構(gòu)的尺寸，下沉物接頭位于晶 片的外圍。美國(guó)專利5，869，875提出了一種在摻雜的半導(dǎo)體襯底上的摻雜外延半導(dǎo)體層中 形成的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，含有一個(gè)到襯底的源極接頭，襯底是由摻雜的 多晶硅、耐火金屬或耐火硅化物等導(dǎo)電材料填充的外延層中的溝道組成。將源極接頭的一 部分用作插塞，可以減少源極接頭的橫向擴(kuò)散，從而減小晶體管元件的整體尺寸。然而，由于下沉區(qū)都占有一定的體積，因此使用下沉區(qū)會(huì)增加元件的尺寸。另外， 原有技術(shù)的大多數(shù)橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，在源極/本體接觸區(qū)以及柵極屏蔽 區(qū)上方使用的是同種金屬，有些器件在漏極和/或柵極互聯(lián)時(shí)使用的是第二種金屬，這些都會(huì)由于熱載流子的注入而造成不穩(wěn)定的結(jié)果。美國(guó)公布號(hào)為20080023785的專利中提出了一種底部源極橫向擴(kuò)散金屬氧化物 半導(dǎo)體(BS-LDMOS)器件。該器件的源極區(qū)橫向設(shè)置在漏極區(qū)的對(duì)面，漏極區(qū)在半導(dǎo)體襯底 的頂面附近，源極區(qū)和漏極區(qū)之間的柵極位于半導(dǎo)體襯底之上。這個(gè)底部源極橫向擴(kuò)散金 屬氧化物半導(dǎo)體(BS-LDMOS)器件還具有一個(gè)下沉物-溝道組合區(qū)，設(shè)置在半導(dǎo)體襯底深 處，與設(shè)置在頂面附近的源極區(qū)周圍的本體區(qū)結(jié)合在一起，其中下沉物-溝道組合區(qū)將本 體區(qū)和源極區(qū)電連接到襯底底部，襯底作為源極電極。漂流區(qū)設(shè)置在柵極下方并距離源極 區(qū)還有一定距離的頂面附近，它延伸到漏極區(qū)，而且包圍著漏極區(qū)。這種器件的尺寸很小， 有助于縮緊漏極邊緣，減少熱載流子注入以及柵漏電容。但是在這種器件以及上述的一些原有技術(shù)中，都是源極位于器件的底部，這并不符合某些應(yīng)用中，漏極在器件底部的要求。美國(guó)公開(kāi)號(hào)為20070013008的專利提出了一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器 件，它是由一個(gè)具有第一導(dǎo)電類型的襯底、以及一個(gè)在襯底上面的、帶有一個(gè)上表面的輕摻 雜外延層組成。除了形成在源極和漏極之間的第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)之外，第一導(dǎo)電類型 的源極和漏極區(qū)都形成在外延層中。導(dǎo)電柵極形成在柵極介質(zhì)層上方。漏極接頭含有一個(gè) 從外延層的上表面一直到襯底的第一溝道(它的一個(gè)側(cè)壁沿著外延層)、一個(gè)沿著第一溝 道的側(cè)壁形成的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)、以及一個(gè)在重?fù)诫s區(qū)附近的第一溝道中的漏極 插塞，漏極接頭將漏極區(qū)電連接到襯底上。提供源極接頭，在導(dǎo)電襯底和源極接頭之間形成 一個(gè)絕緣層。美國(guó)公開(kāi)號(hào)為200700138548的專利提出了一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管器件，含有一個(gè)第一導(dǎo)電類型的襯底，并且襯底上有一個(gè)半導(dǎo)體層。第一導(dǎo)電類型的源 極區(qū)和漏極延伸區(qū)形成在半導(dǎo)體層中。導(dǎo)電襯底形成在柵極介質(zhì)層上方，柵極介質(zhì)層位于 溝道區(qū)上。漏極接頭將漏極延伸區(qū)電連接到襯底上，并從溝道區(qū)開(kāi)始被橫向分隔開(kāi)。漏極 接頭含有一個(gè)在半導(dǎo)體層中的襯底和漏極延伸區(qū)之間形成的重?fù)诫s漏極接觸區(qū)，其中重?fù)诫s漏極接觸區(qū)的頂端部分從半導(dǎo)體層的上表面被分隔開(kāi)。源極接頭將源極區(qū)電連接到本體區(qū)。然而，美國(guó)公開(kāi)號(hào)為20070013008和20070138548的專利中所述的器件，都含有通 過(guò)深垂直連接形成的N+漏極接觸區(qū)。N+漏極側(cè)壁擴(kuò)展僅用于在P-區(qū)中延伸，并不能用在 N-輕摻雜漏極(N-LDD)區(qū)。這種N+漏極摻雜物的橫向擴(kuò)展會(huì)減小N-輕摻雜漏極(N-LDD) 的橫向長(zhǎng)度，從而降低擊穿電壓(BV)。此外，由于在柵極的漏極邊緣處，“漏極技術(shù)”尚不足 以?shī)A斷輕摻雜漏極(LDD)區(qū)，因此這種器件很容易受到熱載流子注入的影響。美國(guó)專利5，113，236提出了一種集成電路的絕緣體上硅(SOI)，是由多個(gè)專門用 于高壓器件應(yīng)用的元件組成，包括一個(gè)第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底、一個(gè)位于襯底上的絕 緣層、一個(gè)位于絕緣層上的半導(dǎo)體層、多個(gè)位于半導(dǎo)體層中用于形成多個(gè)支路部分的橫向 分離電路元件、一個(gè)位于襯底中、第一導(dǎo)電類型的擴(kuò)散層對(duì)面的、并同其他全部電路元件橫 向分離的第二導(dǎo)電類型的擴(kuò)散層、以及用于將擴(kuò)散層的電壓保持在大于等于集成器件中現(xiàn) 有的任一支路的最高電勢(shì)的方法。然而，由于絕緣體上硅(SOI)技術(shù)不僅成本昂貴，而且會(huì) 產(chǎn)生較高的熱阻，因此這項(xiàng)技術(shù)并不是首選。之所以產(chǎn)生較高的熱阻，是由于有源晶體管中 消耗的熱量會(huì)從襯底中發(fā)散出去，使絕緣體上硅中掩埋的氧化物的熱阻高于標(biāo)準(zhǔn)大晶片的 熱阻。此外，從晶片頂部到襯底，若要使用深下沉擴(kuò)散，就必須使下沉物與有源器件之間的 橫向間距很大，尤其是當(dāng)外延層(或者基于絕緣體上硅的器件中的器件層)很厚時(shí)。美國(guó)專利5，338，965提出了一種集成電路降低表面電場(chǎng)(RESURF)橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)功率晶體管，將絕緣體上硅(SOI)金屬氧化物半導(dǎo)體技術(shù)同減小 表面電場(chǎng)(RESURF)橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)技術(shù)結(jié)合起來(lái)。在同一個(gè)襯底 上，將絕緣體上硅(SOI)晶體管與減小表面電場(chǎng)(RESURF)漏極區(qū)耦合在一起，以便用很低 的“導(dǎo)通”電阻，使源極與高壓功率晶體管絕緣。這種降低表面電場(chǎng)(RESURF)橫向雙擴(kuò)散 金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管，在要求源極和襯底之間電絕緣的器件應(yīng)用中，具有一 定優(yōu)勢(shì)。由于美國(guó)專利5，338，956中設(shè)計(jì)的漂流區(qū)是位于大襯底中，因此它的特點(diǎn)是橫向尺寸很大。此外，其中所述的器件，并不像附圖中所示的“底部源極”的結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種帶有絕緣體上硅(SOI)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo) 體場(chǎng)效應(yīng)管器件，這種器件含有低柵漏電容以及在底部連接漏極的柵極電荷，適合應(yīng)用于 低端功率轉(zhuǎn)換，而且不受由于兩個(gè)鄰近本體區(qū)之間垂直流動(dòng)的柵極電流引起的電流箍縮效 應(yīng)(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管電阻)的影響。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種半導(dǎo)體器件，其特點(diǎn)是，包括一個(gè)用作漏極的半導(dǎo)體襯底；一個(gè)位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體外延層；一個(gè)設(shè)置在外延層頂面上的漂流區(qū)；一個(gè)位于漂流層頂面上的源極區(qū)；一個(gè)位于源極區(qū)和漂流區(qū)之間的半導(dǎo)體外延層表面附近的溝道區(qū)；一個(gè)位于溝道區(qū)頂部的柵極介電層上方的導(dǎo)電柵極；
—個(gè)位于漂流層和外延層中的漏極接觸溝道，用于將漂流層電連接到半導(dǎo)體襯底 上，漏極接觸溝道包括一個(gè)從漂流區(qū)的上表面開(kāi)始、垂直穿過(guò)外延層、一直到半導(dǎo)體襯底，并用導(dǎo)電漏極 插塞填充的溝道；沿漏極接觸溝道的側(cè)壁形成的電絕緣隔離片，用于從漂流層和外延層中將漏極插 塞電絕緣、并阻止摻雜物擴(kuò)散到漏極插塞或從漏極插塞中擴(kuò)散出來(lái)；以及一個(gè)位于漏極接觸溝道上方的導(dǎo)電漏極帶，用于將漏極接觸溝道電連接到漂流 區(qū)。上述的半導(dǎo)體器件，其中，所述的半導(dǎo)體器件為一個(gè)η-溝道器件。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)設(shè)置在柵極下方的漂流層頂面附近的淺本 體區(qū)。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)設(shè)置在淺本體區(qū)下方的深本體區(qū)。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)設(shè)置在外延層和半導(dǎo)體襯底之間的掩埋絕 緣層，其中漏極溝道從漂流區(qū)的上表面開(kāi)始、垂直穿過(guò)外延層和掩埋絕緣層、一直到半導(dǎo)體 襯底。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)在外延層和掩埋絕緣層之間的重?fù)诫s底層， 其中重?fù)诫s底層的導(dǎo)電類型與外延層相同。上述的半導(dǎo)體器件，其中，所述的漏極插塞是由多晶硅或摻雜的WSix組成的。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)設(shè)置在漏極插塞頂部的重?fù)诫s接觸區(qū)。上述的半導(dǎo)體器件，其中，所述的漏極插塞是由鎢組成的。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)設(shè)置在所述的漏極插塞和所述的絕緣隔離 片之間的掩埋金屬層。上述的半導(dǎo)體器件，其中，所述的漏極帶是由硅組成的。上述的半導(dǎo)體器件，其中，所述的漏極帶是由鎢組成的。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)設(shè)置在所述的漏極帶和所述的漏極插塞之 間的掩埋金屬層。上述的半導(dǎo)體器件，其中，還包括一個(gè)位于漂流漏極延伸區(qū)中的場(chǎng)氧化物。一種用于制備半導(dǎo)體器件的方法，其中，包括a)制備包括半導(dǎo)體襯底以及形成在半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體外延層的原材料，其中襯底的導(dǎo)電類型與外延層相反；b)在外延層的頂部制備一個(gè)漂流層，其中漂流層的導(dǎo)電類型與襯底相同；c)在漂流層和外延層中制備一個(gè)漏極接觸溝道；d)沿漏極接觸溝道的側(cè)壁制備絕緣隔離片；e)用導(dǎo)電漏極插塞填充漏極接觸溝道；f)在漂流層上方制備一個(gè)柵極介質(zhì)層；g)在柵極介質(zhì)層上方制備一個(gè)導(dǎo)電柵極；h)在外延層的上部制備一個(gè)本體區(qū)，使本體區(qū)的一部分位于柵極下方；i)在漂流層的頂部植入摻雜物，以形成源極區(qū)和頂部漏極接頭，其中源極區(qū)和頂 部漏極接頭的導(dǎo)電類型與襯底相同；以及
j)在漏極插塞上方形成一個(gè)導(dǎo)電漏極帶。上述的方法，其中，a)還包括在襯底上方和外延層下方，形成一個(gè)掩埋絕緣層。上述的方法，其中，a)還包括在掩埋絕緣層上方和外延層下方，形成一個(gè)導(dǎo)電類型 與襯底相反的重?fù)诫s層。上述的方法，其中，在b)之后、C)之前還包括在半導(dǎo)體外延層的表面上方，沉積一個(gè)氮化層；在非有源區(qū)上刻蝕氮化層；以及在漂流-漏極延伸區(qū)中，形成場(chǎng)氧化區(qū)。上述的方法，其中，制備一個(gè)本體區(qū)并包括在P-外延層中形成一個(gè)深本體植入?yún)^(qū)；以及在P-外延層中形成淺本體植入?yún)^(qū)，其中淺本體植入?yún)^(qū)的一部分位于柵極下方，以 形成溝道區(qū)。上述的方法，其中，所述的漏極插塞是由多晶硅組成的。上述的方法，其中，所述的漏極帶是由硅組成的。上述的方法，其中，制備漏極帶包括在漏極插塞上方形成一個(gè)掩埋金屬層；以及在掩埋金屬層上方形成一個(gè)鎢插塞。上述的方法，其中，所述的漏極插塞是由鎢組成的。上述的方法，其中，還包括在用鎢填充漏極接觸溝道之前，在漏極接觸溝道的側(cè)壁 和底部形成一個(gè)掩埋金屬層。上述的方法，其中，所述的步驟f)至步驟i)要在步驟b)之后以及步驟C)之前進(jìn) 行。由于采用上述技術(shù)方案，使之與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是本發(fā)明 含有低柵漏電容以及在底部連接漏極的柵極電荷，適合應(yīng)用于低端功率轉(zhuǎn)換，而且不受由 于兩個(gè)鄰近本體區(qū)之間垂直流動(dòng)的柵極電流引起的電流箍縮效應(yīng)(結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管電阻)的 影響。本發(fā)明的絕緣體上硅(SOI)襯底可以更加有效地箍縮N-漂流區(qū)，以降低熱載流子效 率，使漏源擊穿電壓最大化。


閱讀以下的詳細(xì)說(shuō)明并參照附圖，將清楚掌握本發(fā)明的各方面優(yōu)勢(shì)圖1A-1D為原有技術(shù)的橫向金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。圖2A-2D為依據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例，橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫截 面視圖。圖3A-3E為形成在絕緣體上硅(SOI)襯底中，如圖2A-2D所示的帶有橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的橫截面視圖。圖4A-4M為橫截面視圖，表示如圖2A所示的一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器 件的制備方法的步驟。圖5A-5B為橫截面視圖，表示與如圖2B所示的一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體 器件的如圖4A-4M所示的制備方法不同的步驟。
圖6A-6K為橫截面視圖，表示如圖2C所示的一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器 件的制備方法的步驟。圖7A-7C為橫截面視圖，表示如圖4A-4M所示方法的可選步驟。圖8A-8M為橫截面視圖，表示如圖2D所示的一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器 件的制備方法的步驟。圖9A-9M為橫截面視圖，表示如圖3A所示的一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器 件的制備方法的步驟。圖10為橫截面視圖，表示如圖9M所示的一種雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件變化 形式。
具體實(shí)施例方式下文說(shuō)明中提及的許多詳細(xì)細(xì)節(jié)僅用作解釋說(shuō)明，本領(lǐng)域的任何技術(shù)人員都應(yīng)了 解以下說(shuō)明的多種變化和修正都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，下文所述的本發(fā)明的典型 實(shí)施例僅用于概括說(shuō)明本發(fā)明，并不作為本發(fā)明的局限范圍。圖2A-2D表示一種帶有新型漏極接頭結(jié)構(gòu)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。圖2A為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種底部漏極橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體 器件200的橫截面視圖。如圖2A所示，橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件200位于半導(dǎo) 體襯底202 (例如一種N+襯底)上，半導(dǎo)體襯底202作為底部漏極。一個(gè)導(dǎo)電類型與襯底 202(例如P-外延)的導(dǎo)電類型相反的外延層204位于襯底202上。器件200還含有一個(gè) 設(shè)置在外延層204頂面上的漂流區(qū)208。漂流區(qū)208的導(dǎo)電類型與襯底202的導(dǎo)電類型相 同，與外延層204的導(dǎo)電類型相反。例如，如果襯底202的導(dǎo)電類型為N-型，外延層204的 導(dǎo)電類型為P-型，那么漂流區(qū)208的導(dǎo)電類型就為N-型摻雜。在下文的討論中，假設(shè)襯底 的導(dǎo)電類型為N-型，這僅作為示例，并不作為本發(fā)明的任一實(shí)施例的局限。橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件200含有一個(gè)設(shè)置在柵極介質(zhì)(例如氧化物) 層212上方的柵極218，柵極介質(zhì)層212位于外延層204上方。在P-外延層204中，深P-本 體區(qū)206形成在柵極氧化物212和源極區(qū)207下方，部分深P-本體區(qū)206在柵極氧化物212 下方。橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件200還包括位于柵極氧化層212下面的那部分本 體區(qū)206，它形成一個(gè)溝道區(qū)228，當(dāng)柵極導(dǎo)通形成N-溝道時(shí)，溝道區(qū)228就會(huì)反轉(zhuǎn)。一個(gè) 用導(dǎo)電漏極插塞219 (例如摻雜N+的多晶硅)填充的垂直漏極接觸溝道，形成在外延層204 中，并通過(guò)側(cè)壁氧化物221，與P-外延層204絕緣。側(cè)壁氧化物221能夠阻止外延層204和 導(dǎo)電漏極插塞219之間的摻雜物擴(kuò)散。N+漏極接頭210、211位于N-漂流層208的表面上， 也在漏極接觸溝道中的漏極插塞219里的上端。通過(guò)設(shè)置在漏極接觸溝道219上方的漏極 接頭211和金屬硅化物漏極帶214，可將漏極插塞219電連接到漏極接頭210上。柵極218可以用氧化物220覆蓋，氧化物220可以用含有硼磷的硅玻璃層216覆 蓋。勢(shì)壘金屬層222覆蓋在N+源極區(qū)210和含有硼磷的硅玻璃層216上。器件200也含有 一個(gè)金屬插塞224(例如可以由鎢制成)以及一個(gè)設(shè)置在勢(shì)壘層222上面的源極金屬226。圖2B表示依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件230的橫截面視圖。器件230的結(jié)構(gòu)與圖2A所示的器件200的結(jié)構(gòu)相比，除了金屬硅化物漏 極帶214換成了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)金屬插塞225 (例如可以由鎢制成)，位于擴(kuò)散勢(shì)壘金屬223上方之外，其他地方都與圖2A所示的器件200的結(jié)構(gòu)類似。勢(shì)壘金屬223可以用氮化鈦(TiN) 制成。圖2C表示依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件 240的橫截面視圖。如圖2C所示，橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件240的結(jié)構(gòu)與圖2B 所示的器件230的結(jié)構(gòu)相比，除了漏極接觸溝道也用金屬插塞242(例如可以由鎢制成)填 充，且金屬插塞242位于勢(shì)壘金屬244上方之外，其他地方都與圖2B所示的器件230的結(jié) 構(gòu)類似。勢(shì)壘金屬244可以用氮化鈦(TiN)制成。
圖2D表示依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件 250的橫截面視圖。器件250的結(jié)構(gòu)與圖2A所示的器件200的結(jié)構(gòu)相比，除了器件250也 含有一個(gè)場(chǎng)氧化層256，位于P-本體區(qū)206和漏極插塞219之間的延伸漂流漏極延伸區(qū)208 上方之外，其他地方都與圖2A所示的器件200的結(jié)構(gòu)類似。此外，器件250含有一個(gè)位于 柵極218上方的氧化層258、源極207以及場(chǎng)氧化層256。在一個(gè)可選實(shí)施例中，如圖2B所 示，金屬硅化物漏極帶214可用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的TiN/W插塞代替。在另一個(gè)可選實(shí)施例中，如圖 2C所示，漏極接觸溝道219可以用W插塞填充。圖3A-3E表示帶有一個(gè)橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧 化物半導(dǎo)體器件，與上述圖2A-2D所示的形成在絕緣體上硅(SOI)襯底中的結(jié)構(gòu)類似。圖3A表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件300 的橫截面視圖。器件300的結(jié)構(gòu)與圖2A所示的器件200的結(jié)構(gòu)相類似。如圖3A所示，橫向 雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件300位于N+襯底202上，N+襯底202作為底部漏極，同P-外 延層204 —起形成。在本實(shí)施例中，器件300含有一個(gè)絕緣體上硅(SOI)襯底，在P-外延 層204和N+襯底202之間，絕緣體上硅(SOI)襯底含有一個(gè)掩埋絕緣層302 (例如一個(gè)氧 化層)。深P-本體區(qū)206形成在柵極氧化物212和源極區(qū)207下方的P-外延層204中， 深P-本體區(qū)206的一部分位于柵極氧化物212下方。器件200含有設(shè)置在P-外延層204 頂面上的N-漂流層208。橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件200含有一個(gè)設(shè)置在柵極氧化 層212上方的柵極218，柵極氧化層212形成在外延層204上方。橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半 導(dǎo)體器件200還含有位于柵極氧化層212下方的那部分本體區(qū)206，以便形成溝道區(qū)228。 用導(dǎo)電材料(例如摻雜N+的多晶硅)填滿垂直漏極接觸溝道，形成導(dǎo)電接觸溝道219，垂直 漏極接觸溝道形成在外延層204中，并通過(guò)側(cè)壁介質(zhì)(例如氧化物)221，與P-外延層204 電絕緣，側(cè)壁介質(zhì)221也起到擴(kuò)散勢(shì)壘的作用。N+漏極接觸區(qū)210、211位于N-漂流層208 的表面上，以及在漏極接觸溝道中的導(dǎo)電材料219的上端。作為示例，側(cè)壁氧化層221可以 由一種氧化墊片制成。在漏極接觸溝道中的導(dǎo)電材料219，可以通過(guò)設(shè)置在導(dǎo)電材料219上方的金屬硅 化物漏極帶214，連接到漏極擴(kuò)散區(qū)。柵極218可以用氧化物220覆蓋，氧化物220可以用 含有硼磷的硅玻璃層216覆蓋。導(dǎo)電插塞224 (例如可以由鎢制成)位于源極區(qū)207以及 本體區(qū)206周圍。源極區(qū)207、本體區(qū)206以及BPSG層216都用勢(shì)壘金屬層222覆蓋。器 件200也含有一個(gè)位于勢(shì)壘層222和導(dǎo)電插塞224上方的源極金屬226。圖3B表示依據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件 330的橫截面視圖。器件330的結(jié)構(gòu)與圖2B所示的器件230的結(jié)構(gòu)相比，除了還含有一個(gè)帶有掩埋氧化層332的絕緣體上硅(SOI)襯底，其中掩埋氧化層332位于P-外延層204和 N+襯底202之間之外，其他地方都與圖2B所示的器件230的結(jié)構(gòu)類似。圖3C表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件340 的橫截面視圖。器件340的結(jié)構(gòu)與圖2C所示的器件240的結(jié)構(gòu)類似。器件340還含有一 個(gè)帶有掩埋氧化層342的絕緣體上硅(SOI)襯底，其中掩埋氧化層342位于P-外延層204 和N+襯底202之間。圖3D表示一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件350的橫截面視圖。如圖3D所 示，器件350的結(jié)構(gòu)與圖2D所示的器件250的結(jié)構(gòu)類似，而且器件350還含有一個(gè)掩埋氧 化層352，掩埋氧化層352位于P-外延層204和N+襯底202之間。圖3E表示依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件360 的橫截面視圖。器件360的結(jié)構(gòu)與圖3A所示的器件300的結(jié)構(gòu)類似。在本實(shí)施例中，絕緣 體上硅(SOI)襯底含有一個(gè)位于P+層364上方的P-外延層204，以及一個(gè)位于P-外延層 204和N+襯底202之間的掩埋氧化層362。在本器件中，絕緣體上硅(SOI)襯底可以更加 有效地箍縮N-漂流區(qū)，以降低熱載流子效率，使漏源擊穿電壓BVds最大化。如圖3A-3E所示，形成在絕緣體上硅(SOI)襯底中的帶有橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，具有更低的電容(由于本體206不再與 N+襯底直接接觸)、溝道-漏極中更窄的溝道(由于不需要厚P-區(qū)來(lái)降低電容)以及更高 的擊穿電壓。圖4A-4M表示用于制備圖2A所示的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的第一種 方法的橫截面視圖。如圖4A所示，原材料包括N+襯底402以及形成在N+襯底402上的P-外延層404。 N+襯底402含有砷等足量的摻雜物，以便提供3至5m0hm-cm甚至更低的電阻率，而且N+襯 底402具有<100>的晶向，以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的涂層。P-外延層404的厚度約為2至10微米， 摻雜濃度很低，約為5X 1014/cm3至5 X 1015/cm3，對(duì)于20-60V器件應(yīng)用的話，摻雜濃度最 好是 lX1015/cm3。如圖4B所示，厚度在150A至450A的襯墊氧化層408沉積在P-外延層404上方。 通過(guò)形成任選的零屏蔽以及淺硅刻蝕(通常在1000A—2000A)，可以在晶片表面形成任選 的校準(zhǔn)層。將N-型摻雜物(例如劑量為2X 1012/cm3至5X 1013/cm3的磷)植入到P-外 延層404的頂面上，形成N-漂流層406。然后，可以將任選的氮化層410沉積在晶片表面， 通過(guò)任選的有源區(qū)形成氮化層410的圖案，使用硅的局部氧化(LOCOS)形成任選的場(chǎng)氧化 層。氮化層的厚度最好是在750A至2000A之間?？梢栽诘瘜?10的頂部沉積一個(gè)有源區(qū) 掩膜(圖中沒(méi)有表示出)(此步驟并非強(qiáng)制，而是可選的)，從非有源區(qū)對(duì)氮化層410進(jìn)行 刻蝕，然后剝?nèi)タ刮g劑。如下面的圖8A-8M所示，通過(guò)除去部分氮化物并暴露在氧氣和高溫 中，就形成了場(chǎng)氧化層。如圖4C所示，剝?nèi)サ瘜?10。在器件頂部使用一個(gè)漏極溝道掩膜(圖中沒(méi)有表 示出)。通過(guò)刻蝕襯墊氧化層408、N-漂流層406以及P-外延層404，下至N+襯底402，形 成漏極溝道412。然后剝?nèi)ヂO溝道掩膜。通過(guò)一種專用于硅的圓孔刻蝕(例如各向同性 硅刻蝕)，將溝道底部的拐角倒成圓角。在溝道412中進(jìn)行保持原表層形狀的氧化物沉積， 然后利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等方法在溝道412的底部，垂直刻蝕氧化物，以便在溝道412的側(cè)壁上形成氧化物隔離片414?？梢赃x擇將N+摻雜物植入到漏極溝道412的底部。如圖4D所示，在漏極溝道412中沉積N+多晶硅，以形成漏極接頭416?？梢杂蒙?或磷等合適的N+摻雜物，對(duì)漏極溝道中的多晶硅進(jìn)行摻雜。如果形成漏極接頭416的多晶 硅并不是原位摻雜，那么就利用高劑量的離子注入或通過(guò)三氯氧磷擴(kuò)散等的預(yù)沉積，對(duì)多 晶硅進(jìn)行摻雜。然后對(duì)漏極接頭416中的N+多晶硅進(jìn)行背部刻蝕，直到將多晶硅從水平晶 片表面上完全除去，也就是說(shuō)，背部刻蝕的終點(diǎn)位于襯墊氧化層408的頂面上，也可以有少 許過(guò)刻蝕。如圖4E所示，剝?nèi)ケ∫r墊氧化層408。在N-漂流處406上方先形成一個(gè)犧牲氧 化層，然后再剝?nèi)ゴ搜趸瘜樱纬蓶艠O氧化層420。再在柵極氧化層420上方沉積多晶硅， 形成柵極418。柵極418的厚度一般在1000A-6000A之間。N+摻雜物可以通過(guò)原位摻雜或 向多晶硅柵極418中植入形成。然后，可以選擇在N+多晶硅柵極418上方沉積一個(gè)氧化保 護(hù)層。氧化層422最好含有低溫氧化物(LTO)，例如等離子強(qiáng)化四乙氧硅烷(PETE0S)，厚度 約為1000A-5000A。在氧化層422上方制備柵極掩膜(圖中沒(méi)有表示出)，然后刻蝕氧化層 422以及N+多晶硅柵極418。如圖4F所示，在此結(jié)構(gòu)上方制備一個(gè)本體光致抗蝕掩膜426，以定義本體區(qū)的一 個(gè)邊緣。在接下來(lái)形成深本體植入?yún)^(qū)428的過(guò)程中，光致抗蝕掩膜426仍然留在漏極結(jié)構(gòu) 上。通過(guò)補(bǔ)償朝向柵極的漏極端的漂流，深本體植入?yún)^(qū)428可以控制結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管箍縮。 作為示例，深本體植入?yún)^(qū)可以用Bll形成，使用劑量約為lX1013/cm3至5X1014/cm3、零 傾斜角、能量約為IOOKeV至650KeV，或者使用劑量為1 X 1013/cm3至5X 1014/cm3、帶旋 轉(zhuǎn)的多傾斜植入、能量約為IOOKeV至650KeV。深植入?yún)^(qū)完成后，淺本體植入?yún)^(qū)430就形成 了。淺本體植入?yún)^(qū)430可以控制溝道。作為示例，淺本體植入?yún)^(qū)可以用硼形成，使用劑量約 為3X1013/cm3至2X 1014/cm3、零傾斜角、能量約為20KeV至60KeV。如圖4G所示，通過(guò)濕刻蝕等方法除去光致抗蝕掩膜426。然后迫使本體區(qū)432中 的P型植入物擴(kuò)散，使本體區(qū)結(jié)構(gòu)的一部分含有溝道區(qū)433 (如圖中箭頭所示)，溝道區(qū)433 位于柵極418下方。例如，可以通過(guò)在1000-1150攝氏度的溫度下，裝填時(shí)通少量02、強(qiáng)迫 擴(kuò)散時(shí)通N2的條件下，將襯底加熱20-120分鐘達(dá)到迫使擴(kuò)散的目的，這僅作為示例，并不 作為局限。如圖4H所示，在柵極氧化層420和氧化保護(hù)層422上方沉積一個(gè)源極/漏極接觸 光致抗蝕掩膜434。通過(guò)掩膜434中的開(kāi)口，植入N+摻雜物，形成N+源極區(qū)436以及N+ 漏極接觸區(qū)437。作為示例，可以用砷進(jìn)行離子植入，植入能量為50KeV-150KeV、劑量約為 2X1015/cm3 至 1 X 1016/cm3、零傾斜角。如圖41所示，除去光致抗蝕掩膜434，并對(duì)N+源極區(qū)436和N+漏極接觸區(qū)437 進(jìn)行退火。在氧化層420和422的表面上沉積一個(gè)氧化層438。氧化層438可以是一種低 溫氧化層(LTO)、或者低溫氧化層和回流的含有硼磷的硅玻璃的混合物、或者四乙氧硅烷 (PETE0S)。在氧化層438上方沉積一個(gè)漏極接觸掩膜(圖中沒(méi)有表示出)，然后刻蝕氧化層 438以及襯墊氧化層408。如圖4J所示，在漏極接觸區(qū)416上方形成一個(gè)硅化帶440。作為示例，硅化物可以通過(guò)沉積鈦，然后在氮?dú)猸h(huán)境中、650°C至700攝氏度溫度下快速熱退火處理(RTA) 30-60秒 形成。鈦層的厚度大約在300A至1000A之間。對(duì)得到的氮化鈦(TiN)層進(jìn)行刻蝕，例如可通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物濕刻蝕方法。在氮?dú)猸h(huán)境中、800°C至900°C溫度下，通過(guò)快速熱退火 處理，形成硅化鈦(TiSix)。如圖4K所示，在氧化層438和硅化帶440上進(jìn)行低溫氧化物(LTO)沉積以及含有 硼酸的硅玻璃(BPSG)沉積，在800°C至900°C時(shí)對(duì)其攪拌增稠，以避免對(duì)硅化帶440造成損 害，并形成氧化層442。含有柵極電極接觸開(kāi)口(圖中沒(méi)有表示出)的源級(jí)/本體接觸掩膜(圖中沒(méi)有表 示出)沉積在氧化層442上方。如圖4L所示，利用P-外延層404頂面的終端對(duì)氧化層442 和438進(jìn)行刻蝕?？梢赃x擇通過(guò)濕刻蝕，形成酒杯狀的接觸開(kāi)口。P-外延層404可以選擇 通過(guò)刻蝕形成溝道接頭。然后，利用硼等P+摻雜物進(jìn)行植入，形成本體接頭。作為示例，可 以在能量為40KeV至80KeV以及零傾斜角時(shí)，植入劑量為5X 1014/cm3至2X 1015/cm3的二 氟化硼(BF2)，或者在能量為40KeV至80KeV以及零傾斜角時(shí)，植入劑量為5X 1014/cm3至 2X1015/cm3的硼(例如11B)，以便改善本體接觸。然后對(duì)硼接頭進(jìn)行快速熱處理(RTP)， 可選用回流方式，使其頂角圓滑。 如圖4M所示，在氧化層442上方可以沉積一個(gè)勢(shì)壘金屬層446。作為示例，勢(shì)壘金 屬可以是鈦或氮化鈦，或鈦和氮化鈦的某種組合。金屬插塞(例如鎢插塞)448可以選擇先 沉積，再進(jìn)行背部刻蝕。厚源極金屬層450沉積在插塞448以及勢(shì)壘金屬層446上方。源 極金屬層450含有厚度約為1至5微米的鋁(Al)。最后，可以選用鈍化的方式，完成器件頂 (圖中沒(méi)有表示出)。圖5A-5B表示制備如圖2B所示的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的第二種方 法的橫截面視圖。可供選擇的方法的起始工序與圖4A至圖41所示的第一種方法的類似。表示第二 種方法的圖5A與表示第一種方法的圖41 一樣。參見(jiàn)圖5B，勢(shì)壘金屬層502沉積在漏極接 觸區(qū)437頂部。在氮?dú)猸h(huán)境下，80(TC至90(TC溫度下，通過(guò)Ti/TiN沉積和快速熱退火處理 (RTA) 30-60秒，形成勢(shì)壘金屬。金屬插塞504 (例如由鎢制成)沉積在勢(shì)壘金屬502上方， 然后刻蝕金屬插塞504的背部以及勢(shì)壘金屬。該器件最后的處理完成工序與上述表示第一 種方法的圖4A-4M中的類似。圖6A-6C表示制備如圖2C所示的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的第三種方 法的橫截面視圖。如圖6A所示，該器件的原材料為帶有P-外延層604的N+襯底602，其中P-外延 層604位于N+襯底602上方。N+襯底602含有電阻率為3至5m0hm-cm(可能還會(huì)更低) 的砷，而且N+襯底602具有<100>的晶向，以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的涂層。P-外延層604的厚度約 為2至10微米，摻雜濃度很低，約為5 X 1014/cm3至5 X 1015/cm3，對(duì)于20-60V器件應(yīng)用的 話，摻雜濃度最好是lX1015/cm3。如圖6B所示，厚度在150A至450A的襯墊氧化層608沉積在P-外延層604上方。通 過(guò)形成任選的零屏蔽以及淺硅刻蝕(通常在1000A—2000A)，可以在晶片表面形成任選的 校準(zhǔn)層。將N-型摻雜物(最好是劑量為2X 1012/cm3至5X 1013/cm3的磷)植入到P-外 延層604的頂面上，形成N-漂流層606。然后，可以將任選的氮化層610沉積在晶片表面， 通過(guò)任選的有源區(qū)形成氮化層610的圖案，使用硅的局部氧化(LOCOS)形成任選的場(chǎng)氧化 層。氮化層的厚度最好是在750A至2000A之間?？梢栽诘瘜?10的頂部沉積一個(gè)有源區(qū)掩膜(圖中沒(méi)有表示出)(此步驟并非強(qiáng)制，而是可選的)，從非有源區(qū)除去氮化層610，然 后剝?nèi)タ刮g劑。如下面的圖8A-8M所示，通過(guò)除去部分氮化物并暴露在氧氣和高溫中，就形 成了場(chǎng)氧化層。如圖6C所示，剝?nèi)サ瘜?10以及薄襯墊氧化層608。在N-漂流層606上方先形 成犧牲氧化層，然后再剝?nèi)ゴ搜趸瘜?，通過(guò)柵極氧化形成柵極氧化層612。再在柵極氧化層 612上方沉積多晶硅等導(dǎo)電材料，形成柵極614。柵極614的厚度一般在1()0QA_6(K)QA之間。
N+摻雜物可以通過(guò)原位摻雜或向多晶硅柵極614中植入形成，以便達(dá)到所需的電導(dǎo)率。然 后，在柵極614上方沉積一個(gè)氧化層616。氧化層616含有低溫氧化物(LTO)或等離子強(qiáng)化 四乙氧硅烷(PETEOS)，其厚度約為1000A-5000A。在氧化層616上方制備一個(gè)柵極掩膜，然 后刻蝕氧化層616以及柵極614。如圖6D所示，在此結(jié)構(gòu)上方制備一個(gè)本體光致抗蝕掩膜618，以定義本體區(qū)的一 個(gè)邊緣。在接下來(lái)形成深本體植入?yún)^(qū)622的過(guò)程中，光致抗蝕掩膜618仍然留在漏極結(jié)構(gòu) 上。通過(guò)補(bǔ)償朝向柵極的漏極端的漂流，深本體植入?yún)^(qū)622可以控制結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管箍縮。作 為示例，深本體植入?yún)^(qū)可以用硼(例如11B)形成，使用劑量約為lX1013/cm3至5X1014/ cm3、零傾斜角、能量約為IOOKeV至650KeV。深植入?yún)^(qū)完成后，可以控制溝道的淺本體植 入?yún)^(qū)620就形成了。作為示例，淺本體植入?yún)^(qū)可以用硼(例如11B)形成，使用劑量約為 3X1013/cm3 至 2X 1014/cm3、零傾斜角、能量約為 20KeV 至 60KeV。如圖6E所示，通過(guò)濕刻蝕等方法除去光致抗蝕掩膜618。例如，可以通過(guò)在 1000-1150攝氏度的溫度下，裝填時(shí)通少量02、強(qiáng)迫擴(kuò)散時(shí)通N2的條件下，將襯底加熱 20-120分鐘，迫使圖6E中所示的結(jié)構(gòu)中的ρ型植入物在本體區(qū)624。如圖6F所示，在柵極氧化層612和氧化保護(hù)層616上方沉積一個(gè)源極/漏極接觸 光致抗蝕掩膜626。植入N+摻雜物，形成N+源極區(qū)628以及N+漏極接觸區(qū)627。作為示 例，可以用砷進(jìn)行離子植入，植入能量為50KeV-150KeV、劑量約為2X 1015/cm3至IX 1016/ cm3、零傾斜角。如圖6G所示，除去光致抗蝕掩膜626。在氧化層612和616的表面上沉積一個(gè)氧化 層630。漏極溝道掩膜位于此結(jié)構(gòu)頂部(圖中沒(méi)有表示出)。通過(guò)刻蝕氧化層630和612、 N-漂流層606以及P-外延層604形成漏極溝道632。然后剝?nèi)ヂO溝道掩膜。通過(guò)一種 專用于硅的圓孔刻蝕(例如各向同性硅刻蝕)，將溝道底部的拐角倒成圓角。在溝道632中 進(jìn)行保持原表層形狀的氧化物沉積，然后利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等方法在溝道632的底 部，垂直刻蝕氧化物，以便在溝道632的側(cè)壁上形成氧化物隔離片634?？梢赃x擇將N+摻雜 物植入到漏極溝道632的底部。如圖6H所示，勢(shì)壘金屬層636沉積在溝道632的側(cè)壁和底部。勢(shì)壘金屬最好使用 TiAiN0可以選擇在室溫下降勢(shì)壘金屬層636退火。然后，將金屬(例如用鎢制成)插塞 638沉積在溝道632中。勢(shì)壘金屬層636以及插塞638，通過(guò)終端凹槽，背部刻蝕到N-漂流 層606的頂面下方。如圖61所示，對(duì)氧化層630和612以及氧化物隔離片634進(jìn)行背部刻蝕，刻蝕厚 度等于氧化物隔離片634的寬度。此工序可以使用濕刻蝕或干刻蝕方法，使用濕刻蝕不會(huì) 刻蝕到形成插塞638的金屬。作為示例，帶有CF4+CHF3的刻蝕氧化物不會(huì)刻蝕鎢。如圖6J所示，第二勢(shì)壘金屬層640沉積在插塞638上方。第二鎢插塞642沉積在第二示例金屬層640上方。對(duì)第二勢(shì)壘金屬層640以及第二鎢插塞642進(jìn)行背部刻蝕，刻 蝕厚度為預(yù)設(shè)厚度。如圖6K所示，在氧化層630、第二勢(shì)壘金屬層640以及第二鎢插塞642上方進(jìn)行低 溫氧化物(LTO)沉積以及含有硼酸的硅玻璃(BPSG)沉積，然后流動(dòng)增稠，形成氧化層644。 該器件最后的處理完成工序與上述表示第一種方法的圖4L-4M中的類似。圖7A表示使用上述第一種方法制備的一個(gè)完整的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體 器件700的橫截面視圖，但是對(duì)于圖4D所示的步驟，要用摻雜的硅化鎢(WSix)填充漏極溝 道412，形成漏極接頭702。此步驟還可以通過(guò)共同摻雜鎢和硅來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如濺射鎢和硅或 者用WF6和SiH4的化學(xué)氣相沉積。
圖7B表示使用上述任一種方法制備的一種可供選擇的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半 導(dǎo)體器件710的橫截面視圖，但是省略在柵極頂部沉積氧化保護(hù)層的步驟。例如，在圖4E 所示的第一種方法中沉積氧化保護(hù)層的步驟可以省略。圖7C表示使用上述任一種方法制備的一種可供選擇的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半 導(dǎo)體器件720的橫截面視圖，但是WSix層724是沉積在多晶硅柵極418和氧化保護(hù)層422 之間。例如，在圖4E所示的第一種方法中，沉積氧化保護(hù)層422之前可以沉積一個(gè)WSix層 724。WSix層724可以降低橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的電阻，有利于高頻響應(yīng)以及 低門信號(hào)延遲。在另一個(gè)典型實(shí)施例中，關(guān)于圖4F所示的上述第一種方法中的本體植入過(guò)程，可 以分成兩個(gè)獨(dú)立的植入過(guò)程。第一次植入，是在初始階段，使用深本體掩膜，植入P-本體區(qū) 深處。此過(guò)程可以與光致抗蝕劑邊緣對(duì)齊，而不是柵極堆的邊緣。因此，植入物可以朝漏極 接頭橫向延伸，以便夾斷堆積物的長(zhǎng)度，減少熱載流子注入。第二次植入，可以在標(biāo)準(zhǔn)本體 掩膜過(guò)程中，也就是在上述第一種方法的圖4F中僅通過(guò)在柵極下面的擴(kuò)散植入淺溝道區(qū) 的工序中，進(jìn)行淺本體植入。圖8A-8M表示制備如圖2D所示的一種橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的第四 種方法的橫截面視圖。如圖8A所示，原材料包括N+襯底802以及形成在N+襯底802上面的P-外延層 804。N+襯底802含有砷等足量的摻雜物，以便提供3至5m0hm-cm甚至更低的電阻率，而 且N+襯底802具有<100>的晶向，以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的涂層。P-外延層804的厚度約為2至 10微米，摻雜濃度很低，約為5X1014/cm3至5X1015/cm3，對(duì)于20-60V器件應(yīng)用的話，摻 雜濃度最好是lX1015/cm3。如圖8B所示，厚度在150A至450A的襯墊氧化層808沉積在P-外延層804上方。 通過(guò)形成任選的零屏蔽以及淺硅刻蝕(通常在1000A—2000A)，可以在晶片表面形成任選 的校準(zhǔn)層。將N-型摻雜物(例如劑量為2X 1012/cm3至5X 1013/cm3的磷)植入到P-外 延層804的頂面上，形成N-漂流層806。然后，可以將任選的氮化層810沉積在晶片表面， 通過(guò)任選的有源區(qū)形成氮化層810的圖案，使用硅的局部氧化(LOCOS)形成任選的場(chǎng)氧化 層。氮化層的厚度最好是在750A至2000A之間?？梢栽诘瘜?10的頂部沉積一個(gè)有源區(qū) 掩膜，形成掩膜的圖案用于定義有源區(qū)和場(chǎng)區(qū)。從非有源區(qū)對(duì)氮化層810進(jìn)行刻蝕，然后剝 去抗蝕劑。然后在場(chǎng)區(qū)中生長(zhǎng)一個(gè)厚的場(chǎng)氧化層807。場(chǎng)氧化層807增加了柵極的漏極邊 上的氧化層厚度，從而降低柵極的峰值電場(chǎng)，并在進(jìn)行源極植入時(shí)保護(hù)漏極擴(kuò)散(輕摻雜漏極LDD或N-漂流)區(qū)，而且在接下來(lái)的工序中，通過(guò)使用場(chǎng)氧化層來(lái)阻擋來(lái)自于漂流區(qū) 的源極植入，就無(wú)需使用源極掩膜了。如圖8C所示，剝?nèi)サ瘜?10。在器件頂部使用一個(gè)漏極溝道掩膜(圖中沒(méi)有表 示出)。通過(guò)所選的刻蝕襯墊氧化層808部分、N-漂流層806以及P-外延層804，形成漏 極溝道812。然后剝?nèi)ヂO溝道掩膜。通過(guò)一種專用于硅的圓孔刻蝕(例如各向同性硅刻 蝕)，將溝道底部的拐角倒成圓角。在溝道812中進(jìn)行保持原表層形狀的氧化物沉積，然后 利用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)等方法在溝道812的底部，垂直刻蝕氧化物，以便在溝道812的側(cè) 壁上形成氧化物隔離片814。可以選擇將N+摻雜物植入到漏極溝道812的底部。如圖8D所示，在漏極溝道812中沉積N+多晶硅等導(dǎo)電材料，以形成漏極接頭816。 如果形成漏極接頭816的多晶硅并不是原位摻雜，那么就利用高劑量的離子注入或通過(guò)三 氯氧磷擴(kuò)散等的預(yù)沉積，對(duì)多晶硅進(jìn)行摻雜。然后對(duì)形成漏極接頭816的導(dǎo)電材料進(jìn)行背 部刻蝕，直到將導(dǎo)電材料從水平晶片表面上完全除去，也就是說(shuō)，背部刻蝕的終點(diǎn)位于襯墊 氧化層808的頂面上，也可以有少許過(guò)刻蝕。如圖8E所示，剝?nèi)ケ∫r墊氧化層808。在N-漂流層806上方先形成一個(gè)犧牲氧 化層，然后再剝?nèi)ゴ搜趸瘜?，并生長(zhǎng)一個(gè)柵極氧化層809。再在柵極氧化層809上方沉積多 晶硅，形成柵極818。柵極818的厚度一般在1000A-6000A之間。作為示例，柵極可以由N+ 多晶硅制成。N+摻雜物可以通過(guò)原位摻雜或向多晶硅柵極818中植入形成。然后，可以選 擇在柵極818上方沉積一個(gè)氧化保護(hù)層820。氧化層802最好含有低溫氧化物(LTO)，例如 等離子強(qiáng)化四乙氧硅烷(PETEOS)，厚度約為1000A-5000A。在氧化層820上方制備柵極掩膜 (圖中沒(méi)有表示出)，然后刻蝕氧化層820以及N+多晶硅柵極818。如圖8F所示，在此結(jié)構(gòu)上方制備一個(gè)本體光致抗蝕掩膜822，以定義本體區(qū)的一 個(gè)邊緣。在接下來(lái)形成深本體植入?yún)^(qū)826的過(guò)程中，光致抗蝕掩膜822仍然留在漏極結(jié)構(gòu) 上。通過(guò)補(bǔ)償朝向柵極的漏極端的漂流，深本體植入?yún)^(qū)828可以控制結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管箍縮。作 為示例，深本體植入?yún)^(qū)可以用硼(例如11B)形成，使用劑量約為lX1013/cm3至5X1014/ cm3、零傾斜角、能量約為IOOKeV至650KeV，或者使用劑量為1 X 1013/cm3至5 X 1014/cm3、 帶旋轉(zhuǎn)的多傾斜植入、能量約為IOOKeV至650KeV。深植入?yún)^(qū)完成后，能夠控制溝道的淺本 體植入?yún)^(qū)824就形成了。作為示例，淺本體植入?yún)^(qū)可以用IlB形成，使用劑量約為3X 1013/ cm3至2X 1014/cm3、零傾斜角、能量約為20KeV至60KeV。如圖8G所示，通過(guò)濕刻蝕等方法除去光致抗蝕掩膜822。例如，可以通過(guò)在 1000-1150攝氏度的溫度下，裝填時(shí)通少量02、強(qiáng)迫擴(kuò)散時(shí)通N2的條件下，將襯底加熱 20-120分鐘達(dá)到迫使本體區(qū)828中的ρ型植入物擴(kuò)散的目的。如圖8H所示，將N+摻雜物植入到本體區(qū)的上半部分中，以便形成N+源極區(qū)831 以及N+漏極接觸區(qū)830。作為示例，可以用砷進(jìn)行植入，植入能量為50KeV-150KeV、劑量約 為 2X1015/cm3 至 1 X 1016/cm3、零傾斜角。如圖81所示，對(duì)N+源極接觸區(qū)831和N+漏極區(qū)830進(jìn)行退火，并在氧化層808 和820上方沉積一個(gè)氧化層832。氧化層832可以是一種低溫氧化層(LTO)、或者低溫氧化 層和回流的含有硼磷的硅玻璃的混合物、或者四乙氧硅烷(PETEOS)。在氧化層832上方沉 積一個(gè)漏極接觸掩膜(圖中沒(méi)有表示出)，然后刻蝕氧化層832。如圖8J所示，在漏極接頭816上方形成一個(gè)硅化帶834。作為示例，硅化物可以通過(guò)沉積鈦，然后在氮?dú)猸h(huán)境中、650°C至700攝氏度溫度下快速熱退火處理(RTA) 30-60秒形 成。鈦層的厚度大約在300A至1000A之間。對(duì)得到的氮化鈦(TiN)層進(jìn)行刻蝕，例如可通 過(guò)自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物濕刻蝕方法。在氮?dú)猸h(huán)境中、800°C至900°C溫度下，通過(guò)快速熱退火處 理，形成硅化鈦(TiSix)。如圖8K所示，在氧化層832以及硅化帶834上方進(jìn)行低溫氧化物(LTO) 沉積以及 含有硼酸的硅玻璃(BPSG)沉積，在800°C至900°C時(shí)對(duì)其攪拌增稠，以避免對(duì)硅化帶834造 成損害，并形成氧化層836。含有柵極電極接觸開(kāi)口(圖中沒(méi)有表示出)的源級(jí)/本體接觸掩膜(圖中沒(méi)有 表示出)沉積在氧化層836上方。如圖8L所示，利用P-外延層804頂面的終端對(duì)氧化層 836進(jìn)行刻蝕?？梢赃x擇通過(guò)濕刻蝕，形成酒杯狀的接觸開(kāi)口。P-外延層804可以選擇通 過(guò)刻蝕形成溝道接頭。然后，利用硼等P+摻雜物進(jìn)行植入，形成本體接頭。作為示例，可以 在能量為40KeV至80KeV以及零傾斜角時(shí)，植入劑量為5X 1014/cm3至2X 1015/cm3的二 氟化硼(BF2)，或者在能量為40KeV至80KeV以及零傾斜角時(shí)，植入劑量為5X 1014/cm3至 2X1015/cm3的硼(例如11B)。然后通過(guò)快速熱處理(RTP)對(duì)硼接頭進(jìn)行退火，可選用回 流方式，使其頂角圓滑。如圖8M所示，在氧化層836上方可以沉積一個(gè)勢(shì)壘金屬層838。勢(shì)壘金屬可以是 鈦或氮化鈦。金屬插塞(例如鎢插塞)840可以選擇先沉積，再進(jìn)行背部刻蝕。厚源極金屬 層842沉積在插塞840以及勢(shì)壘金屬層838上方。源極金屬層840含有厚度約為1至5微 米的鋁(Al)。最后，可以選用鈍化的方式，完成器件頂。圖9A-9M表示制備如圖3A所示的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的第五種方 法的橫截面視圖。如圖9A所示，原材料包括含有砷等摻雜物的N+襯底902，其電阻率為3至 5m0hm-cm甚至更低。而且N+襯底902具有<100>的晶向，以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的涂層。在N+襯 底902上方沉積一個(gè)掩埋絕緣(例如氧化物)層903，其厚度約為0. 2至0. 7微米。在掩 埋氧化層903上方形成一個(gè)P-外延層904，其厚度約為1至7微米，摻雜濃度很低，約為 5X1014/cm3至5 X 1015/cm3，對(duì)于20-60V器件應(yīng)用的話，摻雜濃度最好是1 X 1015/cm3。如圖9B所示，厚度在150A至450A的襯墊氧化層908沉積在P-外延層904上方。 通過(guò)形成任選的零屏蔽以及淺硅刻蝕(通常在1000A—2000A)，可以在晶片表面形成任選 的校準(zhǔn)層。將N-型摻雜物(例如劑量為2X 1012/cm3至5X 1013/cm3的磷)植入到P-外 延層904的頂面上，形成N-漂流層906。然后，可以將任選的氮化層910沉積在晶片表面， 通過(guò)任選的有源區(qū)形成氮化層910的圖案，使用硅的局部氧化(LOCOS)形成任選的場(chǎng)氧化 層。氮化層的厚度最好是在750A至2000A之間?？梢栽诘瘜?10的頂部沉積一個(gè)有源區(qū) 掩膜(圖中沒(méi)有表示出)(此步驟并非強(qiáng)制，而是可選的)，然后從非有源區(qū)對(duì)氮化層910進(jìn) 行刻蝕，并剝?nèi)タ刮g劑。此時(shí)，可以選擇進(jìn)行場(chǎng)氧化。如圖9C所示，剝?nèi)サ瘜?10。在器件頂部使用一個(gè)漏極溝道掩膜(圖中沒(méi)有表 示出)。通過(guò)刻蝕襯墊氧化層908、N-漂流層906以及P-外延層904，形成漏極溝道912。 然后剝?nèi)ヂO溝道掩膜。通過(guò)一種專用于硅的圓孔刻蝕(例如各向同性硅刻蝕)，將溝道底 部的拐角倒成圓角。在溝道912中進(jìn)行保持原表層形狀的氧化物沉積，然后利用反應(yīng)離子 刻蝕(RIE)等方法在溝道912的底部，垂直刻蝕氧化物，以便在溝道912的側(cè)壁上形成氧化物隔離片914。可以選擇將N+摻雜物植入到漏極溝道912的底部。如圖9D所示，在漏極溝道912中沉積N+多晶硅等導(dǎo)電材料，以形成漏極接頭916。 如果多晶硅并不是原位摻雜，那么就利用高劑量的離子注入或通過(guò)三氯氧磷擴(kuò)散等的預(yù)沉 積，對(duì)多晶硅進(jìn)行摻雜。然后對(duì)形成漏極接頭916的導(dǎo)電材料進(jìn)行背部刻蝕，直到將導(dǎo)電材 料從水平晶片表面上完全除去，也就是說(shuō)，背部刻蝕的終點(diǎn)位于襯墊氧化層908的頂面上， 也可以有少許過(guò)刻蝕。如圖9E所示，剝?nèi)ケ∫r墊氧化層908。在N-漂流處906上方先形成一個(gè)犧牲氧 化層，然后再剝?nèi)ゴ搜趸瘜?，并生成一個(gè)柵極氧化層920。再在柵極氧化層920上方沉積多 晶硅等導(dǎo)電材料，形成柵極918。柵極918的厚度一般在1000A-6000A之間。用于形成 柵 極918的多晶硅可以由N+摻雜物，通過(guò)原位摻雜或向多晶硅柵極中進(jìn)行離子植入形成。然 后，可以在柵極918上方沉積一個(gè)氧化層922。氧化層922最好含有低溫氧化物(LTO)，例 如等離子強(qiáng)化四乙氧硅烷(PETEOS)，厚度約為1000A-5000A。在氧化層922上方制備柵極掩 膜(圖中沒(méi)有表示出)，然后刻蝕氧化層922以及柵極918。如圖9F所示，在此結(jié)構(gòu)上方制備一個(gè)本體光致抗蝕掩膜926，以定義本體區(qū)的一 個(gè)邊緣，并在接下來(lái)形成深本體植入?yún)^(qū)926的過(guò)程中，光致抗蝕掩膜926仍然留在漏極結(jié)構(gòu) 上。通過(guò)補(bǔ)償朝向柵極的漏極端的漂流，深本體植入?yún)^(qū)928可以控制結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管箍縮。作 為示例，深本體植入?yún)^(qū)可以用硼(例如11B)形成，使用劑量約為lX1013/cm3至5X1014/ cm3、零傾斜角、能量約為IOOKeV至650KeV，或者使用劑量為1 X 1013/cm3至5X 1014/cm3、 帶旋轉(zhuǎn)的多傾斜植入、能量約為IOOKeV至650KeV。深植入?yún)^(qū)完成后，能夠控制溝道的淺本 體植入?yún)^(qū)930就形成了。作為示例，淺本體植入?yún)^(qū)可以用IlB形成，使用劑量約為3X1013/ cm3至2X 1014/cm3、零傾斜角、能量約為20KeV至60KeV。如圖9G所示，通過(guò)濕刻蝕等方法除去光致抗蝕掩膜926。例如，可以通過(guò)在 1000-1150攝氏度的溫度下，裝填時(shí)通少量02、強(qiáng)迫擴(kuò)散時(shí)通N2的條件下，將襯底加熱 20-120分鐘達(dá)到迫使本體區(qū)932中的ρ型植入物擴(kuò)散的目的。如圖9H所示，在柵極氧化層920和氧化保護(hù)層922上方沉積一個(gè)源極/漏極接觸 光致抗蝕掩膜934。通過(guò)植入N+摻雜物，形成N+源極區(qū)935以及N+漏極接觸區(qū)936。作 為示例，可以用砷進(jìn)行植入，植入能量為50KeV-150KeV、劑量約為2X 1015/cm3至IX 1016/ cm3、零傾斜角。如圖91所示，除去光致抗蝕掩膜934，并對(duì)N+源極接觸區(qū)935和N+頂部漏極接觸 區(qū)936進(jìn)行退火，并在氧化層920和922上方沉積一個(gè)氧化層938。氧化層938可以是一 種低溫氧化層(LTO)、或者低溫氧化層和回流的含有硼磷的硅玻璃的混合物、或者四乙氧硅 烷(PETEOS)。在氧化層938上方沉積一個(gè)漏極接觸掩膜(圖中沒(méi)有表示出)，然后刻蝕氧 化層938。如圖9J所示，在頂部漏極接觸區(qū)936上方形成一個(gè)硅化帶940。硅化物可以通過(guò) 沉積鈦，然后在氮?dú)猸h(huán)境中、650°C至700攝氏度溫度下快速熱退火處理(RTA) 30-60秒形 成。鈦層的厚度大約在300A至1000A之間。對(duì)得到的氮化鈦(TiN)層進(jìn)行刻蝕，例如可通 過(guò)自對(duì)準(zhǔn)多晶硅化物濕刻蝕方法。在氮?dú)猸h(huán)境中、800°C至900°C溫度下，通過(guò)快速熱退火處 理，形成硅化鈦(TiSix)。如圖9K所示，在氧化層938以及硅化帶940上方進(jìn)行低溫氧化物(LTO)沉積以及含有硼酸的硅玻璃(BPSG)沉積，在800°C至900°C時(shí)對(duì)其攪拌增稠，以避免對(duì)硅化帶940造 成損害，并形成氧化層942。含有柵極電極接觸開(kāi)口(圖中沒(méi)有表示出)的源極/本體接觸掩膜(圖中沒(méi)有 表示出)沉積在氧化層942上方。如圖9L所示，利用P-外延層904頂面的終端對(duì)氧化層 942進(jìn)行刻蝕?？梢赃x擇通過(guò)濕刻蝕，形成酒杯狀的接觸開(kāi)口。P-外延層904可以選擇通 過(guò)刻蝕形成溝道接頭。然后，利用硼等P+摻雜物進(jìn)行植入，形成本體接頭。作為示例，可以 在能量為40KeV至80KeV以及零傾斜角時(shí)，植入劑量為5X 1014/cm3至2X 1015/cm3的二 氟化硼(BF2)，或者在能量為40KeV至80KeV以及零傾斜角時(shí)，植入劑量為5X 1014/cm3至 2X1015/cm3的硼(例如11B)。然后通過(guò)快速熱處理(RTP)對(duì)硼接頭進(jìn)行退火，可選用回 流方式，使其頂角圓滑。如圖9M所示，在氧化層942上方可以沉積一個(gè)勢(shì)壘金屬層946。勢(shì)壘金屬可以是 鈦或氮化鈦。金屬插塞(例如鎢插塞)948可以選擇先沉積，再進(jìn)行背部刻蝕。厚源極金屬 層950沉積在插塞948以及勢(shì)壘金屬層946上方。源極金屬層950含有厚度約為1至5微 米的鋁(Al)。最后，可以選用鈍化的方式，完成整個(gè)器件。在一個(gè)可選實(shí)施例中，P-外延層904可用在P+襯底上的P-代替。圖10中除了 用P- 外延層904，下面的P+層905代替P-外延層904，其他地方均與圖9M類似。盡管圖 中沒(méi)有表示出來(lái)，但是在上述所有的實(shí)施例中，金屬層可以形成在N+襯底底部，即晶片的 背面，以便形成底部漏極電極。盡管上述內(nèi)容對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了完整說(shuō)明，但仍可能會(huì)有許多同等內(nèi) 容的各種的變化、修正。例如，雖然上述實(shí)施例中使用的是η-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效 應(yīng)管，但本發(fā)明也同樣適應(yīng)于P-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管——只要參照上述說(shuō)明， 將其中每個(gè)層和每個(gè)區(qū)域的摻雜導(dǎo)電類型，作相應(yīng)的變換即可。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)由 上述說(shuō)明限定，而應(yīng)該由所附的權(quán)利要求書(shū)及其同等效力的全部范圍來(lái)決定。任何無(wú)論是 否最佳的特點(diǎn)，都可以與任何其他無(wú)論是否最佳的特點(diǎn)相結(jié)合。在以下的權(quán)利要求書(shū)中，除 非特別說(shuō)明，否則不定冠詞“一個(gè)”或“一種”都指下文中的一個(gè)或多個(gè)項(xiàng)目。除非在一個(gè) 特定的權(quán)利要求中，用“做…功能”明確指出該限制，否則所附的權(quán)利要求書(shū)不應(yīng)認(rèn)為僅包 含意義加功能的限制。
權(quán)利要求
一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括一個(gè)用作漏極的半導(dǎo)體襯底；一個(gè)位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體外延層；一個(gè)設(shè)置在外延層頂面上的漂流區(qū)；一個(gè)位于漂流層頂面上的源極區(qū)；一個(gè)位于源極區(qū)和漂流區(qū)之間的半導(dǎo)體外延層表面附近的溝道區(qū)；一個(gè)位于溝道區(qū)頂部的柵極介電層上方的導(dǎo)電柵極；一個(gè)位于漂流層和外延層中的漏極接觸溝道，用于將漂流層電連接到半導(dǎo)體襯底上，漏極接觸溝道包括一個(gè)從漂流區(qū)的上表面開(kāi)始、垂直穿過(guò)外延層、一直到半導(dǎo)體襯底，并用導(dǎo)電漏極插塞填充的溝道；沿漏極接觸溝道的側(cè)壁形成的電絕緣隔離片，用于從漂流層和外延層中將漏極插塞電絕緣、并阻止摻雜物擴(kuò)散到漏極插塞或從漏極插塞中擴(kuò)散出來(lái)；以及一個(gè)位于漏極接觸溝道上方的導(dǎo)電漏極帶，用于將漏極接觸溝道電連接到漂流區(qū)。
2.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的半導(dǎo)體器件為一個(gè)η-溝道器件。
3.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在柵極下方的漂流 層頂面附近的淺本體區(qū)。
4.權(quán)利要求3中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在淺本體區(qū)下方的 深本體區(qū)。
5.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在外延層和半導(dǎo)體 襯底之間的掩埋絕緣層，其中漏極溝道從漂流區(qū)的上表面開(kāi)始、垂直穿過(guò)外延層和掩埋絕 緣層、一直到半導(dǎo)體襯底。
6.權(quán)利要求5中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)在外延層和掩埋絕緣層 之間的重?fù)诫s底層，其中重?fù)诫s底層的導(dǎo)電類型與外延層相同。
7.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的漏極插塞是由多晶硅或摻雜 的WSix組成的。
8.權(quán)利要求9中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在漏極插塞頂部的 重?fù)诫s接觸區(qū)。
9.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的漏極插塞是由鎢組成的。
10.權(quán)利要求9中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在所述的漏極插塞 和所述的絕緣隔離片之間的掩埋金屬層。
11.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的漏極帶是由硅組成的。
12.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述的漏極帶是由鎢組成的。
13.權(quán)利要求12中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)設(shè)置在所述的漏極帶 和所述的漏極插塞之間的掩埋金屬層。
14.權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，還包括一個(gè)位于漂流漏極延伸區(qū)中 的場(chǎng)氧化物。
15.一種用于制備半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，包括a)制備包括半導(dǎo)體襯底以及形成在半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體外延層的原材料，其中襯底 的導(dǎo)電類型與外延層相反；b)在外延層的頂部制備一個(gè)漂流層，其中漂流層的導(dǎo)電類型與襯底相同；c)在漂流層和外延層中制備一個(gè)漏極接觸溝道；d)沿漏極接觸溝道的側(cè)壁制備絕緣隔離片；e)用導(dǎo)電漏極插塞填充漏極接觸溝道；f)在漂流層上方制備一個(gè)柵極介質(zhì)層；g)在柵極介質(zhì)層上方制備一個(gè)導(dǎo)電柵極；h)在外延層的上部制備一個(gè)本體區(qū)，使本體區(qū)的一部分位于柵極下方； i)在漂流層的頂部植入摻雜物，以形成源極區(qū)和頂部漏極接頭，其中源極區(qū)和頂部漏 極接頭的導(dǎo)電類型與襯底相同；以及j)在漏極插塞上方形成一個(gè)導(dǎo)電漏極帶。
16.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，a)還包括在襯底上方和外延層下方，形成一個(gè)掩埋絕緣層。
17.權(quán)利要求16中所述的方法，其特征在于，a)還包括在掩埋絕緣層上方和外延層下 方，形成一個(gè)導(dǎo)電類型與襯底相反的重?fù)诫s層。
18.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，在b)之后、c)之前還包括 在半導(dǎo)體外延層的表面上方，沉積一個(gè)氮化層；在非有源區(qū)上刻蝕氮化層；以及 在漂流_漏極延伸區(qū)中，形成場(chǎng)氧化區(qū)。
19.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，制備一個(gè)本體區(qū)并包括 在P-外延層中形成一個(gè)深本體植入?yún)^(qū)；以及在P-外延層中形成淺本體植入?yún)^(qū)，其中淺本體植入?yún)^(qū)的一部分位于柵極下方，以形成 溝道區(qū)。
20.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，所述的漏極插塞是由多晶硅組成的。
21.權(quán)利要求20中所述的方法，其特征在于，所述的漏極帶是由硅組成的。
22.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，制備漏極帶包括 在漏極插塞上方形成一個(gè)掩埋金屬層；以及在掩埋金屬層上方形成一個(gè)鎢插塞。
23.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，所述的漏極插塞是由鎢組成的。
24.權(quán)利要求23中所述的方法，其特征在于，還包括在用鎢填充漏極接觸溝道之前，在 漏極接觸溝道的側(cè)壁和底部形成一個(gè)掩埋金屬層。
25.權(quán)利要求15中所述的方法，其特征在于，所述的步驟f)至步驟i)要在步驟b)之 后以及步驟c)之前進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明提出了帶有改良漏極接頭結(jié)構(gòu)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件及其制備方法。這種半導(dǎo)體器件包括一個(gè)半導(dǎo)體襯底；一個(gè)位于半導(dǎo)體襯底上的半導(dǎo)體外延層；一個(gè)設(shè)置在外延層頂面上的漂流區(qū)；一個(gè)位于漂流層頂面上的源極區(qū)；一個(gè)位于源極區(qū)和漂流區(qū)之間的半導(dǎo)體外延層表面附近的溝道區(qū)；一個(gè)位于溝道區(qū)頂部的柵極電極上方的柵極；以及一個(gè)電連接漂流層和襯底的漏極接觸溝道。接觸溝道包括一個(gè)從漂流區(qū)垂直形成、穿過(guò)外延層、一直到襯底，并用導(dǎo)電漏極插塞填充的溝道；沿溝道的側(cè)壁形成的電絕緣隔離片，以及一個(gè)位于漏極接觸溝道上方的導(dǎo)電漏極帶，用于將漏極接觸溝道電連接到漂流區(qū)。
文檔編號(hào)H01L29/06GK101840934SQ20101014733
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者弗朗索瓦·赫伯特 申請(qǐng)人:萬(wàn)國(guó)半導(dǎo)體有限公司