一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管及其自對準工藝的制作方法
【專利摘要】本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管及其自對準工藝。本發明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管包含：基底，在其上依次設置有外延層、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，所述中間層電介質上方具有金屬，所述金屬與中間層電介質之間具有接觸器，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，本發明在多晶硅上沉積WSI，增加溝槽中多晶硅的導通面積，由于WSI的阻值比多晶硅的阻值更低，因此本發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體場效應晶體管及其自 對準工藝
技術領域
[0001] 本發明涉及半導體技術領域，特別涉及一種小線寬淺深度的溝槽M0S的低柵極電 阻自對準工藝。
【背景技術】
[0002] 隨著溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管（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，從而增加了開關動作所造成的切換功率損失；在 Trench MOSFet的常規制程中，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精度的要求。

【發明內容】

[0003] 針對已有技術的不足，為了降低柵極電阻，本發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通面積，由于WSI的阻值比多晶硅的阻值更低，因此本發明 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] 本發明的WSI沉積通過自對準工藝實現，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，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，這樣既節省了 WSI的自對準，又避免了小線寬情況下對于對準精度的要求。
[0005] 為了實現上述發明目的，本發明所采用的技術方案如下：
[0006] -種低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管，包含：
[0007] 基底，在其上依次設置有外延層、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，所述中 間層電介質上方具有金屬，所述金屬與中間層電介質之間具有接觸器，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體場效應晶體管的自對準工藝，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置外延層，所述外延層上表面設置硬 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為本發明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管的結構示意圖；
[0022] 圖2-5示出了本發明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管的自對準 工藝流程。
【具體實施方式】
[0023] 為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明自，下面結合附圖及實施例，對 本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不 用于限定本發明。
[0024] 如圖1所示，本發明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管包含基底1， 在基底1上依次設置有外延層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5,所 述中間層電介質5上方具有金屬6,所述金屬6與中間層電介質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。在本發明 的一個優選實施例中，所述WSI 8的厚度為〗000~3000人。
[0025] 下面通過圖2-5并結合圖1說明本發明的低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應 晶體管的自對準工藝流程。如圖2所示，提供一基底1，在所述基底1的上表面設置外延層 2,所述外延層上表面設置硬罩幕層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。經上 述處理后依次沉積中間層電介質5,并對中間層電介質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5上沉積金屬，最后得到本發明的低電阻溝槽型 金屬氧化物半導體場效應晶體管（參見圖1)。
[0033] 以上所述實施例僅表達了本發明的實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能 因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說， 在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范 圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1. 一種低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管，包含： 基底，在其上依次設置有外延層、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，所述中間層 電介質上方具有金屬，所述金屬與中間層電介質之間具有接觸器， 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. 根據權利要求1所述的低電阻溝槽型金屬氧化物半導體場效應晶體管，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體場效應晶體管的自對準工藝，包含W下步驟： 步驟1 :提供一基底，在所述基底的上表面設置外延層，所述外延層上表面設置硬罩幕 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. 根據權利要求3所述的自對準工藝，其特征在于，所述硬幕罩層的厚度為 6000-10000 A。5. 根據權利要求3所述的自對準工藝，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. 根據權利要求3所述的自對準工藝，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. 根據權利要求3所述的自對準工藝，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
【發明人】瞿學峰, 石亮
【申請人】和艦科技(蘇州)有限公司