[發明專利]縱向型半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 200710111896.0
• 申請日: 2007-06-20
• 公開（公告）號: CN101106160A
• 公開（公告）日: 2008-01-16
• 發明（設計）人: 溝口修二
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L27/04;H01L21/336;H01L21/822
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 汪惠民

技術領域

本發明涉及一種縱向型半導體器件及其制造方法。

背景技術

近年來，伴隨著電子設備的低功耗化、高功能化以及高速化，便要求用在其中的半導體器件也低功耗化和高速化。一般情況下，為適應這些要求，在電子設備的數字/模擬、模擬/數字轉換器中所用的半導體器件中也要求具有晶體管的通態電阻很小這樣的特性。作為用以使晶體管的通態電阻小的一個方法是，增大單位面積上所布置的晶體管的密度。具體而言，就是沿著縱向布置半導體器件的柵電極的方法。在將該柵電極沿縱向布置的縱向型半導體器件中，源極區域和主體區域與柵電極上部相對，同時漏極區域與柵電極底部相對。

然而，在沿縱向布置柵電極的情況下，縱向型柵極的最上面的表面與形成有源極區域及主體區域的硅襯底表面存在于同一個平面上。因此，在將電極連接在源極區域或者主體-接觸區域之際，有必要通過由凸形狀的絕緣膜將縱向型柵極上部覆蓋起來，來防止柵電極與源極區域或者主體-接觸區域導通。

為此，有人提出以下半導體器件制造方法。在多個縱向型柵極平行著布置的縱向型半導體器件中，讓縱向型柵極的最上面的表面后退到形成有源極區域和主體區域的硅襯底表面的下方，同時用絕緣膜將縱向型柵極上的凹部充填起來，這樣來使絕緣膜的最上面的表面與形成有源極區域及主體區域的硅襯底表面存在于同一個平面上。根據該方法，無需用凸形狀的絕緣膜覆蓋縱向型柵極，便能夠使縱向型柵極與源極區域或者主體-接觸區域絕緣。

以下，參考圖19，對專利文獻1所公開的現有縱向型半導體器件及其制造方法進行說明。

在圖19所示的縱向型半導體器件中，在第一導電型硅襯底19上，依次形成有由第一導電型外延層構成的漏極區域20和第二導電型主體區域21。形成有貫通主體區域21的溝槽31，溝槽31內隔著絕緣物質層(柵電極絕緣膜)22形成有縱向型柵極23。縱向型柵極23形成為在溝槽31的上部留下了凹部的樣子，在該凹部內充填有絕緣膜26。在主體區域21上部的溝槽31附近形成有第一導電型源極區域25，同時在與主體區域21上部的源極區域25相鄰接的區域形成有第二導電型主體-接觸區域24。以下，將硅襯底19、漏極區域20、主體區域21、主體-接觸區域24以及源極區域25合起來稱為半導體襯底30。換句話說，縱向型柵極23的最上面的表面位于形成有源極區域25等的半導體襯底30表面的下側。包括絕緣膜26上表面的半導體襯底30上隔著阻擋金屬27形成有成為布線層的鋁膜28。該布線層分別與主體-接觸區域24和源極區域25保持電接觸。

在圖19所示的縱向型半導體器件中，漏極區域20、主體區域21以及源極區域25，分別在溝槽31的垂直壁面與絕緣物質層22接觸。縱向型柵極23的上部與源極區域25相對，縱向型柵極23的底部與漏極區域20相對。

如上所述，圖19所示的縱向型半導體器件，是一種充填在縱向型柵極23上的凹部的絕緣膜26的最上面與形成有源極區域25等的半導體襯底30的表面實質上存在于同一個面上的半導體器件。因為通過使用這樣的結構能夠對平坦的表面實施硬掩模工序，所以很容易制造半導體器件。

《專利文獻1》日本專利第2662217號公報

發明內容

但是，在今后微細化進一步深入而使相鄰的溝槽柵電極間的間隔變窄的情況下，在所述現有的縱向型半導體器件中，因為源極區域和主體區域的布置寬度也隨著變窄，結果所存在的短處就是，源極區域和主體區域的接觸面積變小，與布線材料的連接電阻增大。

本發明正是為解決上述問題而研究開發出來的，其目的在于：實現一種在不使源極區域和布線層的接觸部分的面積減小的情況下，便能夠使主體區域和布線層的接觸部分的面積增大的縱向型構造的半導體器件。

-用以解決問題的技術方案-

為達成所述目的，本案發明人做出了以下發明。通過形成柵電極且在溝槽的上部留下凹部，同時在柵電極上形成絕緣膜來將凹部充填到中途，來將源極區域與布線層的接觸部分設定在溝槽的壁面，同時將主體區域與布線層的接觸部分(主體-接觸區域)設定在溝槽壁面以及襯底上表面。而且，因為在埋入布線材料時，抑制了作為所述接觸部分所用的凹部內產生空洞(void)，所以本案發明人又做出了將溝槽的壁上端的角部弄圓這一發明。