一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管及其自對準(zhǔn)工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管及其自對準(zhǔn)工藝。本發(fā)明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包含：基底，在其上依次設(shè)置有外延層、P-型阱、N+型阱，在所述外延層、P-型阱、N+型阱中具有作為柵極的溝槽型柵極摻雜多晶硅，所述N+型阱上方具有中間層電介質(zhì)，所述中間層電介質(zhì)上方具有金屬，所述金屬與中間層電介質(zhì)之間具有接觸器，其中，所述柵極多晶硅上方具有與所述接觸器接觸的難熔金屬硅化物WSI。為了降低柵極電阻，本發(fā)明在多晶硅上沉積WSI，增加溝槽中多晶硅的導(dǎo)通面積，由于WSI的阻值比多晶硅的阻值更低，因此本發(fā)明的溝槽的柵極阻值會比正常工藝中的柵極阻值有大幅降低。
【專利說明】
一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管及其自 對準(zhǔn)工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小線寬淺深度的溝槽M0S的低柵極電 阻自對準(zhǔn)工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Trench MOSFet)的線寬越來越小、 深度越來越深，柵極電阻變得越來越高，從而增加了開關(guān)動作所造成的切換功率損失；在 Trench MOSFet的常規(guī)制程中，Hardmask只用于做溝槽蝕刻的硬幕罩層，在柵極氧化前全部 去除，這樣即使對多晶硅進行降低電阻的處理，也難以滿足小線寬情況下對準(zhǔn)精度的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對已有技術(shù)的不足，為了降低柵極電阻，本發(fā)明在多晶硅上沉積難熔金屬硅化 物WSI，增加溝槽中多晶硅的導(dǎo)通面積，由于WSI的阻值比多晶硅的阻值更低，因此本發(fā)明 的溝槽的柵極阻值會比正常工藝中的柵極阻值有大幅降低。
[0004] 本發(fā)明的WSI沉積通過自對準(zhǔn)工藝實現(xiàn)，在硬幕罩上沉積犧牲氧化層，在柵極氧 化前，去除所述犧牲氧化層及部分硬幕罩層，保留部分hardmask，保留下來的hardmask形 成WSI的自對準(zhǔn)，在WSI CMP的時候，hardmask表面的WSI被磨掉，而hardmask之間的WSI 被保留下來，這樣既節(jié)省了 WSI的自對準(zhǔn)，又避免了小線寬情況下對于對準(zhǔn)精度的要求。
[0005] 為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
[0006] -種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包含：
[0007] 基底，在其上依次設(shè)置有外延層、P-型阱、N+型阱，在所述外延層、P-型阱、N+型 阱中具有作為柵極的溝槽型柵極摻雜多晶硅，所述N+型阱上方具有中間層電介質(zhì)，所述中 間層電介質(zhì)上方具有金屬，所述金屬與中間層電介質(zhì)之間具有接觸器，其中，所述柵極多晶 硅上方具有與所述接觸器接觸的難熔金屬硅化物WSI。
[0008] 進一步地，所述WSI的厚度為1〇〇〇~3000人。
[0009] -種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的自對準(zhǔn)工藝，包含以下步 驟：
[0010] 步驟1 :提供一基底，在所述基底的上表面設(shè)置外延層，所述外延層上表面設(shè)置硬 罩蒂層；
[0011] 步驟2 :在所述硬罩幕層上采用0. 1~0. 4 μπι的微距微影溝槽區(qū)域，并對所述硬 幕罩層進行蝕刻；然后采用蝕刻在位于所述硬罩幕層的溝槽區(qū)域下方的所述外延層上形成 0. 4~1. 0 μπι的溝槽；
[0012] 步驟3 :在所述步驟2形成用作柵極的溝槽基礎(chǔ)上，形成犧牲氧化層，然后取出所 述犧牲氧化層及部分硬幕罩層；
[0013] 步驟4 :在所述步驟3的溝槽基礎(chǔ)上，形成1〇〇~6Θ0 Α的柵極氧化物并沉積 3000~7000 KA的摻雜多晶硅；
[0014] 步驟5 :對步驟4沉積的摻雜多晶硅進行回刻，并形成多晶硅凹槽；
[0015] 步驟6:利用剩余的硬幕罩層的自對準(zhǔn)作用下，在步驟5形成的多晶硅凹槽中沉積 難溶金屬硅化物WSI，并對所述WSI進行化學(xué)機械拋光；
[0016] 步驟7 :去除剩余的硬幕罩層，并對步驟6中形成的WSI進行退火，形成柵極。
[0017] 進一步地，所述硬幕罩層的厚度為6000-10000 Α。
[0018] 進一步地，所述犧牲氧化層的厚度力300~800 Λ，去除的犧牲氧化層和硬幕罩層 的總厚度為400~900 Λ。
[0019] 進一步地，步驟5中所述的回刻深度為3000~700&Λ,所形成的凹槽深度為 500~2000 Α。
[0020] 進一步地，所述WSI的沉積厚度為1000~3000 Ac
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發(fā)明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2-5示出了本發(fā)明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的自對準(zhǔn) 工藝流程。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明自，下面結(jié)合附圖及實施例，對 本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不 用于限定本發(fā)明。
[0024] 如圖1所示，本發(fā)明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管包含基底1， 在基底1上依次設(shè)置有外延層2、P-型阱3、N+型阱4,在所述外延層2、P-型阱3、N+型阱 4中具有作為柵極的溝槽型柵極摻雜多晶硅9,所述N+型阱4上方具有中間層電介質(zhì)5,所 述中間層電介質(zhì)5上方具有金屬6,所述金屬6與中間層電介質(zhì)5之間具有接觸器7,其中， 所述柵極摻雜多晶硅9上方具有與所述接觸器7接觸的難熔金屬硅化物WSI 8。在本發(fā)明 的一個優(yōu)選實施例中，所述WSI 8的厚度為〗000~3000人。
[0025] 下面通過圖2-5并結(jié)合圖1說明本發(fā)明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng) 晶體管的自對準(zhǔn)工藝流程。如圖2所示，提供一基底1，在所述基底1的上表面設(shè)置外延層 2,所述外延層上表面設(shè)置硬罩幕層10 ;
[0026] 在所述硬罩幕層10上采用0. 1~0. 4 μ m的微距微影溝槽區(qū)域，并對所述硬幕罩 層10進行蝕刻；然后采用蝕刻在位于所述硬罩幕層10的溝槽區(qū)域下方的所述外延層2上 形成0. 4~1. 0 μ m的溝槽11 ;
[0027] 在形成用作柵極的溝槽11基礎(chǔ)上，形成厚度為300~800 Aj犧牲氧化層（未示 出），然后去除所述犧牲氧化層及部分硬幕罩層，去除的犧牲氧化層和硬幕罩層的總厚度為 400-900A；
[0028] 去除所述犧牲氧化層及部分硬幕罩層后，如圖3所示，在溝槽內(nèi)及剩余硬幕罩層 表面形成10Q~6〇.0 A的柵極氧化物12,并在溝槽11內(nèi)沉積3〇00~7:00〇Λ的摻雜多晶硅 9 ；
[0029] 對上述沉積的摻雜多晶硅進行回亥I」，并形成多晶硅凹槽，回刻深度為 3000~7000:贏:，所形成的凹槽深度為500~2000厶；
[0030] 如圖4所示，在剩余的硬幕罩層的自對準(zhǔn)作用下，在上述多晶硅凹槽中沉積厚度 為1000~3000人難溶金屬硅化物wsi 8,并對所述wsi 8進行化學(xué)機械拋光；
[0031] 最后，去除剩余的硬幕罩層，并對上述WSI 8進行退火，形成柵極。
[0032] 在形成具有WSI 8的柵極的基礎(chǔ)上，如圖5所示，進一步在所述外延層上方依次滲 透形成Ρ-型阱3及Ν+型阱4,并分別對所述Ρ-型阱3及Ν+型阱4進行退火處理。經(jīng)上 述處理后依次沉積中間層電介質(zhì)5,并對中間層電介質(zhì)進行蝕刻形成接觸器7,所述接觸器 7與WSI 8接觸，然后在所述中間層電介質(zhì)5上沉積金屬，最后得到本發(fā)明的低電阻溝槽型 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（參見圖1)。
[0033] 以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能 因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說， 在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范 圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，包含： 基底，在其上依次設(shè)置有外延層、P-型阱、N+型阱，在所述外延層、P-型阱、N+型阱中 具有作為柵極的溝槽型柵極滲雜多晶娃，所述N+型阱上方具有中間層電介質(zhì)，所述中間層 電介質(zhì)上方具有金屬，所述金屬與中間層電介質(zhì)之間具有接觸器， 其中，所述柵極多晶娃上方具有與所述接觸器接觸的難烙金屬娃化物WSI。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，其特征在 于，所述WSI的厚度為1說說~3謝胤3. -種低電阻溝槽型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的自對準(zhǔn)工藝，包含W下步驟： 步驟1 :提供一基底，在所述基底的上表面設(shè)置外延層，所述外延層上表面設(shè)置硬罩幕 層； 步驟2 :在所述硬罩幕層上采用0. 1~0. 4 ym的微距微影溝槽區(qū)域，并對所述硬幕 罩層進行蝕刻；然后采用蝕刻在位于所述硬罩幕層的溝槽區(qū)域下方的所述外延層上形成 0. 4~1. 0 Jim的溝槽； 步驟3 :在所述步驟2形成用作柵極的溝槽基礎(chǔ)上，形成犧牲氧化層，然后取出所述犧 牲氧化層及部分硬幕罩層； 步驟4:在所述步驟3的溝槽基礎(chǔ)上，形成1.00~600 A的柵極氧化物并沉積 300M000基的滲雜多晶娃； 步驟5 :對步驟4沉積的滲雜多晶娃進行回刻，并形成多晶娃凹槽； 步驟6 :利用剩余的硬幕罩層的自對準(zhǔn)作用下，在步驟5形成的多晶娃凹槽中沉積難溶 金屬娃化物WSI，并對所述WSI進行化學(xué)機械拋光； 步驟7 :去除剩余的硬幕罩層，并對步驟6中形成的WSI進行退火，形成柵極。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自對準(zhǔn)工藝，其特征在于，所述硬幕罩層的厚度為 6000-10000 A。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自對準(zhǔn)工藝，其特征在于，所述犧牲氧化層的厚度為 300*-撕0 A，去除的犧牲氧化層和硬幕罩層的總厚度為400~撕O A。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自對準(zhǔn)工藝，其特征在于，步驟5中所述的回刻深度為 3000~7000 A，所形成的凹槽深度為500~2000 A。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的自對準(zhǔn)工藝，其特征在于，所述WSI的沉積厚度為 誦0~3000A。
【文檔編號】H01L29/78GK105990433SQ201510096547
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年3月4日
【發(fā)明人】瞿學(xué)峰, 石亮
【申請人】和艦科技(蘇州)有限公司