帶有減小的擊穿電壓的金屬氧化物半導體場效應管器件的製作方法

2023-09-21 01:11:00

專利名稱：帶有減小的擊穿電壓的金屬氧化物半導體場效應管器件的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體器件，特別涉及一種帶有減小的擊穿電壓的金屬氧化物半
導體場效應管器件。
背景技術：
當今的半導體器件，例如金屬氧化物半導體場效應管，一般都是特徵尺寸很小的 高密度器件。比如，現在使用的某些金屬氧化物半導體場效應管的壁-壁尺寸約為1到2 微米。隨著器件尺寸的減小，器件內柵極氧化物的厚度也隨之減小，並且在使用過程中更易 受到損壞。這種問題在經常傳導大電流、消耗大功率的功率金屬氧化物半導體場效應管器 件中將變得更加顯著。

發明內容
本發明的目的在於提供一種半導體器件，通過一個沉積在器件的接觸溝道下面的 外延層增強部分，減小了金屬氧化物半導體場效應管器件的擊穿電壓。 為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供一種半導體器件，其特徵在於，包含
一個漏極、一個覆蓋在漏極上的外延層、一個有源區； 上述有源區包含 —個沉積在外延層中的主體、 —個嵌入主體內的源極、 —個延伸進外延層的柵極溝道、 —個沉積在柵極溝道中的柵極、 —個沿源極和至少一部分主體延伸的接觸溝道、 —個沉積在接觸溝道中的接觸電極、 —個沉積在接觸溝道下面的外延增強部分； 上述外延增強部分的載流子類型與外延層的一致。 上述外延增強部分用於降低由接觸電極和漏極形成的肖特基二極體的擊穿電壓。 上述外延增強部分的載流子濃度比外延層的載流子濃度要高。 上述有源區還包括一個沉積在接觸溝道側壁上的主體接觸植入物。 上述有源區還包括一個沉積在接觸溝道側壁上的主體接觸植入物，上述主體接觸
植入物的載流子類型與外延層相反。 上述有源區還包括一個沉積在接觸溝道側壁上的主體接觸植入物和一個沿接觸 溝道底部沉積的二極體增強層，而且在上述二極體增強層下面沉積外延增強部分。
上述有源區還包括沉積在接觸溝道下面和外延增強部分上面的香農植入物，上述 香農植入物的載流子類型與外延層的相反。 上述半導體器件的壁_壁間距尺寸小於或等於1. 4微米。
上述外延層和外延增強部分為N型。
上述外延層和外延增強部分為P型。
—種半導體器件的製作方法，其特徵在於，包含以下步驟
在外延層中製造一個柵極溝道，覆蓋在半導體襯底上；
在柵極溝道內沉積柵極材料；
在外延層中製造一個主體；
製造一個源極嵌入主體； 製造一個沿源極和至少一部分主體延伸的接觸溝道； 在接觸溝道下面沉積一個外延增強部分，其中外延增強部分的載流子類型與外延 層的一致； 在接觸溝道中沉積一個接觸電極。 上述外延增強部分用於降低由接觸電極和漏極形成的肖特基二極體的擊穿電壓。
上述外延增強部分的載流子濃度要高於外延層的載流子濃度。 上述一種半導體器件的製作方法，還包括在接觸溝道的側壁上沉積一個主體接觸 植入物。 上述一種半導體器件的製作方法，還包括在接觸溝道的側壁上沉積一個主體接觸 植入物，上述主體接觸植入物的載流子類型與外延層的相反。 上述一種半導體器件的製作方法，還包括在接觸溝道的側壁上沉積一個主體接觸 植入物，並沿接觸溝道底部形成一個二極體增強層；上述外延增強部分沉積在二極體增強 層之下。 上述一種半導體器件的製作方法，還包括在接觸溝道下面和外延增強部分上面沉 積香農植入物，上述香農植入物的載流子類型與外延層相反。
上述半導體器件的壁_壁間距尺寸小於或等於1. 4微米。 上述主體的製作包括製作一個光致抗蝕主體塊，並通過光致抗蝕主體塊在未掩膜 區內植入主體。 上述主體的製作包括製作一個主體層，並進行接觸刻蝕。 本發明所述的帶有減小的擊穿電壓的金屬氧化物半導體場效應管器件，與現有技 術相比，其優點在於本發明通過一個沉積在器件的接觸溝道下面的外延層增強部分，減小 了金屬氧化物半導體場效應管器件的擊穿電壓。


圖1A至1B是本發明所述帶有減小的擊穿電壓的雙擴散金屬氧化物半導體器件實 施例的橫截面示意圖； 圖2是本發明製作一個雙擴散金屬氧化物半導體器件的實施例流程圖； 圖3A至3S是本發明所述金屬氧化物半導體場效應管器件的一種製作過程橫截面
示意圖； 圖4K至4S是本發明所述金屬氧化物半導體場效應管器件的另一種製作過程橫截 面示意圖。
具體實施例方式
本發明具有多種應用形式，包括用於加工過程、器件、系統、合成物質、嵌入計算機 可讀存儲介質中的電腦程式產品，以及/或處理器，例如執行存儲指令和/或由耦合到處 理器上的內存配置的處理器。本說明書中，這些實施例，或本發明的其他任意應用形式，都 可能會作為技術內容所提及。 一般而言，所述的加工過程的順序可能有所不同，但仍屬本發 明的範圍。除非另加說明，用作其他用途的處理器或內存等元件，可以製作成通用元件，用 於特定時間的臨時加工任務或用作其他用途的特殊元件。此處提到的名詞"處理器"涉及 一種或多種器件、電路與/或處理核，用於處理電腦程式指令等數據。 以下將詳細介紹本發明的一個或多個實施例，以及用於解釋說明的附圖。文中提 出了本發明有關的多個實施例，但本發明並不局限於任一實施例。本發明的範圍僅由權利 要求書和本發明涵蓋的各種變化、修改和等效的內容所決定。為了對本發明進行完整說明， 以下還將詳細介紹多個具體示例。這些示例僅用作舉例說明，依據權利要求書，無需這些具 體示例中的任何一個或全部示例，本發明仍可實施。 本發明提出了一種帶有減小的擊穿電壓的半導體器件。在一些實例中，器件包括 一個沉積在器件的接觸溝道下面的外延層增強部分，以便減小器件的擊穿電壓。這個外延 層增強部分具有和外延層相同的載流子類型。可選擇包括體接觸植入物或香農植入物。
圖1A表示帶有減小的擊穿電壓的雙擴散金屬氧化物半導體器件的一個實施例的 橫截面視圖，該器件100包括一個在N+型半導體襯底103背面的漏極。漏極區域延伸進入 N—型半導體的外延層104，與襯底103重疊。在外延層104中刻蝕出111、113、115等柵極 溝道。在柵極溝道內形成柵極氧化層121。柵極131、133和135分別沉積在柵極溝道111、 113和115中，並通過氧化層與外延層隔絕。柵極由多晶矽等導電材料構成，氧化層由熱氧 化物等絕緣材料構成。更確切地說，柵極溝道111位於終止區，並帶有柵極引線131用於連 接柵極的接觸金屬。正因如此，柵極引線溝道111可以比有源柵極溝道113和115更寬、更 深。另外，柵極引線溝道111與它旁邊的有源溝道113之間的距離，要比有源柵極溝道113 和115之間的距離大。 源極區域150a到150d被分別埋入主體區140a到140d內。源極區域從主體上表 面一直向下延伸到主體內。當主體區沿所有的柵極溝道的邊緣植入時，源極區域僅僅在有 源柵極溝道的鄰近位置植入，而不是柵極引線溝道的附近。在所給出的實施例中，柵極，比 如133，具有一個柵極頂面，這個頂面超出了帶有源極嵌入的主體頂面。這種結構保證了柵 極和源極重疊，使得源極區域比具有凹陷柵極器件的源極區域淺，增加了器件效率和性能。 柵極多晶矽頂面延伸至源極-主體結上方的量，對於不同的實施例，可能有所不同。在某些 實施例中，器件的柵極並沒有延伸至源極-主體區域的頂面上方。 在製備過程中，漏極區域和主體區域都是一個二極體，稱為體二極體。絕緣材料層 160沉積在柵極上，使得柵極與源極-主體接觸區絕緣。絕緣材料在柵極的頂部以及主體和 源極區域的頂部，形成了類似於160a到160c的絕緣區。熱氧化物、低溫氧化物(LTO)、硼磷 矽玻璃(BPSG)等都可作為這種絕緣材料。 在源極附近的有源柵極溝道和主體區域之間，形成了多個接觸溝道112a到112b。 由於這些溝道鄰近器件源極和主體區形成的有源區，因此它們也被稱為有源區接觸溝道。 例如，接觸溝道112a延伸穿過源極和主體，在溝道附近形成了源極區域150a到150b和主體區域140a到140b。與之相反，在柵極引線131頂部形成的溝道117，並不鄰近有源區，因 此它就不是有源區接觸溝道。又因為連接柵極信號的金屬層172a沉積在溝道117內，因此 溝道117被稱為柵極接觸溝道或柵極引線接觸溝道。通過溝道111、 113和115之間的三維 互聯(圖中沒有給出)，柵極信號被送往有源柵極133和135。金屬層172a與金屬層172b 分離，172b通過接觸溝道112a到112b將源極和主體區域連接起來，作為功率源極。在本例 中，有源區接觸溝道和柵極接觸溝道的深度大致相同。 在本例中，主體內的和沿有源區接觸溝道壁的區域，如170a到170d，都是重摻雜P 型材料，形成P+型區域，也就是主體接觸植入物。之所以引入主體接觸植入物是為了保證 在主體和源極金屬之間形成歐姆接觸，使得源極和主體之間的電勢一致。
將導電材料沉積在接觸溝道112a到112b和柵極接觸溝道117中，以便形成接觸 電極。在有源區，接觸電極和漏極區域形成與主體二極體並聯的肖特基二極體。肖特基二 極管降低了主體二極體的正向電壓降，並使累計電荷最少，這就使得金屬氧化物半導體二 極管的效率更高。用於製備電極180a到180b的單一金屬礦石，可以形成W漏極的肖特基接 觸、同時對P+主體和W源極有良好的歐姆接觸。可以使用金屬鈦(Ti)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鎢(W) 等或其他合適的金屬。在某些實施例中，使用金屬鋁(Al)或Ti/TiN/Al棧製備金屬層172。
傳統的功率金屬氧化物半導體場效應管器件中，在接觸電極和漏極之間形成的肖 特基二極體的擊穿電壓一般與體二極體的擊穿電壓一樣高。在擊穿之前，在器件的柵極底 部附近會形成一個很大的電場，對柵極氧化層造成損害。在器件100中，通過在接觸溝道 112a和112b下面，植入物和外延層具有相同載流子類型的摻雜劑，降低了器件的擊穿電 壓。產生的外延層增強部分(也稱為擊穿電壓降低植入物)182a和182b具有與外延層相同 的載流子類型，但濃度更高。在本例中，外延層的載流子類型為N型(也就是說，電子為多數 載流子，空穴為少數載流子)，外延層增強部分也為N型。在外延層載流子類型為P型(也 就是說，電子為少數載流子，空穴為多數載流子)的實施例中，外延層增強部分也為P型。外 延層增強植入物降低了在接觸電極和漏極之間形成的肖特基二極體的擊穿電壓。由於肖特 基二極體和體二極體並聯，並且肖特基二極體的擊穿電壓更低，因此器件的總擊穿電壓將 降低。如果建立起了大電場，肖特基二極體首先被擊穿，通過傳導電流消耗電荷，這就阻止 了電場對柵極氧化層造成損害。下文將詳細討論外延層增強植入物的形成。外延層增強植 入物的厚度和濃度由所需的擊穿電壓決定，外延層增強植入物的厚度越大、濃度越濃，相應 的擊穿電壓會越低。本例中，包含外延層增強部分後，器件的擊穿電壓從38V降至22V。
圖1B表示帶有減小的擊穿電壓的雙極金屬氧化物半導體器件實施例的橫截面視 圖，該器件102與器件100，除了 P-材料185a和185b的薄層分別在接觸溝道112a和112b 下面直接形成之外，其他方面均類似。在接觸溝道112a和112b的底面下方的體/漏結處 形成低注入二極體，並不形成肖特基二極體。P-材料的上述薄層提高了低注入二極體的正 向電壓降(Vfd)，降低了漏電流，因此也稱為二極體增強層。下文將詳細介紹，在某些實施例 中，二極體增強層的處理過程與體接觸植入的處理過程相同。二極體增強層的摻雜濃度遠 低於體接觸植入區170a到170d的摻雜濃度，因此當反向偏置時，二極體增強層完全耗盡， 耗盡層相當高，使得當正向偏置時，二極體增強層沒有耗盡。二極體增強層的厚度由所需的 低注入二極體正向電壓的變化量決定，層的厚度越大，正向電壓降越大。
與器件IOO類似，器件102也植入了具有和外延層一樣的載流子類型的摻雜物。它所產生的外延層增強部分(也就是擊穿電壓降低植入物)182a和182b形成於二極體增強 層185a和185b下面，其載流子類型也與外延層相同，但濃度更高，以減小低注入二極體的 擊穿電壓，這就阻止了電場對柵極氧化層造成損害。 上述實施例是將N型襯底(即在晶片上生成一層帶有N—外延層的N+矽片)作為 器件的漏極。在某些實施例中使用的是P型襯底，並且器件帶有N型體接觸植入物與P型 外延層增強層。 圖2表示製備一種雙極金屬氧化物半導體器件的處理過程實施例的流程圖。在步 驟202，在外延層中形成與半導體襯底重疊的柵極溝道。在步驟204，將柵極材料沉積在柵 極溝道中。在步驟206，形成主體。在步驟208，形成源極。在步驟210，形成接觸溝道。在 步驟212，形成體接觸植入物。在步驟214，形成外延層增強層。在步驟216，在接觸溝道內 沉積接觸電極。工序200及其步驟只要稍作修改，就能用於製備上述的100和102等不同 的金屬氧化物半導體器件。 圖3A至3S為器件的橫截面示圖，說明用於製備金屬氧化物半導體場效應管器件 的一種製作過程。圖3A至3J表示柵極的形成。 在圖3A中，在N型襯底300上，通過沉積或熱氧化，形成了一個Si02層302。根
據不同的實施例中，二氧化矽層的厚度在100A到30000A之間變化。也可以使用其他的厚 度值，這取決於柵極所需的高度。在氧化層上面旋塗一個感光層304，並用溝道掩膜形成圖案。 在圖3B中，除去曝光區中的Si02，剩餘的Si02硬膜310用於矽刻蝕。圖3C中，異 向刻蝕矽。柵極材料沉積在溝道中。然後在溝道內形成的柵極，柵極的邊緣垂直於襯底頂 面。圖3D中，適量回蝕Si02硬膜310，刻蝕後，使溝道壁與硬膜的邊緣對齊。本實施例中， 使用Si02作為掩膜材料，是因為用Si02硬膜刻蝕之後的溝道壁比較直，溝道壁與掩膜的邊 緣相互對齊。也可以選用其他合適的材料。通常使用的Si3N4等其他類型的材料用於硬膜 刻蝕，必定會使刻蝕後的溝道壁產生彎曲，這對於接下來形成柵極不利。
圖3E中，異向刻蝕襯底，使溝道的底部變得圓滑。在一些實施例中，溝道深約0. 5 到2. 5 ii m、寬約0. 2到1. 5 ii m，也可選用其他尺寸。為了使表面平滑，便於生成柵極介電材 料，要在溝道中生生成一個犧牲層Si02330。然後通過溼法刻蝕除去該層。圖3G中，Si02 層332作為介電材料，在溝道中熱生成。 圖3H中，沉積聚乙烯340填滿溝道。在這種情況下，通過摻雜聚乙烯，獲得合適的 柵極阻抗。在一些實施例中，在(原位)沉積聚合物層時，開始摻雜。在另一些實施例中，沉 積完聚合物後，開始摻雜聚乙烯。如圖31，回蝕Si02頂部的聚乙烯層，形成類似於342的柵 極。在這一點上，柵極的頂面344相對於Si02的頂面348來說仍然是凹陷的；但是柵極的頂 面344可能比矽的頂面346要高，這取決於硬膜層310的厚度。在一些實施例中，聚合物回 蝕中並沒有使用掩膜。另一些實施例中，是在聚合物回蝕中使用掩膜，以便在接下來的主體 植入過程中不再使用額外的掩膜。如圖3J，除去Si02硬膜。在一些實施例中，使用幹法刻 蝕除去硬膜。遇到矽的頂面時，停止刻蝕，使聚合物柵極在襯底表面上延伸，源極和體摻雜
物將被植入襯底中。在另一些實施例中，柵極在襯底表面上方延伸大概300A到20000A之
間，也可以選用其他值。由於Si02硬膜以一種可控的方式，提供所需的在矽表面上的柵極 延伸量，因此在這些實施例中都使用Si02硬膜。然後屏蔽氧化層在晶片上生成。可以通過簡化上述製備過程，製造帶有減小的柵極聚合物的器件。例如在一些實施例中，可使用光致 抗蝕劑掩模或非常薄的Si02硬膜製備溝道，於是生成的柵極聚合物並不在矽表面上延伸。
圖3K至3N表示源極和主體的形成。如圖3K所示，光致抗蝕層350通過主體掩膜 刻蝕在主體表面。由於光致抗蝕模塊摻雜物從掩膜區中被植入，因此帶圖案的光致抗蝕層 也稱為主體模塊。未掩膜的區域同主體摻雜物一起植入。植入的摻雜物包括硼離子等。如 圖3L所示，除去光致抗蝕層，加熱晶片，以使植入的主體摻雜物熱擴散，這個過程有時也叫 做主體驅動。形成主體區域360a到360d。在一些實施例中，用於植入主體摻雜物的能量約 為30到600KeV，劑量約為每平方釐米2el2到4el3個離子，最終生成的主體厚度約為0. 3 到2.4微米。可以通過改變植入能量、劑量以及擴散溫度等參數，獲得不同的主體厚度。在 擴散過程中，形成了氧化層362 。 如圖3M所示，使用源極掩膜在光致抗蝕層364上形成圖案。所給的實施例中，源極 掩膜364並不阻塞有源溝道之間的任何區域。在一些實施例中，源極掩膜364阻塞了有源 溝道之間的中心區域(圖中沒有給出)。未掩膜的區域366同源極摻雜物一起植入。在本 例中，砷離子滲入矽中的未掩膜區，形成N+型源極。在另一些實施例中，用於植入源極摻雜 物的能量約為10到100KeV，劑量約為每平方釐米lel5到lel6個離子，最終生成的主體厚 度約為0.05到0.5微米。可以通過改變摻雜能量和劑量等參數進一步減薄厚度。也可以 選用其他合適的植入工藝。如圖3N所示，除去光致抗蝕層，加熱晶片，通過源極驅動過程， 使植入的源極摻雜物熱擴散。源極驅動後，在器件的頂面上沉積一層介電(例如含有硼磷 的矽玻璃)層365，在某些實施例中還可以選擇性地增加介電層的密度。
圖30至3T表示接觸溝道和各種植入物的形成。如圖30所示，光致抗蝕層372沉 積在介電層上，使用接觸掩膜形成圖案。第一接觸刻蝕用於形成溝道368和370。由於溝道 370穿過源極植入物，並形成獨立的源極區域371a和371b，因此溝道的深度至少部分取決 於源極植入物的厚度。在一些實施例中，第一接觸溝道的深度約為0. 2到2. 5微米。
如圖3P所示，除去光致抗蝕層，用植入離子轟擊溝道底部附近的區域，形成主體 接觸植入物373。 一些實施例中，植入了大約每平方釐米1到5el5個離子的硼離子。相應 的植入能量約為10到60keV。在另一些實施例中，使用大約每平方釐米1到5el5個離子、 植入能量40到100keV的BF2離子。還有一些實施例中，植入BF2和硼，形成主體接觸植入 物。植入傾角約在0到45。之間。然後將植入物進行熱擴散。 如圖3Q所示，進行第二接觸刻蝕。由於刻蝕過程並不影響介電層，第二接觸刻蝕 也就不需要額外的掩膜。第二刻蝕的深度取決於溝道底部主體接觸植入物需要除去的量， 這個量又進而取決於正向電壓降的增加量以及相應的漏電流的減少量。在一些實施例中 (如圖1A所示的器件IOO)，溝道底部所有的主體接觸植入物都被除去，僅剩餘側壁上的植 入物。在另一些實施例中(如圖1B所示的器件102和圖3Q所示的器件)，僅除去溝道底部 的一部分主體接觸植入物，剩餘二極體增強層374。 二極體增強層越厚，導致肖特基正向電 壓降越大，漏電流卻越小。在某些實施例中，接觸溝道的深度增大了約0. 2到0. 5微米。
在一些實施例中，進行第二接觸刻蝕時，接觸溝道底面上所有的主體接觸植入物 都被除去。可以選擇性地植入載流子類型和外延層相反的摻雜物，在接觸溝道的底部區域， 形成肖特基勢壘控制層(也被認為是香農植入)。香農植入屬於淺顯、小劑量的植入，因此 無論是否偏置，都完全耗盡。香農植入用於控制肖特基勢壘高度，因此能夠更好地控制漏電
9流，並增強肖特基二極體的反向恢復特性。因此，沉積香農植入的步驟是可選的，圖表中並 沒有給出。 如圖3R所示，植入一個外延層376。本例中，使用N型摻雜物。在載流子濃度為 每立方釐米2el6個離子的N型外延層的實施例中，植入能級約為40keV、摻雜等級約為每 平方釐米8el2個離子的磷離子。在105(TC下熱擴散植入層30秒。生成的外延層厚度大 約0. 15到0. 4微米，濃度約為每立方釐米5el6到3el7個離子。可以通過改變植入能量、 劑量以及擴散溫度等參數獲得不同的厚度。外延增強層越厚或者其濃度越大，二極體擊穿 電壓降低得越多。 也可選擇省去第二次接觸刻蝕。在一些實施例中，按照步驟3P進行接觸植入後， 外延增強植入可通過使用不同能量和計量組合的植入物形成。只要接觸溝道側壁內的主 體接觸植入物仍然不受影響，那麼接觸溝道底部的主體接觸植入物就可以完全補償肖特基 二極體的形成，或部分補償低注入二極體的形成，留下一個薄二極體增強層。在一個實施例 中，首先植入200keV的磷離子植入濃度每平方釐米6el2個離子，隨後第二次植入100keV 的磷離子植入濃度每平方釐米2el2個離子，以補償一部分主體接觸植入物，並形成外延增 強層。 如圖3S，展示了一個完整的器件390。金屬層378沉積、在適當的地方刻蝕，然後 退火。沉積鈍化層380後，製作鈍化開口。還將進行晶片研磨、背墊金屬沉積等製作過程。
圖4K至4S為器件的橫截面視圖，詳細介紹了另一種製造一個金屬氧化物半導體 場效應管器件的生產過程。此過程也經常用於製造小壁-壁間距尺寸的器件。本例中，圖 3A到3J所示的步驟已經用於形成柵極。如圖4K所示，由於光致抗蝕主體塊的間距尺寸 (pitch)很小，因此如圖3K中的350很難形成，圖4K到4R所示的製作工藝中沒有使用光致 抗蝕主體塊。 圖4K中，植入一個沒有光致抗蝕主體塊的主體摻雜層。本例中器件的壁-壁間距 尺寸(pitch)在1.4微米的數量級上，甚至更小。如圖4L，熱擴散主體摻雜物。如圖4M所 示，一層光致抗蝕劑形成源極阻塊464。植入一層源極摻雜物466。如圖4N所示，除去光致 抗蝕劑，並熱擴散源極摻雜物。源極驅動後，在器件的頂面上沉積一個介電(例如含有硼磷 的矽玻璃)層465，在某些實施例中，在某些實施例中還可以選擇性地增加介電層的密度。
圖40至4T表示接觸溝道和各種植入物的形成。如圖40所示，在介電層上沉積一 個光致抗蝕層472，並通過接觸掩膜形成圖案。通過第一次接觸刻蝕形成溝道468和470。 刻蝕穿透源極層，形成獨立的源極區域。主體層的大部分也被除去。如圖4P所示，除去光 致抗蝕層，用植入離子轟擊溝道底部附近的側壁，以便形成主體接觸植入物473。在一些 實施例中，植入的是劑量約為每平方釐米1到5el5個離子的硼離子，植入能量約為10到 60keV。在某些實施例中，也可使用劑量約為每平方釐米1到5el5個離子、植入能量約為40 到100keV的B&離子。在另一些實施例中，B&和硼都植入，以便形成主體接觸植入物。植 入傾角約為0到45。。然後將植入物進行熱擴散。 如圖4Q所示，進行第二次接觸刻蝕。根據二極體正向電壓降和漏電流的變化情 況，除去溝道底部部分或全部的主體接觸植入物。如圖4R所示，植入外延增強層476，並進 行熱擴散。對於載流子濃度為每立方釐米2el6個離子的N型外延層的實施例，需植入能級 約為40keV、劑量等級約為每平方釐米8el2個離子的磷離子。在105(TC下熱擴散植入層30
10秒。生成的外延增強層厚度約為0. 15到0. 4微米，濃度約為每立方釐米5el6到3el7個離子。可以通過改變植入能量、劑量以及擴散溫度等參數獲得不同的厚度。選擇合適的溝道深度和外延增強植入物，以使主體區域477a和477b在主體區域底部分離。
也可以選擇省去第二次接觸刻蝕。在一些實施例中，按照步驟4P進行接觸植入後，外延增強植入可通過使用不同能量和計量組合的植入物形成。只要接觸溝道側壁內的主體接觸植入物仍然不受影響，那麼接觸溝道底部的主體接觸植入物就可以完全補償肖特基二極體的形成，或部分補償低注入二極體的形成，留下一個薄二極體增強層。在一個實施例中，首先植入200keV的磷離子植入濃度每平方釐米6el2個離子，隨後第二次植入100keV的磷離子植入濃度每平方釐米2el2個離子，以補償一部分主體接觸植入物，並形成外延增強層。 如圖4S所示，展示了一個完整的器件490。金屬層478沉積、在適當的地方刻蝕，然後退火。沉積鈍化層480後，製作鈍化開口。還將進行晶片研磨、背墊金屬沉積等製作過程。 為了便於理解，上述實施例詳細闡述了各項細節，但並不能將本發明的範圍局限於此。本發明還有很多不同的實現方法。上述的實施例僅用作解釋說明，並不具有限制性。
權利要求
一種半導體器件，其特徵在於，包含一個漏極、一個覆蓋在漏極上的外延層、一個有源區；所述有源區包含一個沉積在外延層中的主體、一個嵌入主體內的源極、一個延伸進外延層的柵極溝道、一個沉積在柵極溝道中的柵極、一個沿源極和至少一部分主體延伸的接觸溝道、一個沉積在接觸溝道中的接觸電極、一個沉積在接觸溝道下面的外延增強部分；所述外延增強部分的載流子類型與外延層的一致。
2. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述外延增強部分用於降低由接觸 電極和漏極形成的肖特基二極體的擊穿電壓。
3. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述外延增強部分的載流子濃度比 外延層的載流子濃度要高。
4. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述有源區還包括一個沉積在接觸 溝道側壁上的主體接觸植入物。
5. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述有源區還包括一個沉積在接觸 溝道側壁上的主體接觸植入物，所述主體接觸植入物的載流子類型與外延層相反。
6. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述有源區還包括一個沉積在接觸 溝道側壁上的主體接觸植入物和一個沿接觸溝道底部沉積的二極體增強< 層，而且在所述二 極管增強層下面沉積外延增強部分。
7. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述有源區還包括沉積在接觸溝道 下面和外延增強部分上面的香農植入物，所述香農植入物的載流子類型與外延層的相反。
8. 如權利要求l所述的半導體器件，其特徵在於，所述半導體器件的壁-壁間距尺寸小 於或等於1.4微米。
9. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述外延層和外延增強部分為N型。
10. 如權利要求1所述的半導體器件，其特徵在於，所述外延層和外延增強部分為P型。
11. 一種半導體器件的製作方法，其特徵在於，包含以下步驟 在外延層中製造一個柵極溝道，覆蓋在半導體襯底上； 在柵極溝道內沉積柵極材料； 在外延層中製造一個主體； 製造一個源極嵌入主體；製造一個沿源極和至少一部分主體延伸的接觸溝道；在接觸溝道下面沉積一個外延增強部分，其中外延增強部分的載流子類型與外延層的 一致；在接觸溝道中沉積一個接觸電極。
12. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，所述外延增強部分用 於降低由接觸電極和漏極形成的肖特基二極體的擊穿電壓。
13. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，所述外延增強部分的 載流子濃度要高於外延層的載流子濃度。
14. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，還包括在接觸溝道的 側壁上沉積一個主體接觸植入物。
15. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，還包括在接觸溝道的 側壁上沉積一個主體接觸植入物，所述主體接觸植入物的載流子類型與外延層的相反。
16. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，還包括在接觸溝道的 側壁上沉積一個主體接觸植入物，並沿接觸溝道底部形成一個二極體增強層；所述外延增 強部分沉積在二極體增強層之下。
17. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，還包括在接觸溝道下 面和外延增強部分上面沉積香農植入物，所述香農植入物的載流子類型與外延層相反。
18. 如權利要求ll所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，所述半導體器件的 壁_壁間距尺寸小於或等於1. 4微米。
19. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，所述主體的製作包括 製作一個光致抗蝕主體塊，並通過光致抗蝕主體塊在未掩膜區內植入主體。
20. 如權利要求11所述的半導體器件的製作方法，其特徵在於，所述主體的製作包括 製作一個主體層，並進行接觸刻蝕。
全文摘要
本發明涉及一種半導體器件，其特徵在於，包含一個漏極、一個覆蓋在漏極上的外延層、一個有源區；上述有源區包含一個沉積在外延層中的主體、一個嵌入主體內的源極、一個延伸進外延層的柵極溝道、一個沉積在柵極溝道中的柵極、一個沿源極和至少一部分主體延伸的接觸溝道、一個沉積在接觸溝道中的接觸電極、一個沉積在接觸溝道下面的外延增強部分；外延增強部分的載流子類型與外延層的一致。本發明通過一個沉積在器件的接觸溝道下面的外延層增強部分，減小了金屬氧化物半導體場效應管器件的擊穿電壓。
文檔編號H01L29/06GK101764159SQ20091026050
公開日2010年6月30日 申請日期2009年12月11日 優先權日2008年12月23日
發明者安荷·叭剌, 潘繼 申請人:萬國半導體有限公司