半導(dǎo)體器件和具有包括熱生長(zhǎng)部分和沉積部分的場(chǎng)電介質(zhì)的溝槽場(chǎng)板場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件和具有包括熱生長(zhǎng)部分和沉積部分的場(chǎng)電介質(zhì)的溝槽場(chǎng)板場(chǎng)效應(yīng)晶體管。其中，半導(dǎo)體器件包括補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)，該補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)從第一表面(101)延伸到半導(dǎo)體部分(100)中。半導(dǎo)體部分(100)的在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中相鄰的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之間的部分形成半導(dǎo)體臺(tái)面(170)。將補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中的場(chǎng)電極(165)與半導(dǎo)體部分(100)分隔開的場(chǎng)電介質(zhì)(161)包括熱生長(zhǎng)部分(161a)，熱生長(zhǎng)部分(161a)直接鄰接半導(dǎo)體部分(100)。場(chǎng)電介質(zhì)(161)的非完全致密的沉積部分(161b)的密度比熱生長(zhǎng)部分(161a)的密度低。
【專利說明】
半導(dǎo)體器件和具有包括熱生長(zhǎng)部分和沉積部分的場(chǎng)電介質(zhì)的溝槽場(chǎng)板場(chǎng)效應(yīng)晶體管
【背景技術(shù)】
[0001]在溝槽場(chǎng)板FET(場(chǎng)效應(yīng)晶體管)中，導(dǎo)電場(chǎng)板的部分被掩埋在延伸到漂移區(qū)中的溝槽中。在阻斷模式中，施加到場(chǎng)板的源極電勢(shì)耗盡所掩埋的場(chǎng)板部分之間的漂移區(qū)的部分。橫向耗盡機(jī)制允許在不失去電壓阻斷能力的情況下增大漂移區(qū)中的摻雜濃度。所增大的摻雜濃度反過來引起了減小的導(dǎo)通狀態(tài)電阻RDSon。具有漂移區(qū)的所掩埋的場(chǎng)板部分的重疊的延伸量以及將所掩埋的場(chǎng)板部分與漂移區(qū)分隔開的場(chǎng)電介質(zhì)的厚度和性質(zhì)設(shè)置了溝槽場(chǎng)板FET的總的電壓阻斷能力。
[0002]期望提供具有高電壓阻斷能力的半導(dǎo)體器件和溝槽場(chǎng)板FET。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題實(shí)現(xiàn)了該目的。從屬權(quán)利要求涉及另外的實(shí)施例。
[0004]根據(jù)實(shí)施例，半導(dǎo)體器件包括從第一表面延伸到半導(dǎo)體部分中的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體部分的在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中相鄰的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之間的部分形成半導(dǎo)體臺(tái)面。場(chǎng)電介質(zhì)將補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中的場(chǎng)電極與半導(dǎo)體部分分隔開。場(chǎng)電介質(zhì)包括熱生長(zhǎng)部分以及非完全致密的沉積部分，熱生長(zhǎng)部分直接鄰接半導(dǎo)體部分，非完全致密的沉積部分的密度(density)比熱生長(zhǎng)部分低。
[0005]根據(jù)實(shí)施例，一種溝槽場(chǎng)板場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，該補(bǔ)償結(jié)構(gòu)從第一表面延伸到半導(dǎo)體部分中。半導(dǎo)體部分的在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中相鄰的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之間的部分形成半導(dǎo)體臺(tái)面。場(chǎng)電介質(zhì)將補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中的場(chǎng)電極與半導(dǎo)體部分分隔開。場(chǎng)電介質(zhì)包括熱生長(zhǎng)部分以及非完全致密的沉積部分，熱生長(zhǎng)部分直接鄰接半導(dǎo)體部分，非完全致密的沉積部分的密度比熱生長(zhǎng)部分低。
[0006]在閱讀了以下【具體實(shí)施方式】并瀏覽附圖之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到另外的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0007]包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且附圖被并入本說明書中并且組成了本說明書的部分。附圖例示了本發(fā)明的實(shí)施例以及連同作為解釋本發(fā)明的原理的描述。將容易意識(shí)到本發(fā)明的其它實(shí)施例和旨在的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橥ㄟ^參考以下詳細(xì)描述，它們變得更能理解。
[0008]圖1A是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性的垂直橫截面視圖，該實(shí)施例關(guān)于具有包括熱生長(zhǎng)部分和非完全致密的沉積部分的場(chǎng)電介質(zhì)的溝槽場(chǎng)板FET。
[0009]圖1B是根據(jù)實(shí)施例的沿著線B，C_B，C的圖1A中的半導(dǎo)體器件的示意性水平橫截面視圖，該實(shí)施例指代帶狀補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
[0010]圖1C是根據(jù)實(shí)施例的沿著線B，C_B，C的圖1A中的半導(dǎo)體器件的示意性水平橫截面視圖，該實(shí)施例指代以平行的列的形式來布置的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
[0011]圖2A是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性的垂直橫截面視圖，該實(shí)施例包括直接連接的場(chǎng)電極。
[0012]圖2B是根據(jù)實(shí)施例的沿著線B，C_B，C的圖2A中的半導(dǎo)體器件的示意性水平橫截面視圖，該實(shí)施例指代帶狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
[0013]圖2C是根據(jù)實(shí)施例的沿著線B，C_B，C的圖2A中的半導(dǎo)體器件的示意性水平橫截面視圖，該實(shí)施例指代以平行的列的形式來布置的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)。
[0014]圖2D是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的晶體管單元場(chǎng)的示意性平面視圖，該另一個(gè)實(shí)施例指代晶體管單元場(chǎng)中的帶狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)和直接連接的場(chǎng)電極。
[0015]圖3A是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性垂直橫截面視圖，該實(shí)施例指代在邊緣區(qū)域中電連接并在每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中分隔兩個(gè)柵極段的場(chǎng)電極。
[0016]圖3B是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性橫截面視圖，該實(shí)施例指代形成于具有兩個(gè)柵極凸角的未分段的柵極電極下方的場(chǎng)電極。
[0017]圖4是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性垂直橫截面視圖，該實(shí)施例指代具有熱部分和非熱部分的柵極電介質(zhì)。
[0018]圖5是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性垂直橫截面視圖，該實(shí)施例涉及場(chǎng)停止層和復(fù)合中心。
[0019]圖6A是根據(jù)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的部分的示意性垂直橫截面視圖，該實(shí)施例涉及補(bǔ)償結(jié)構(gòu)外部的柵極電極。
[0020]圖6B是根據(jù)實(shí)施例的沿著線B，C_B，C的圖6A中的半導(dǎo)體器件部分的示意性水平橫截面視圖，該實(shí)施例涉及針狀的場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)和連續(xù)的掩埋的柵極電極。
[0021]圖6C是根據(jù)實(shí)施例的沿著線B，C_B，C的圖6A中的半導(dǎo)體器件部分的示意性水平橫截面視圖，該實(shí)施例涉及針狀的場(chǎng)電極結(jié)構(gòu)和中斷的掩埋的柵極電極。
[0022]圖7A是在形成場(chǎng)電介質(zhì)的熱生長(zhǎng)部分之后的、根據(jù)另外的實(shí)施例的用于例示制造半導(dǎo)體器件的方法的半導(dǎo)體襯底的部分的示意性橫截面視圖。
[0023]圖7B是在沉積場(chǎng)電介質(zhì)的沉積部分并形成場(chǎng)電極之后的、圖7A中的半導(dǎo)體襯底部分的示意性橫截面視圖。
[0024]圖7C是在使場(chǎng)電介質(zhì)凹陷以用于形成柵極袋狀物之后的、圖7B中的半導(dǎo)體襯底部分的示意性垂直橫截面視圖。
[0025]圖7D是在形成柵極電極之后的、圖7C中的半導(dǎo)體襯底部分的示意性垂直橫截面視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]在以下【具體實(shí)施方式】中，對(duì)附圖進(jìn)行了參考，附圖形成了本文的部分并且其中，通過例示的方式示出了其中可以實(shí)施本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】。應(yīng)當(dāng)理解，可以利用其它實(shí)施例并且在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以作出結(jié)構(gòu)改變或邏輯改變。例如，針對(duì)一個(gè)實(shí)施例所例示的或者所描述的特征可以用于其它實(shí)施例或者可以結(jié)合其它實(shí)施例使用，以產(chǎn)生另外的實(shí)施例。旨在本發(fā)明包括這些修改和變型。使用特定語言描述了這些示例，這些語言不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制所附權(quán)利要求的范圍。附圖并不是按比例的，而是僅僅用于例示性的目的。如果沒有另外說明，則在不同的附圖中用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)識(shí)對(duì)應(yīng)的元件。
[0027]術(shù)語“具有”、“包含”、“包括”、“含有”等等是開放的，并且這些術(shù)語指示出現(xiàn)了所陳述的結(jié)構(gòu)、元件或特征，但并不排除另外的元件或特征。冠詞“一”、“一個(gè)”以及“該”指代包括復(fù)數(shù)和單數(shù)，除非上下文另外明確指示。
[0028 ]術(shù)語“電連接”描述了在電連接的元件之間的永久的低歐姆連接，例如所涉及的元件之間的直接接觸或者經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語“電耦合”包括適于信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)中間元件可以提供在電耦合的元件(例如，可控制為臨時(shí)提供第一狀態(tài)中的低歐姆連接以及第二狀態(tài)中的高歐姆電去耦的元件)之間。
[0029]附圖通過緊挨著摻雜類型“η”或“ρ”指示或“+”來例示了相對(duì)摻雜濃度。例如，“η_”表示低于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有高于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度。相同的相對(duì)摻雜濃度的摻雜區(qū)域并不必須具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的“η”摻雜區(qū)域可具有相同的或不同的絕對(duì)摻雜濃度。
[0030]圖1A至圖1C指代包括多個(gè)相同的晶體管單元TC的半導(dǎo)體器件500。半導(dǎo)體器件500可以是IGFET(絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)或者可以包括IGFET，例如包括具有金屬柵極的FET和具有非金屬柵極的FET的通常意義上的功率MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體FET)。例如，半導(dǎo)體器件500是溝槽場(chǎng)板FET或集成了溝槽場(chǎng)板FET的晶體管單元和低電壓晶體管單元兩者的智能FET，例如，CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)中的邏輯電路和/或驅(qū)動(dòng)器電路。根據(jù)其它實(shí)施例，半導(dǎo)體器件500可以是IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)或MCD(M0S受控二極管)。
[0031 ] 半導(dǎo)體器件500基于來自諸如娃(Si)之類的晶體半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體部分100。
[0032]在前側(cè)，半導(dǎo)體部分100具有第一表面101，該第一表面101可以大致是平面的或者其可以由共面的表面部分所跨越的平面來定義。在半導(dǎo)體部分100的背部，平面的第二表面102與第一表面101平行。第一表面101與第二表面102之間的距離與半導(dǎo)體器件500的電壓阻斷能力相關(guān)，并可以是至少40μπι。根據(jù)其它實(shí)施例，距離可以在幾百μπι的范圍內(nèi)。傾斜至第一表面101和第二表面102的外表面連接第一表面101和第二表面102。
[0033]在與橫截平面垂直的平面中，半導(dǎo)體部分100可具有矩形形狀，該矩形形狀具有幾毫米的邊緣長(zhǎng)度。第一表面101的法線定義了垂直方向，并且與垂直方向正交的方向是水平方向。
[0034]晶體管單元TC是具有絕緣柵的場(chǎng)效應(yīng)晶體管單元，并對(duì)在垂直方向上在第一表面101與第二表面102之間流動(dòng)的負(fù)載電流進(jìn)行控制。晶體管單元TC的源極電極可以在半導(dǎo)體器件500的前側(cè)電連接到第一負(fù)載電極310。第一負(fù)載電極310可以形成第一負(fù)載端子LI，或者可以電連接到或電耦合到第一負(fù)載端子LI。晶體管單元TC的漏極電極可以在半導(dǎo)體器件500的背部電連接到第二負(fù)載電極320。第二負(fù)載電極320可以形成第二負(fù)載端子L2或者可以電耦合或電連接到第二負(fù)載端子L2。晶體管單元TC的柵極電極電連接或電耦合到柵極端子G ο
[0035]半導(dǎo)體部分100包括漏極結(jié)構(gòu)120，其作為晶體管單元TC的漏極電極是有效的，并且其電連接到第二負(fù)載電極320。漏極結(jié)構(gòu)120包括漂移區(qū)121，其中，摻雜濃度可以逐漸或同步增加，或者至少在其垂直延伸的部分中隨著至第一表面101的距離增加而減小。根據(jù)其它實(shí)施例，漂移區(qū)121中的摻雜濃度可以是大致上一致的。漂移區(qū)121中的平均摻雜濃度可以在lE15cm—3與lE17cm—3之間，例如在從5E15cm—3到5E16cm—3的范圍內(nèi)。
[0036]漏極結(jié)構(gòu)120還包括接觸部129，其可以是重?fù)诫s的基部襯底或重?fù)诫s層。沿著第二表面102，接觸部129中的摻雜濃度足夠高以形成與直接鄰接第二表面102的金屬的歐姆接觸。在半導(dǎo)體部分100是基于娃的情況下，在η型導(dǎo)電接觸部129中，沿著第二表面102的摻雜濃度可以是至少lE18cm—3，例如至少5E19cm—3。在ρ型導(dǎo)電接觸部129中，摻雜濃度可以是至少lE16cm—3，例如至少5E17cm—3。
[0037]接觸部129可以直接鄰接漂移區(qū)121。根據(jù)其它實(shí)施例，另外的層可以被夾在漂移區(qū)121與接觸部129之間。
[0038]漂移區(qū)121包括形成在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190與接觸部129之間的半導(dǎo)體部分100的部分中的連續(xù)的漂移區(qū)部分121a，其中，補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190從第一表面101延伸到半導(dǎo)體部分100中。半導(dǎo)體部分100在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190之間的部分形成了半導(dǎo)體臺(tái)面170，其包括漂移區(qū)121的臺(tái)面部分121b。臺(tái)面部分121b直接鄰接連續(xù)的漂移區(qū)部分121a，并形成具有主體區(qū)115的第一 pn結(jié)pnl，該主體區(qū)115在相鄰的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190之間的半導(dǎo)體臺(tái)面170中延伸。主體區(qū)115形成具有源極區(qū)110的第二pn結(jié)pn2，源極區(qū)110夾在第一表面1I與主體區(qū)115之間。
[0039 ] 在η溝道溝槽場(chǎng)板FET中，主體區(qū)115是ρ摻雜的，并且源極區(qū)110和漂移區(qū)121是η摻雜的。P溝道溝槽場(chǎng)板FET包括η摻雜的主體區(qū)115和ρ摻雜的源極區(qū)110以及ρ摻雜的漂移區(qū)121。
[0040]補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以具有大致上垂直的側(cè)壁或者可以以到第一表面101的漸增的距離稍稍成錐形(taper)，例如，以相對(duì)于垂直方向大約為I度的錐角。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的側(cè)壁可以是直的或者稍稍凸出。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190朝向第二表面102的端部可以包括與第一表面101平行的平坦部分，或者可以是彎曲的，例如大致是半圓形的。
[0041 ] 補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190在第一表面101處的平均寬度wl的范圍可以從0.2μπι到ΙΟμπι，例如，從Ιμπι到4μηι。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的垂直延伸量￥1可以在從0.5口111到3(^1]1的范圍內(nèi)，例如，在從3μηι到I Ομπι的范圍內(nèi)。補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的中心至中心的距離(節(jié)距)ρ I可以在從0.5μηι到I Ομπι的范圍內(nèi)，例如，從1.5μηι至Ij5ym的范圍內(nèi)。
[0042]如圖1B中例示出的，補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以是沿著水平方向以由節(jié)距pi和水平延伸量wl給出的到彼此的距離而延伸的條帶。
[0043]圖1C指代具有沿著列彼此分隔開的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的實(shí)施例，以使得沿著每列形成多個(gè)相同的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190。如例示出的，可以以列和行的形式類似于矩陣地布置圓點(diǎn)形狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190。根據(jù)其它實(shí)施例，奇數(shù)列中的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以被移動(dòng)到偶數(shù)列中的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190，例如，移動(dòng)半個(gè)節(jié)距ρ I。
[0044]補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的水平橫截面可以是細(xì)長(zhǎng)的，其中，第二水平尺寸超過第一水平尺寸至少20%，例如，至少50%。例如，橫截面可以是橢圓形的、卵形的或者分別具有或不具有圓形角或斜角的扭曲的多邊形。
[0045]根據(jù)實(shí)施例，補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以是針狀的(針形的)，其中，第二水平尺寸超過與第二水平尺寸正交的第一水平尺寸最多500%，并且垂直延伸量Vl超過第二水平尺寸。例如，第二水平尺寸超過第一水平尺寸最多100%，并且垂直延伸量Vl超過第二水平尺寸至少100%。
[0046]第一水平尺寸和第二水平尺寸可以是大致上相同的，并且補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的橫截面可以是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的，并且在旋轉(zhuǎn)小于360度的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)角度之后看起來是相同的。例如，橫截面是正多邊形，例如分別具有或不具有圓形角或斜角的八邊形、六邊形或正方形。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的橫截面是圓形。
[0047]補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以包括柵極電極155的部分以及將柵極電極155與主體區(qū)115分隔開的柵極電介質(zhì)151。柵極電極155可以嵌入在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中。根據(jù)其它實(shí)施例，柵極電極155的部分通過半導(dǎo)體臺(tái)面170的第一臺(tái)面部分與補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190分隔開，其中，第一臺(tái)面部分包括源極區(qū)110以及主體區(qū)115。柵極電極155包括重?fù)诫s多晶硅材料和/或包含金屬的材料，或者由重?fù)诫s多晶硅材料和/或包含金屬的材料組成。
[0048]柵極電極151可以包括由半導(dǎo)體部分100的半導(dǎo)體材料的熱氧化和/或氮化得到的熱部分，或者由該熱部分組成，熱部分例如為，半導(dǎo)體氮化物層、半導(dǎo)體氧化物層或半導(dǎo)體氮氧化物層。除了熱部分，柵極電介質(zhì)151還可以包括電介質(zhì)材料的一個(gè)或多個(gè)另外的層，電介質(zhì)材料例如為沉積的半導(dǎo)體氧化物，例如，諸如通過在LPCVD(低壓化學(xué)氣相沉積)、APCVD (常壓化學(xué)氣相沉積)或PECVD (等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)中使用TEOS (正硅酸乙酯)作為前體材料、在通常為大約500攝氏度或低于500攝氏度的沉積溫度下進(jìn)行處理所形成的硅氧化物之類的沉積的硅氧化物。
[0049]柵極電介質(zhì)151將柵極電介質(zhì)155容性地耦合至主體區(qū)115。在直接鄰接?xùn)艠O電介質(zhì)151的主體區(qū)115的溝道部中，施加到柵極端子G的電勢(shì)可以累積少數(shù)電荷載流子，以便在晶體管單元TC的導(dǎo)通狀態(tài)下沿著柵極電介質(zhì)151在源極區(qū)110與漂移區(qū)121之間形成導(dǎo)電溝道。
[0050]補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190還包括場(chǎng)電極165和將場(chǎng)電極165與漂移區(qū)121分隔開的場(chǎng)電介質(zhì)161。場(chǎng)電極165與柵極電極155分隔開，并且包括重?fù)诫s多晶娃材料和/或包含金屬的材料，或者由重?fù)诫s多晶硅材料和/或包含金屬的材料組成。
[0051 ]場(chǎng)電介質(zhì)161嵌入了柵極電極155，柵極電極155在場(chǎng)電介質(zhì)161的垂直投影上形成于第一表面101與場(chǎng)電介質(zhì)161的外部之間。
[0052]場(chǎng)電介質(zhì)161至少包括熱生長(zhǎng)部分161a和經(jīng)沉積的但非完全致密的部分161b。熱生長(zhǎng)部分161a由半導(dǎo)體部分100的半導(dǎo)體材料的熱氧化得到。非完全致密的沉積部分161b的密度比熱生長(zhǎng)部分161a低，并且其密度比如果通過適當(dāng)?shù)臒崽幚?例如，通過在1100°攝氏度下退火30分鐘)來使其完全致密將具有的密度低。場(chǎng)電介質(zhì)161可以包括另外的層，例如，在非完全致密的部分16 Ib上的另外的氧化物部分。
[0053]熱生長(zhǎng)部分161a的厚度與場(chǎng)電介質(zhì)的總厚度的平均比率為至少50%并且最多90%。根據(jù)實(shí)施例，平均比率為至少55%。例如，熱生長(zhǎng)部分161a的厚度為大約600nm，并且非完全致密的沉積部分161b的厚度為大約400nm。
[0054]根據(jù)實(shí)施例，熱生長(zhǎng)部分161a是熱生長(zhǎng)硅氧化物并具有大約2.27g/cm3的密度(體積質(zhì)量密度)O折射率為1.46并且相對(duì)電容率為大約3.8至3.9。
[0055]非完全致密的沉積部分161b是通過沉積工藝(例如，LPCVD、APCVD、或PECVD)獲得的硅氧化物層，其中，在沉積之后，沉積的硅氧化物并未在熱處理中在1100 °C或高于1100 °c下致密，而是在最高1050°c的溫度下致密。在該上下文中，術(shù)語“非完全”或者“非完整”涉及完整的沉積部分161b在其整個(gè)延伸量和厚度上的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
[0056]非完全致密的沉積部分161b的密度比熱生長(zhǎng)部分161a低，并且其密度比完全致密的沉積的氧化物低，其中，沉積的氧化物被定義為在1100 °C下熱處理30分鐘之后完全致密。
[0057]根據(jù)實(shí)施例，沉積部分161b的密度最多為完全致密的沉積氧化物的密度的98%，例如，最多97 %。
[0058]熱生長(zhǎng)硅氧化物在常規(guī)的硅晶體上生長(zhǎng)，而不涉及其它元件。硅氧化物高度有序地生長(zhǎng)并且體積質(zhì)量密度相當(dāng)高。另一方面，就在沉積之后，由LPCVD、APCVD、或者PECVD得到的沉積的硅氧化物(“CVD氧化物”)是無定形的，或者僅示出稀疏的分子順序，是多孔的并通常包含諸如氫(例如，以S1-(OH)鍵)之類的前體材料的其它成分。就在沉積之后，沉積部分的密度取決于前體材料和處理?xiàng)l件。
[0059]熱生長(zhǎng)部分161a與非完全致密的沉積部分161b之間的密度上的差異引起了不同的蝕刻電阻和蝕刻率。例如，在包含緩沖氫氟酸(例如，33wt.%氟化銨NH4F和4.15wt.%的氫氟酸HF的大約8:1混合物)的蝕刻溶液中，非完全致密的沉積部分161b與完全致密的沉積的硅氧化物之間的蝕刻選擇性在從2:1到4:1的范圍內(nèi)，例如，在2:1與3:1之間。
[0060]通常，完全致密的沉積的硅氧化物關(guān)于密度、含氫量和蝕刻電阻都高度近似于熱生長(zhǎng)的硅氧化物。根據(jù)實(shí)施例，在包含具有33wt.%氟化銨NH4F和4.15wt.%的氫氟酸HF的緩沖氫氟酸的蝕刻溶液中，非完全致密的沉積部分161b與熱生長(zhǎng)部分161a之間的蝕刻選擇性在從2:1到4:1的范圍內(nèi)，例如，在2:1與3:1之間。
[0061]非完全致密的沉積部分161b中的含氫量高于熱生長(zhǎng)部分161a中的含氫量，并高于完全致密的沉積的硅氧化物層中的含氫量，但低于就在沉積之后的硅氧化物層中的含氫量。
[0062]由于較低的密度，因此通過非完全致密的沉積部分161b引入到半導(dǎo)體部分100中的機(jī)械應(yīng)力與通過熱生長(zhǎng)部分161a引入到半導(dǎo)體部分100中的機(jī)械應(yīng)力相反。
[0063]包括非完全致密的電介質(zhì)部161b的多層場(chǎng)電介質(zhì)161顯著減小了半導(dǎo)體晶圓的應(yīng)力引入的彎曲，在該半導(dǎo)體晶圓上制造多個(gè)相同的半導(dǎo)體器件500。
[0064]在生產(chǎn)線中，晶圓彎曲僅僅可被接受到某個(gè)角度。晶圓彎曲的角度隨著場(chǎng)電介質(zhì)161的厚度的增加而加大，這將機(jī)械應(yīng)力引入到周圍的半導(dǎo)體材料中，并具有補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的增加的垂直延伸量vl。
[0065]包括非完全致密的沉積部分161a的多層場(chǎng)電介質(zhì)161允許增大補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的垂直延伸量Vl并允許較厚的場(chǎng)電介質(zhì)161，而不需要使晶圓彎曲加大至超過可容許的角度。因此，具有非完全致密的沉積部分161b的多層場(chǎng)電介質(zhì)161允許延伸除了用于較高阻斷能力的半導(dǎo)體器件500以外的溝槽場(chǎng)板的應(yīng)用。
[0066]此外，高度共形的沉積部分16Ib對(duì)熱生長(zhǎng)部分16 Ia中的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
[0067]圖2A至圖2B涉及具有直接連接的場(chǎng)電極165的實(shí)施例。
[0068]半導(dǎo)體器件500可以是溝槽場(chǎng)板FET，其中，第一負(fù)載電極310可以形成源極端子S或者可以電耦合到或電連接到源極端子S，并且第二負(fù)載電極320(其直接鄰接第二表面102)可以形成漏極端子D或者可以電連接到漏極端子D。
[0069]第一負(fù)載電極310和第二負(fù)載電極320中的每一個(gè)電極都可以由作為主成分的鋁(Al )、銅(Cu)、或者招或銅的合金(例如，AlS1、AlCu或AlSiCu)組成，或者包含招、銅、或者招或銅的合金。根據(jù)其它實(shí)施例，第一負(fù)載電極310和第二負(fù)載電極320中的至少一個(gè)電極可以包含作為主成分的鎳(Ni)、錫(Sn)、鈦(Ti)、鎢(W)、鉭(Ta)、釩(V)、銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、和/或鈀(Pd)。例如，第一負(fù)載電極310和第二負(fù)載電極320中的至少一個(gè)電極可以包括兩個(gè)或多個(gè)子層，其中，每個(gè)子層都包含作為主成分的N1、Sn、T1、V、Ag、Au、Pt、W、以及Pd中的一個(gè)或多個(gè)，例如，二氧化硅、氮化物和/或合金。
[0070]根據(jù)例示出的實(shí)施例，第一負(fù)載電極310包括來自過渡的氮化物的導(dǎo)電界面層311，例如，具有若干納米的厚度的氮化鈦。具有至少1nm厚度的鎢層312覆蓋導(dǎo)電界面層311。主部分316可以由銅或鋁或者它們的組合構(gòu)成。
[0071 ]層間電介質(zhì)210可以將柵極電介質(zhì)155與第一負(fù)載電極310分隔開。層間電介質(zhì)210可以包括來自硅氧化物、硅氮化物、硅氮氧化物、摻雜或未摻雜的硅酸玻璃(舉例來說，例如BSG(硼硅酸玻璃)、PSG(磷硅酸玻璃)或BPSG(硼磷硅酸玻璃))的一個(gè)或多個(gè)電介質(zhì)層211、212。
[0072]接觸結(jié)構(gòu)315a、315b延伸通過層間電介質(zhì)210中的開口部，并將第一負(fù)載電極310與場(chǎng)電極165以及與晶體管單元TC的源極區(qū)110和主體區(qū)115電連接。
[0073]接觸結(jié)構(gòu)315a、315b可以包括一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電界面層311，該導(dǎo)電界面層311包含過渡金屬，例如鈦(Ti)或鉭(Ta)，例如鈦氮化物層。接觸結(jié)構(gòu)315、315b還可以包括鎢層312。
[0074]如圖2A中例示出的，在每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中，可以在形成于場(chǎng)電極165的相對(duì)側(cè)上的柵極電極155的段或部分之間獲得場(chǎng)電極165。例如，場(chǎng)電極165可以向上延伸到與第一表面101共面的平面。根據(jù)例示出的實(shí)施例，場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b向下延伸到每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中的場(chǎng)電極165。
[0075]如圖2B中例示出的，在帶狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中，每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190都包括在相對(duì)側(cè)上的柵極電極155的兩個(gè)段。從第一負(fù)載電極310延伸到場(chǎng)電極165的場(chǎng)電極165的部分或者場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b穿過柵極電極155的兩個(gè)段之間的間隙，其中，中間電介質(zhì)145被夾在一側(cè)處的柵極電極155與另一側(cè)處的場(chǎng)電極165和場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b的組合之間。
[0076]溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b可以沿著補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的幾乎完整的縱向延伸而延伸，以使得場(chǎng)電極165的每個(gè)水平部分都具有與第一負(fù)載電極310的直接的、垂直的電連接。
[0077]對(duì)于如圖2C中例示出的針狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190，在每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中，柵極電極155包圍場(chǎng)電極165和/或在第一負(fù)載電極310與場(chǎng)電極165之間延伸的相應(yīng)的溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b。每個(gè)場(chǎng)電極部165都具有與第一負(fù)載電極310的直接的垂直連接。
[0078]在傳統(tǒng)的布局中，場(chǎng)電極165通常僅在有源的晶體管單元場(chǎng)外部的連接區(qū)域中連接到第一負(fù)載電極310，以使得沿著帶狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的縱向延伸可能發(fā)生顯著的壓降。當(dāng)傳統(tǒng)的溝槽場(chǎng)板FET導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)，輸出容量被放電并再充電，并且輸出容量的充電電流沿著場(chǎng)電極165的縱向方向流動(dòng)。通過提高切換速度，場(chǎng)電極165的電阻率變得更加有效，以使得可能已經(jīng)在接近于邊緣的晶體管單元場(chǎng)的區(qū)域中完成卸載和/或加載或放電/充電過程，而在接近于中央的區(qū)域中，輸出容量的電荷變化尚未發(fā)生。如果在這個(gè)時(shí)間，跨半導(dǎo)體器件500的電壓足夠高，則在充電過程仍然在過程中的情況下可能發(fā)生動(dòng)態(tài)雪崩。動(dòng)態(tài)雪崩增加了切換損耗并還可能導(dǎo)致半導(dǎo)體器件500的致命破壞。相比之下，場(chǎng)電極165的所有部分與第一負(fù)載電極310之間的直接垂直連接避免了任何跨補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的縱軸的任何壓降，減少了切換損失并提高了半導(dǎo)體器件500的雪崩強(qiáng)度。
[0079]圖2D示出了包括有源場(chǎng)600的半導(dǎo)體器件500的部分。有源場(chǎng)600包括有源晶體管單元場(chǎng)610和圍繞晶體管單元場(chǎng)610的連接區(qū)域690。帶狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190延伸通過晶體管單元場(chǎng)610并延伸到連接區(qū)域690的鄰接部分中。在連接區(qū)域690中，柵極接觸部315延伸通過層間電介質(zhì)，向下延伸到每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的柵極電極部分的兩個(gè)段，并將柵極電極與柵極導(dǎo)體330電連接。
[0080]形成第一負(fù)載電極310的源極金屬形成于在半導(dǎo)體器件500的第一側(cè)與柵極導(dǎo)體330并行的晶體管單元場(chǎng)610的垂直投影中。帶狀的溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b將源極金屬與補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中的場(chǎng)電極的部分電連接。帶狀的溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b可以是延伸通過晶體管單元場(chǎng)610的至少較大部分的連續(xù)結(jié)構(gòu)。根據(jù)其它實(shí)施例，多個(gè)分隔開的溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)315b可以被分配給有源晶體管單元場(chǎng)610內(nèi)的每個(gè)單獨(dú)的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190。
[0081]圖3A指代具有在晶體管單元場(chǎng)610的外部的連接區(qū)域中電連接到第一負(fù)載電極310的場(chǎng)電極165的實(shí)施例。在晶體管單元場(chǎng)690內(nèi)，場(chǎng)電極165可以延伸到或者幾乎延伸到第一表面101，并且每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190都可以包括在中間的場(chǎng)電極165的相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)柵極電極段。將柵極與場(chǎng)電極155、165分隔開的中間電介質(zhì)145可以由構(gòu)成場(chǎng)電介質(zhì)161的電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的部分構(gòu)成。對(duì)于另外的細(xì)節(jié)，對(duì)圖1A至圖2C的描述進(jìn)行了參考。
[0082]圖3B指代具有在至第一表面101的距離中所形成的場(chǎng)電極的實(shí)施例。在每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中，通過在場(chǎng)電極165的垂直投影中的打薄部分來連接相對(duì)側(cè)上的兩個(gè)柵極凸角，并且柵極凸角在每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190中形成一個(gè)連續(xù)的柵極電極155?？梢酝ㄟ^對(duì)場(chǎng)電極165的部分的氧化來形成中間電介質(zhì)145。
[0083]圖4示出了具有柵極電極151的半導(dǎo)體器件500，柵極電極151由熱部分151a(例如，來自熱生長(zhǎng)的硅氧化物)和非熱部分151 b (例如沉積的硅氧化物)組成，或者包括熱部分151a和非熱部分151b。柵極電介質(zhì)151可以包括形成在與熱部分151a相對(duì)的非熱部分151b的一側(cè)上的另外的熱部分。可以在低于1000°C的溫度下生長(zhǎng)熱部分151a，以保留先前形成的場(chǎng)電介質(zhì)161的非完全致密的沉積部分161b的特性。非熱部分151b可以是高度共形的，以便對(duì)熱部分151a的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償。非熱部分151b是非完全致密的，并可以具有比熱部分151a低的密度，以及比基于TEOS的完全致密的沉積的硅氧化物低的密度。盡管熱生長(zhǎng)部分151a可能示出了沿著邊緣的厚度變化(例如，沿著朝向場(chǎng)電介質(zhì)161的較低邊緣的薄的部分)，但非熱部分151b具有高度一致的層厚度并對(duì)熱部分151a的厚度變化進(jìn)行補(bǔ)償。
[0084]柵極電極155的部分的水平寬度x2可以大致上等于或稍小于場(chǎng)電介質(zhì)161的非完全致密的沉積部分161b的寬度xl，以使得柵極電極155和柵極電介質(zhì)151可以形成于凹陷中，通過相對(duì)于熱生長(zhǎng)部分161a選擇性地蝕刻非完全致密的部分161b來形成凹陷。關(guān)于另外的細(xì)節(jié)，對(duì)先前附圖的描述進(jìn)行了引用。
[0085]在圖5中的半導(dǎo)體器件500中，漏極結(jié)構(gòu)120包括夾在漂移區(qū)121與接觸部129之間的、并與漂移區(qū)121a形成單極型同質(zhì)結(jié)的場(chǎng)停止層128。場(chǎng)停止層128中的平均摻雜濃度可以是漂移區(qū)121中的平均雜質(zhì)濃度的至少兩倍，并可以是接觸部129中的最大摻雜濃度的最多五分之一。在雪崩事件的情況下，電場(chǎng)可以延伸到場(chǎng)停止層128中并防止或延遲電場(chǎng)強(qiáng)度在第二負(fù)載電極320的側(cè)邊處的局部增加。場(chǎng)停止層的垂直延伸量可以是大約5μπι，并且平均摻雜濃度可以在從5E15cm—3到5E17cm—3的范圍內(nèi)，例如大約5E16cnf3。
[0086]替代地或另外地，半導(dǎo)體部分100可以包括用于降低漂移區(qū)121中的電荷載流子的壽命的金屬的復(fù)合中心195。復(fù)合中心195可以是鉑原子。當(dāng)半導(dǎo)體器件500從傳導(dǎo)主體二極管模式改變到阻斷模式時(shí)，復(fù)合中心165減少了必須從半導(dǎo)體部分100放電的電荷載流子的數(shù)量。
[0087]如參照先前的附圖所描述的，柵極電極155可以形成于場(chǎng)電介質(zhì)165的凹陷中。以下的圖6A至圖6C指代具有在至補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的水平距離中形成的柵極電極155的半導(dǎo)體器件 500。
[0088]如圖6A中例示出的，半導(dǎo)體臺(tái)面170的第一臺(tái)面部分171將包括柵極電極150和柵極電介質(zhì)151的柵極結(jié)構(gòu)150與補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190分隔開，其中，第一臺(tái)面部分171包括源極區(qū)110和主體區(qū)115。接觸結(jié)構(gòu)315將場(chǎng)電極165、源極區(qū)110和主體區(qū)115與第一負(fù)載電極310電連接。至于另外的細(xì)節(jié)，對(duì)先前附圖的描述進(jìn)行了引用。
[0089]柵極結(jié)構(gòu)150和補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190兩者都可以是帶狀的并且彼此平行布置。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)150可以是帶狀的或者可以包括沿著直的柵極線所布置的掩埋的柵極段，然而補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190是針狀補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，該針狀補(bǔ)償結(jié)構(gòu)被布置在平行于針狀的柵極結(jié)構(gòu)150或柵極線的補(bǔ)償線中。
[0090]圖6B示出了以列和行的形式并且以格狀的、連續(xù)的柵極結(jié)構(gòu)150的網(wǎng)格的形式來類似于矩陣地布置的針狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，針狀的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190可以被布置為列，其中，奇數(shù)補(bǔ)償列中的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190沿著補(bǔ)償列被移動(dòng)至偶數(shù)補(bǔ)償列中的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)中央至中央距離的一半。柵極結(jié)構(gòu)150是掩埋的并連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
[0091]在圖6C中，柵極結(jié)構(gòu)150是中斷的，并且包括沿著平行的第一柵極線和(例如，正交地)跨第一柵極線的平行的第二柵極所布置的多個(gè)分隔開的柵極段150a?？梢园ㄔ礃O區(qū)110的部分和主體區(qū)115的部分的第二臺(tái)面部分172將鄰近的柵極段150a彼此分隔開。
[0092]圖7A至圖7D指代諸如如上面所描述的溝槽場(chǎng)板FET之類的半導(dǎo)體器件500的制造，其中，多個(gè)相同的半導(dǎo)體器件形成在共同的半導(dǎo)體襯底500a上。
[0093]半導(dǎo)體襯底500a可以是晶圓，例如單晶娃晶圓。在例示出的部分的外部，半導(dǎo)體襯底500a可以包括另外的摻雜和未摻雜的部分、外延半導(dǎo)體層和先前制造的絕緣結(jié)構(gòu)。
[0094]半導(dǎo)體襯底500a可以包括半導(dǎo)體層100a，其可以例如通過在基礎(chǔ)襯底上的外延生長(zhǎng)來形成。將溝槽190a從主表面10a引入到半導(dǎo)體襯底500a中，例如，通過反應(yīng)離子蝕刻。通過熱氧化，在半導(dǎo)體襯底500a的前側(cè)形成熱生長(zhǎng)層161x。
[0095]圖7A示出了可具有大致上垂直的側(cè)壁的溝槽190a。溝槽190a可具有范圍從Ιμπι到45μπι的深度，例如，從3μπι到12μ??。根據(jù)實(shí)施例，溝槽的深度大約為9μπι。溝槽190a可以以從大約Ιμπι到ΙΟμπι(例如從3.5μηι到4.5μηι)的節(jié)距均勾地間隔開。溝槽190a的寬度的范圍可以從
0.5μηι 到 5μηι，例如從2.5μηι 到 3.5μηι。
[0096]熱生長(zhǎng)層161χ使溝槽190a排成一行，并且覆蓋溝槽190a之間的半導(dǎo)體層10a的主表面1la的部分。
[0097]例如使用硅烷SH4、TE0S、或TEOS與臭氧組合作為前體材料來通過LPCVD、APCVD或PECVD沉積硅氧化物。在沉積的層16Iy的沉積期間以及沉積之后，在低于1050°C (例如，在900 0C與1025 °C之間)的溫度下進(jìn)行的熱處理可以將所沉積的硅氧化物致密到某種程度，但是小于其在1100 °C下的30分鐘的熱處理中所致密的程度。在所有的以下處理步驟期間，應(yīng)用于半導(dǎo)體襯底500a的溫度被保持在低于已經(jīng)使沉積的層161y致密的溫度之下。
[0098]導(dǎo)電材料(例如重?fù)诫s的多晶硅)沉積在半導(dǎo)體襯底500a上，以填充溝槽190a。可以使所沉積的導(dǎo)電材料凹陷，以便在溝槽190a內(nèi)形成場(chǎng)電極165。
[0099]圖7B例示了填充有導(dǎo)電材料以形成場(chǎng)電極165、熱生長(zhǎng)層161x以及將場(chǎng)電極165與半導(dǎo)體層10a分隔開的沉積的層161y的溝槽190a。所暴露的回蝕的導(dǎo)電材料的邊緣可以大致上與主表面1la齊平。
[0100]可以設(shè)置犧牲材料，以填充導(dǎo)電材料上方的產(chǎn)生的間隙。隨后，可以將半導(dǎo)體襯底500a至少平面化到第一表面101，其中，熱生長(zhǎng)的以及在溝槽190a中的沉積層161x、161y的部分形成場(chǎng)電介質(zhì)161。掩模層可以設(shè)置在平面化的主表面1la上，并且可以通過光刻來進(jìn)行圖案化，以形成具有暴露場(chǎng)電介質(zhì)161的外部部分的開口部712的蝕刻掩模710，其中，夕卜部部分直接鄰接半導(dǎo)體10a的在相鄰的溝槽190a之間的部分。外部部分可以從垂直邊緣在半導(dǎo)體層10a與場(chǎng)電介質(zhì)161之間延伸到至少200nm，例如，大約350nm，延伸到對(duì)應(yīng)的場(chǎng)電極165的方向中。蝕刻掩模710覆蓋場(chǎng)電極165和直接鄰接場(chǎng)電極165的場(chǎng)電介質(zhì)161的另外的部分。使用蝕刻掩模710，場(chǎng)電介質(zhì)161的材料相對(duì)于半導(dǎo)體層I OOa的半導(dǎo)體材料選擇性地凹陷。
[0101]圖7C示出了覆蓋包括場(chǎng)電極165和場(chǎng)電介質(zhì)161的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的中央部分的蝕刻掩模710。包括熱生長(zhǎng)部分161a和非完全致密的沉積部分161b的場(chǎng)電介質(zhì)161的總厚度的范圍可以從0.7μπι到2.Ομ??，例如從0.9μπι到1.2μπι。蝕刻掩模710的材料具有與場(chǎng)電介質(zhì)161和半導(dǎo)體層I OOa的一種或多種材料的蝕刻特性不同的蝕刻特性。蝕刻掩模710中的開口部712暴露了直接鄰接由相鄰的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190之間的半導(dǎo)體層10a的部分構(gòu)成的半導(dǎo)體臺(tái)面170的補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的外部部分。在補(bǔ)償結(jié)構(gòu)190的外周邊中，袋狀物714延伸到場(chǎng)電介質(zhì)161的周邊部分中。舉例來說，袋狀物814可以具有200nm至Ιμπι(例如600nm)的垂直延伸量v2，以及大約200nm至600nm(例如，300nm至500nm)的寬度w2。
[0102]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，可以通過在沒有覆蓋熱生長(zhǎng)部分161a的掩模的情況下、選擇性地使非完全致密的沉積部分161b相對(duì)于熱生長(zhǎng)部分161a和半導(dǎo)體層10a凹陷的蝕刻來形成袋狀物714。
[0103]可以去除蝕刻掩模710，并且可以通過熱氧化、通過沉積電介質(zhì)材料、或者通過兩者的組合來形成柵極電介質(zhì)151。
[0104]根據(jù)實(shí)施例，可以通過在低于1000°C或等于1000°C的溫度下對(duì)半導(dǎo)體層10a的材料進(jìn)行熱氧化來形成柵極電介質(zhì)151的熱部分。隨后，可以通過LPCVD、APCVD、或PECVD來形成柵極電介質(zhì)151的非熱部分，其中，使用例如TEOS作為前體材料來沉積硅氧化物。沉積導(dǎo)電材料，其填充袋狀物714中的剩余空間。
[0105]圖7D示出了由袋狀物714中的沉積的導(dǎo)電材料得到的柵極電極155以及將柵極電極155與半導(dǎo)體層10a絕緣的柵極電介質(zhì)151。導(dǎo)電材料可以是高度摻雜的多晶硅。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，柵極電極155由一個(gè)或多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)(例如，氮化鈦(TiN)界面層和/或鎢(W)的填充層)組成或者包括一個(gè)或多個(gè)金屬結(jié)構(gòu)。
[0106]盡管本文中已經(jīng)例示并描述了具體的實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將意識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，多種替代的和/或等同的實(shí)施方式可以代替所示出和描述的具體實(shí)施例。本申請(qǐng)旨在覆蓋本文中所討論的具體實(shí)施例的適應(yīng)或變型。因此，旨在僅由權(quán)利要求及其等同形式來限定本發(fā)明。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)，所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)從第一表面(101)延伸到半導(dǎo)體部分(100)中，其中，所述半導(dǎo)體部分(100)的在所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中的相鄰補(bǔ)償結(jié)構(gòu)之間的部分形成半導(dǎo)體臺(tái)面(170);以及 場(chǎng)電極(165)，所述場(chǎng)電極(165)位于所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中，其中，將所述場(chǎng)電極(165)與所述半導(dǎo)體部分(100)分隔開的場(chǎng)電介質(zhì)(161)包括熱生長(zhǎng)部分(161a)以及非完全致密的沉積部分(161b)，所述熱生長(zhǎng)部分(161a)直接鄰接所述半導(dǎo)體部分(100)，所述非完全致密的沉積部分(161 b)的密度比所述熱生長(zhǎng)部分(161 a)的密度低。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述熱生長(zhǎng)部分(161a)是熱硅氧化物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述非完全致密的沉積部分(161b)是基于使用正硅酸乙酯作為前體材料的沉積工藝的硅氧化物。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述非完全致密的沉積部分(161b)的密度比其在1100°攝氏度下退火30分鐘之后的密度低。5.根據(jù)權(quán)利要求1至4所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述非完全致密的沉積部分(161b)的密度等于或低于其在1050°攝氏度下退火30分鐘之后的密度。6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的半導(dǎo)體器件，其中， 在包含33wt.%的氟化銨NH4F和4.15wt.%的氫氟酸的混合物的蝕刻溶液中，在所述非完全致密的沉積部分(161b)與所述熱生長(zhǎng)部分(161a)之間的蝕刻選擇性在(2:1)與(4:1)之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的半導(dǎo)體器件，其中， 在包含33wt.%的氟化銨NH4F和4.15wt.%的氫氟酸的混合物的蝕刻溶液中，在所述非完全致密的沉積部分(161b)與基于正硅酸乙酯作為前體材料的完全致密的沉積的硅氧化物之間的蝕刻選擇性在(2:1)與(4:1)之間。8.根據(jù)權(quán)利要求1至7所述的半導(dǎo)體器件，其中， 由所述非完全致密的沉積部分(161b)引入到所述半導(dǎo)體部分(100)中的機(jī)械應(yīng)力的方向與由所述熱生長(zhǎng)部分(161a)引入到所述半導(dǎo)體部分(100)中的機(jī)械應(yīng)力的方向相反。9.根據(jù)權(quán)利要求1至8所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述熱生長(zhǎng)部分(161a)的平均厚度與所述非完全致密的沉積部分(161b)的平均厚度的比率最小為I: I并且最大為9:1。10.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 柵極結(jié)構(gòu)(150)，所述柵極結(jié)構(gòu)(150)包括柵極電極(155)，其中，柵極電介質(zhì)(151)將所述柵極電極(155)與所述半導(dǎo)體臺(tái)面(170)分隔開，其中，所述半導(dǎo)體臺(tái)面(170)的第一臺(tái)面部分(171)將所述柵極結(jié)構(gòu)(150)與所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)分隔開。11.根據(jù)權(quán)利要求1至9所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 柵極電極(155)，所述柵極電極位于所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中，其中，柵極電介質(zhì)(151)將所述柵極電極(155)與所述半導(dǎo)體臺(tái)面(170)分隔開，并且中間電介質(zhì)(145)分隔開所述柵極電極(155)和所述場(chǎng)電極(165)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述柵極電極(155)的寬度(x2)與所述熱生長(zhǎng)部分(161a)的寬度(xl)相對(duì)應(yīng)。13.根據(jù)權(quán)利要求11和12所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述中間電介質(zhì)(145)沿著與所述第一表面(101)平行的方向分隔開所述柵極和所述場(chǎng)電極(155,165)，并且在每個(gè)補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中，在中間的場(chǎng)電極(165)的相對(duì)側(cè)上形成所述柵極電極(155)的兩個(gè)段。14.根據(jù)權(quán)利要求11至13所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述柵極電介質(zhì)(151)包括熱部分(151a)和非完全致密的非熱部分(151b)，所述熱部分(151a)直接鄰接所述半導(dǎo)體部分(100)，所述非完全致密的非熱部分(151b)的密度比所述熱生長(zhǎng)部分(151a)的密度低。15.根據(jù)權(quán)利要求1至14所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)是在平行于所述第一表面(101)的方向上延伸的平行的條帶。16.根據(jù)權(quán)利要求1至14所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)被布置為在平行于所述第一表面(101)的方向上延伸的列，并且所述列中的每個(gè)列都包括多個(gè)所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)。17.根據(jù)權(quán)利要求1至14所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 第一負(fù)載電極(310)和層間電介質(zhì)(210)，所述層間電介質(zhì)(210)直接鄰接所述第一表面(101)并分隔開所述第一負(fù)載電極(310)和所述半導(dǎo)體部分(100)，以及 溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)(315b)，所述溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)(315)延伸穿過所述層間電介質(zhì)(210)并位于同一補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)的所述柵極電極(155)的兩個(gè)段之間，并且所述溝槽場(chǎng)板接觸結(jié)構(gòu)(315)將所述第一負(fù)載電極(310)與所述場(chǎng)電極(165)電連接。18.根據(jù)權(quán)利要求1至17所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述第一負(fù)載電極(310)與所述場(chǎng)電極(165)電連接。19.根據(jù)權(quán)利要求1至18所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 漂移區(qū)(121)，所述漂移區(qū)(121)形成于所述半導(dǎo)體部分(100)中，其中，所述漂移區(qū)(121)與形成于所述半導(dǎo)體臺(tái)面(170)中的主體區(qū)(115)形成第一 pn結(jié)(pnl)，并且所述主體區(qū)(115)與所述半導(dǎo)體臺(tái)面(170)中的源極區(qū)(110)形成第二 pn結(jié)(pn2)。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的半導(dǎo)體器件，還包括: 場(chǎng)停止區(qū)(128)，所述場(chǎng)停止區(qū)(128)形成于所述半導(dǎo)體部分(100)中，其中，所述場(chǎng)停止區(qū)(128)和所述漂移區(qū)(121)形成單極型同質(zhì)結(jié)，并且所述場(chǎng)停止區(qū)(128)中的平均凈摻雜濃度是所述漂移區(qū)(121)中的平均凈摻雜濃度的至少兩倍。21.根據(jù)權(quán)利要求19至20所述的半導(dǎo)體器件，其中， 所述漂移區(qū)(121)包含金屬的復(fù)合中心(195)。22.一種溝槽場(chǎng)板場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括: 補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)，所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)從第一表面(101)延伸到半導(dǎo)體部分(100)中，其中，所述半導(dǎo)體部分(100)的在所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中的相鄰補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)之間的部分形成半導(dǎo)體臺(tái)面(170);以及 場(chǎng)電極(165)，所述場(chǎng)電極(165)位于所述補(bǔ)償結(jié)構(gòu)(190)中，其中，將所述場(chǎng)電極(165)與所述半導(dǎo)體部分(100)分隔開的場(chǎng)電介質(zhì)(161)包括熱生長(zhǎng)部分(161a)和非完全致密的沉積部分(161b)，所述熱生長(zhǎng)部分直接鄰接所述半導(dǎo)體部分(100)，所述非完全致密的沉積部分(161b)的密度比所述熱生長(zhǎng)部分(161a)的密度低。
【文檔編號(hào)】H01L29/739GK106098626SQ201610230409
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日 公開號(hào)201610230409.1, CN 106098626 A, CN 106098626A, CN 201610230409, CN-A-106098626, CN106098626 A, CN106098626A, CN201610230409, CN201610230409.1
【發(fā)明人】O·布蘭克, M·克萊因丁斯特, S·克蘭普, R·謝米尼克
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