[發明專利]在帶有三掩膜屏蔽柵工藝的溝槽中直接接觸

有效

• 申請號: 201010294426.4
• 申請日: 2010-09-20
• 公開（公告）號: CN102034712A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 戴嵩山;哈姆扎·耶爾馬茲;安荷·叭剌;常虹;陳軍
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 王敏杰

1.一種用于制備屏蔽柵極溝槽半導體器件的方法，其特征在于，包括：

步驟a：將溝槽掩膜作為第一掩膜，用于半導體襯底；

步驟b：刻蝕半導體襯底，形成晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)，它們的寬度分別為晶體管元溝槽寬度(W1)、柵極溝槽寬度(W2)和源極溝槽寬度(W3)，其中源極溝槽(TR3)是最寬和最深的溝槽，源極溝槽寬度(W3)取決于柵極溝槽(TR2)的深度(D2)；

步驟c：在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)的底部，制備第一導電材料，以形成源極電極；

步驟d：在晶體管元溝槽(TR1)和柵極溝槽(TR2)中的第一導電材料上方，制備第二導電材料，以形成柵極電極，其中第一和第二導電材料相互分離，并通過絕緣材料，與半導體襯底分離；

步驟e：在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)上方，沉積第一絕緣層，其中用絕緣物填滿源極溝槽(TR3)的頂部；

步驟f：在襯底的頂部，制備一個本體層；

步驟g：在本體層的頂部，制備一個源極層；

步驟h：在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)以及源極的上方，制備第二絕緣層；

步驟i：在第二絕緣層上方，運用接觸掩膜作為第二掩膜；

步驟j：在源極溝槽(TR3)中形成源極電極接觸，在柵極溝槽(TR2)中形成柵極電極接觸，并形成源極/本體接觸到半導體襯底；以及

步驟k：運用一個金屬掩膜作為第三掩膜，在第二絕緣層上方，制備源極金屬和柵極金屬。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟k包括：

在第二絕緣層上方，沉積一個金屬層；

在金屬層上方，使用所述的金屬掩膜作為第三掩膜；以及

通過金屬掩膜，刻蝕金屬層，形成柵極金屬和源極金屬。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟a包括：

在半導體襯底上方，沉積一個氧化層；以及

用第一掩膜形成氧化層的圖案，以制備一個硬掩膜。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，晶體管元溝槽寬度(W1)為0.3微米至0.5微米；柵極溝槽寬度(W2)為0.6微米至0.9微米；以及源極溝槽寬度(W3)為1.2微米至2.0微米。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，源極溝槽寬度(W3)與柵極溝槽寬度(W2)之比的比例為1.5至3。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，源極溝槽寬度(W3)與柵極溝槽的深度(D2)之比的比例為1.1至1.3。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟c包括：

在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)的側壁上，制備一個氧化層；

在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)中，原位沉積第一導電材料；以及

回刻第一導電材料。

8.如權利要求7所述的方法，其特征在于，氧化層的厚度為1500埃至2500埃。

9.如權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟d包括：

在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)中的源極電極上方，制備一個介質層；

對介質層進行化學機械拋光和/或回刻到預設厚度，以制備硅間介質層；

在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)的裸露部分的側壁上，生長柵極氧化物；以及

在晶體管元溝槽(TR1)、柵極溝槽(TR2)和源極溝槽(TR3)中，沉積第二導電材料，沉積的預設厚度要填滿晶體管元溝槽(TR1)和柵極溝槽(TR2)，但不填滿源極溝槽(TR3)。

10.如權利要求9所述的方法，其特征在于，柵極氧化物的厚度在250埃至1000埃的范圍內。

11.如權利要求9所述的方法，其特征在于，選擇源極溝槽的寬度(W3)，并選擇沉積一定量的第二導電材料，使源極溝槽(TR3)中的第二導電材料中留有一個縫隙。

12.如權利要求11所述的方法，其特征在于，所述的縫隙的寬度為0.1微米至0.3微米。