[發明專利]溝槽MOSFET及其制造方法

有效

• 申請號: 201810920140.9
• 申請日: 2018-08-14
• 公開（公告）號: CN109148585B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 范讓萱;繆進征
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

1.一種溝槽MOSFET，其特征在于：溝槽MOSFET由多個器件單元結構組成；

各所述器件單元結構都包括：

溝槽柵，所述溝槽柵包括溝槽、形成于所述溝槽側面和底部表面的柵氧化層和填充于所述溝槽中的多晶硅柵；

所述溝槽形成于硅襯底上，在所述硅襯底上形成有第二導電類型摻雜的體區，所述溝槽穿過所述體區，在所述體區的表面形成有第一導電類型重摻雜的源區；

所述溝槽MOSFET中的各所述器件單元結構的排列結構為：

各所述溝槽柵平行排列，相鄰兩個所述溝槽柵之間的所述源區和所述體區共用，在相鄰兩個所述溝槽柵之間形成有第一接觸孔，所述第一接觸孔穿過對應的所述源區和所述體區；

所述第一接觸孔具有如下自對準結構：

所述溝槽由形成于所述硅襯底表面的硬質掩膜層定義，所述硬質掩膜層打開形成的第一開口定義出所述溝槽的形成區域，在形成所述溝槽之后，所述硬質掩膜層的被橫向刻蝕而使所述第一開口擴大形成大于所述溝槽的寬度的第二開口，所述柵氧化層和所述多晶硅柵形成于所述溝槽和所述第二開口中；

在所述多晶硅柵的自對準定義下所述第二開口之間的所述硬質掩膜層和所述柵氧化層被去除并形成第三開口，所述第三開口將所述硅襯底的表面露出；

以所述柵氧化層為掩膜進行全面的硅刻蝕在所述第三開口的底部形成所述第一接觸孔對應的第四開口同時將所述多晶硅柵回刻到位于所述溝槽的頂部表面以下以及所述源區的底部表面以上；

以所述柵氧化層為掩膜自對準在所述第四開口中完全填充金屬硅化物形成所述第一接觸孔并同時在所述多晶硅柵表面形成金屬硅化物；

在所述多晶硅柵頂部的所述溝槽中填充有層間膜，所述層間膜通過以所述溝槽外的所述硅襯底表面為停止層的回刻工藝自對準位于所述溝槽中并和所述溝槽外的所述硅襯底表面相平，所述溝槽外剩余的所述柵氧化層也通過所述層間膜的回刻工藝去除；

各所述器件單元結構的溝槽連通在一起以及多晶硅柵都連接在一起，在選定的所述器件單元結構的所述多晶硅柵的頂部形成有第二接觸孔，所述第二接觸孔穿過所述層間膜；

正面金屬層的圖形結構組成柵極和源極，所述柵極對應的正面金屬層覆蓋在所述第二接觸孔對應的所述層間膜表面上且通過所述第二接觸孔和所述多晶硅柵連接，所述源極對應的正面金屬層覆蓋在所述柵極之外的所述源區、所述層間膜和所述第一接觸孔的表面，所述源極對應的正面金屬層和所述柵極對應的正面金屬層之間具有間隔，所述源極通過所述第一接觸孔連接所述源區和所述體區。

2.如權利要求1所述的溝槽MOSFET，其特征在于：在所述硅襯底的背面形成有第一導電類型重摻雜的漏區，在所述漏區和所述體區之間的所述硅襯底組成漂移區；

在所述漏區的背面形成有由背面金屬層組成的漏極。

3.如權利要求2所述的溝槽MOSFET，其特征在于：在所述硅襯底的表面形成有第一導電類型的硅外延層，所述體區、所述源區和所述漂移區都形成于所述硅外延層中。

4.如權利要求1所述的溝槽MOSFET，其特征在于：所述金屬硅化物為鈦硅化物或者為鈷硅化物。

5.如權利要求1所述的溝槽MOSFET，其特征在于：所述硬質掩膜層的材料為氧化層。

6.如權利要求1所述的溝槽MOSFET，其特征在于：所述第二接觸孔中填充有鎢層。

7.如權利要求6所述的溝槽MOSFET，其特征在于：所述第二接觸孔的鎢層和硅之間形成有阻擋層和粘合層。