具有自對準沉塊的深溝槽的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置的領(lǐng)域。更特定來說，本發(fā)明涉及集成電路中的深溝槽。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體裝置包含埋入層及用以提供到埋入層的電連接的沉塊(sinker)。所述沉塊通過以一或多個劑量來植入摻雜劑后續(xù)接著激活退火而形成。在激活退火期間的經(jīng)植入摻雜劑的橫向蔓延及摻雜劑的擴散致使沉塊具有不合意地大的橫向尺寸，從而不利地影響半導(dǎo)體裝置的大小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]下文呈現(xiàn)簡化
【發(fā)明內(nèi)容】
，以便提供對本發(fā)明的一或多個方面的基本理解。此
【發(fā)明內(nèi)容】
并非本發(fā)明的擴展性概述，且既不打算識別本發(fā)明的關(guān)鍵或緊要元件，也不打算劃定其范圍。而是，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的主要目的為以簡化形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念作為稍后所呈現(xiàn)的更詳細說明的前言。
[0004]—種具有埋入層的半導(dǎo)體裝置具有鄰接所述埋入層的深溝槽結(jié)構(gòu)及沿著所述深溝槽結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的自對準沉塊。所述半導(dǎo)體裝置可通過形成深溝槽的向下到所述埋入層的一部分，且沿著所述深溝槽的側(cè)壁將摻雜劑植入到所述半導(dǎo)體裝置的襯底中并隨后形成所述深溝槽的在所述埋入層下方延伸的其余部分而形成。替代地，所述半導(dǎo)體裝置可通過形成所述深溝槽以在所述埋入層下方延伸，且隨后沿著所述深溝槽的側(cè)壁將摻雜劑植入到所述半導(dǎo)體裝置的所述襯底中而形成。
【附圖說明】
[0005]圖1是含有埋入層及具有到埋入層的自對準沉塊的深溝槽的實例性半導(dǎo)體裝置的橫截面。
[0006]圖2A到圖2F是在第一實例性形成過程的連續(xù)制作階段中描繪的圖1的半導(dǎo)體裝置的橫截面。
[0007]圖3A到圖3F是在另一實例性形成過程的連續(xù)制作階段中描繪的含有埋入層及具有到埋入層的自對準沉塊的深溝槽的另一實例性半導(dǎo)體裝置的橫截面。
[0008]圖4是在植入摻雜劑以形成沉塊植入層期間描繪的含有埋入層及具有到埋入層的自對準沉塊的深溝槽的實例性半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0009]圖5是在植入摻雜劑以形成沉塊植入層期間描繪的含有埋入層及具有到埋入層的自對準沉塊的深溝槽的另一實例性半導(dǎo)體裝置的俯視圖。
[0010]圖6是含有埋入層及具有到埋入層的自對準沉塊的深溝槽結(jié)構(gòu)的替代半導(dǎo)體裝置的橫截面。
【具體實施方式】
[0011]以下同在申請中的專利申請案為相關(guān)的且特此以引用的方式并入:美國專利申請案14八11，111(德州儀器公司(16138 Instruments)案號T1-72572)、美國專利申請案14/111，111(德州儀器公司案號1'1-72683)及美國專利申請案14八11411(德州儀器公司案號T1-73743)，其全部與本申請案同時提出申請。
[0012]參考附圖描述本發(fā)明。所述圖未按比例繪制且僅提供其以圖解說明本發(fā)明。下文參考用于圖解說明的實例性應(yīng)用來描述本發(fā)明的數(shù)個方面。應(yīng)理解，陳述眾多特定細節(jié)、關(guān)系及方法以提供對本發(fā)明的理解。然而，相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易地認識到，可在不使用所述特定細節(jié)中的一或多者或者使用其它方法的情況下實踐本發(fā)明。在其它例子中，未詳細展示眾所周知的結(jié)構(gòu)或操作以避免使本發(fā)明模糊。本發(fā)明不限于動作或事件的所圖解說明次序，因為一些動作可以不同次序發(fā)生及/或與其它動作或事件同時發(fā)生。此外，并非需要所有所圖解說明動作或事件來實施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0013]圖1是含有埋入層及具有到埋入層的自對準沉塊的深溝槽的實例性半導(dǎo)體裝置的橫截面。半導(dǎo)體裝置100形成于襯底102中，襯底102包括基底半導(dǎo)體層104、半導(dǎo)體材料的埋入層106及延伸到襯底102的頂部表面110的上部半導(dǎo)體層108?；装雽?dǎo)體層104可為(舉例來說)塊體硅晶片、塊體硅晶片上的外延層、絕緣體上硅(SOI)晶片。埋入層106可具有至少IX 118Cnf3的平均摻雜密度且通常具有與基底半導(dǎo)體層104相反的導(dǎo)電類型。埋入層106的頂部表面112在襯底102的頂部表面110下方至少2微米，且可在襯底102的頂部表面110下方延伸5微米到10微米。埋入層106可橫向地延伸跨越半導(dǎo)體裝置100，如圖1中所描繪，或可在橫向程度上被限制。上部半導(dǎo)體層108可為形成于埋入層上的外延層。上部半導(dǎo)體層108延伸到襯底102的頂部表面110且通常具有與埋入層106相反的導(dǎo)電類型。在當前實例中，基底半導(dǎo)體層104為P型，埋入層106為η型且上部半導(dǎo)體層108為P型。
[0014]—或多個深溝槽結(jié)構(gòu)114安置于襯底102中，在埋入層106下方延伸到基底半導(dǎo)體層104中。深溝槽結(jié)構(gòu)114包含在側(cè)及底部上的接觸襯底102的電介質(zhì)襯里116。電介質(zhì)襯里116可包含熱二氧化硅。深溝槽結(jié)構(gòu)114包含在電介質(zhì)襯里116上的溝槽填充材料118;溝槽填充材料118通過電介質(zhì)襯里116而與襯底102隔離。在當前實例中，溝槽填充材料118為導(dǎo)電材料，例如多晶體硅(稱為多晶硅)。在當前實例的替代版本中，溝槽填充材料118可為電介質(zhì)材料(例如二氧化硅)。深溝槽結(jié)構(gòu)114具有小于6微米(舉例來說，I微米到4微米)的寬度 120。
[0015]自對準沉塊122安置于上部半導(dǎo)體層108中，鄰接深溝槽結(jié)構(gòu)114并延伸到埋入層106。自對準沉塊122具有與埋入層106相同的導(dǎo)電類型，以便提供到埋入層106的電連接;在當前實例中，自對準沉塊122為η型。自對準沉塊122從深溝槽結(jié)構(gòu)114橫向地延伸達小于2.5微米的厚度124，此可有利地實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置100的與使用常規(guī)沉塊的半導(dǎo)體裝置相比減小的大小。
[0016]可通過將來自圖1的結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電類型及摻雜劑的極性適當反轉(zhuǎn)而獲得包含P型埋入層及具有到P型埋入層的P型自對準沉塊的深溝槽結(jié)構(gòu)的替代半導(dǎo)體裝置。包含η型埋入層及具有到η型埋入層的η型自對準沉塊的第一深溝槽結(jié)構(gòu)，及包含P型埋入層及具有到P型埋入層的P型自對準沉塊的深溝槽結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置在當前發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0017]圖2Α到圖2F是在實例性形成過程的連續(xù)制作階段中描繪的圖1的半導(dǎo)體裝置的橫截面。參考圖2Α，埋入層106及上部半導(dǎo)體層108形成于基底半導(dǎo)體層104上。埋入層106及上部半導(dǎo)體層108可通過將η型摻雜劑植入到p型基底半導(dǎo)體層104中，后續(xù)接著熱驅(qū)動及后續(xù)外延過程以生長P型上部半導(dǎo)體層108而形成，使得埋入層106是通過經(jīng)植入η型摻雜劑的擴散及激活而形成的。
[0018]墊氧化物層126(舉例來說，通過熱氧化)形成于襯底的頂部表面110處。墊氧化物層126可包含5納米到30納米的二氧化硅。墊氮化物層128(舉例來說，通過使用氨及硅烷的低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD))形成于墊氧化物層126上。墊氮化物層128可包含100納米到300納米的氮化硅。硬掩模氧化物層130(舉例來說，通過使用正硅酸四乙酯(也稱作四乙氧基硅烷(TEOS))的等離子增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)，或使用高密度等離子(HDP)過程)形成于墊氮化物層128上方。硬掩模氧化物層130可包含500納米到2微米的二氧化硅。墊氮化物層128提供用于硬掩模氧化物層130的后續(xù)蝕刻的蝕刻停止層。
[0019]溝槽掩模132形成于硬掩模氧化物層130上方以便暴露用于圖1的深溝槽結(jié)構(gòu)114的區(qū)域。溝槽掩模132可包含通過光刻過程形成的光致抗蝕劑，且可進一步包含硬掩模層及/或抗反射層。
[0020]參考圖2Β，硬掩模蝕刻過程在由溝槽掩模132暴露的區(qū)域中從硬掩模氧化物層130移除材料。硬掩模蝕刻過程可包含使用氟自由基的反應(yīng)性離子蝕刻(RIE)過程，及/或可包含使用氫氟酸的稀釋緩沖水溶液的濕法蝕刻過程?？赏ㄟ^硬掩模蝕刻過程移除墊氮化物層128的一部分，如圖2Β中所描繪?？赏ㄟ^硬掩模蝕刻過程腐蝕溝槽掩模132的一部分或全部。
[0021]參考圖2C，停止層蝕刻過程在由溝槽掩模132暴露的區(qū)域中移除墊氮化物層128及墊氧化物層126。停止層蝕刻過程可包含借助來自參考圖2Β所論述的硬掩模蝕刻過程的氣體的不同組合的RIE過程。可通過停止層蝕刻過程另外腐蝕溝槽掩模132。
[0022]第一溝槽蝕刻過程在由溝槽掩模132暴露的區(qū)域中從襯底102移除材料以形成延伸到埋入層106的部分深溝槽134。第一溝槽蝕刻過程可包含連續(xù)蝕刻過程，所述連續(xù)蝕刻過程同時從部分深溝槽134的底部移除材料且使部分深溝槽134的側(cè)壁鈍化。替代地，第一深溝槽蝕刻過程可包含反復(fù)的兩步驟過程，所述反復(fù)的兩步驟過程在第一步驟中從部分深溝槽134的底部移除材料且在第二步驟中使部分深溝槽134的側(cè)壁鈍化。在當前實例中，部分深溝槽134并不比埋入層106的底部表面136延伸得深?？赏ㄟ^第一溝槽蝕刻過程另外腐蝕溝槽掩模132。
[0023]參考圖2D，n型摻雜劑138沿著部分深溝槽134的側(cè)壁植入到襯底102中以形成η型沉塊植入層140。可用多個亞劑量以傾斜角(舉例來說，10度到3