发明名称 具活性沟槽角隅及厚底氧化物之沟槽MIS元件及其制造方法
摘要 沟槽金属氧化物半导体场效电晶体包括活性角隅区域及位于沟槽底部的厚绝缘层。一实施例中,沟槽金属氧化物半导体场效电晶体包括一被放置于沟槽底部的厚绝缘层。薄闸绝缘层排列成行于沟槽侧壁及底面周围部份。一闸填充邻接闸绝缘层的沟槽。该闸邻接厚绝缘层的侧面及上部。该厚绝缘层可将该间与位于沟槽底部之汲极传导区隔开,藉此产生使该金属氧化物半导体场效电晶体适合高频应用之被降低的闸极对汲极电容。依据本发明一观点,制造沟槽金属-绝缘体-半导体元件的方法,系包括沉积保角氮化层于沟槽中;蚀刻该氮化层以创造位于沟槽底部的一暴露区域;及加热基板,藉此生长一氧化层于该暴露区域中。此方法促使幕罩层"去除",创造一"鸟嘴"结构。此成为一"转换区域",其氧化层厚度于离开暴露区域的方向逐渐降低。
申请公布号 TW586232 申请公布日期 2004.05.01
申请号 TW091117605 申请日期 2002.08.05
申请人 矽尼克斯股份有限公司 发明人 穆罕默德 达尔渥许;克利丝汀娜 游;弗瑞德瑞克 吉尔斯;康宏 刘;高应 陈;凯 泰瑞尔;德瓦 佩登拿亚
分类号 H01L29/78 主分类号 H01L29/78
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中正区忠孝东路一段一七六号九楼
主权项 1.一种金属-绝缘体-半导体元件,包括:一半导体基板,包括从该基板表面延伸入该基板的一沟槽;第一传导型的一源极区域,邻接该沟槽之侧壁及该表面;相对于该第一传导型之第二传导型的一主体区域,邻接该源极区域及该沟槽之该侧壁及底面的第一部份;及该第一传导型之一汲极区域,邻接该主体区域及该沟槽之该底面的第二部份,其中该沟槽被排列着至少沿邻接该主体区域之该侧壁及沿邻接该主体区域之该底面之该第一部份的第一绝缘层,且其中该沟槽被排列着至少沿该沟槽之该底面之该第二部份的第二绝缘层,该第二绝缘层被耦合至该第一绝缘层,且该第二绝缘层较该第一绝缘层为厚。2.如申请专利范围第1项的元件,进一步包括一被耦合至该第一绝缘层的闸极区域,且该第二绝缘层位于该沟槽之内。3.如申请专利范围第2项的元件,其中该闸极区域包括多晶矽。4.如申请专利范围第1项的元件,进一步包括该第一传导型之一高传导区域,其被形成于邻接至少该沟槽之该底面之该第二部份的该汲极区域中。5.如申请专利范围第1项的元件,其中该第一绝缘层延伸至该底面之该第一部份及该底面之该第二部份之间的介面。6.如申请专利范围第5项的元件,其中该主体区域延伸至该底面之该第一部份及该底面之该第二部份之间的介面。7.如申请专利范围第5项的元件,其中该主体区域延伸至沿该沟槽之该底面之该第一部份的第一距离。8.如申请专利范围第1项的元件,其中该第一绝缘层包括一氧化物。9.如申请专利范围第1项的元件,其中该第二绝缘层包括一氧化物。10.如申请专利范围第1项的元件,其中该第二绝缘层包括一复数层绝缘层。11.如申请专利范围第1项的元件,其中该金属-绝缘体-半导体元件包括一金属氧化物半导体场效电晶体。12.一种沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,包括:一半导体基板,包括从该基板表面延伸入该基板的一沟槽;第一传导型的一源极区域,邻接该沟槽之侧壁及该表面;相对于该第一传导型之第二传导型的一主体区域,邻接该源极区域及该沟槽之该侧壁及底面的周围部份;及该第一传导型之一汲极区域,邻接该主体区域及该沟槽之该底面的中央部份,其中该沟槽被排列着至少沿邻接该主体区域之该侧壁及沿邻接该主体区域之该底面之该周围部份的第一绝缘层,且其中该沟槽被排列着至少沿该沟槽之该底面之该中央部份的第二绝缘层,该第二绝缘层被耦合至该第一绝缘层,且该第二绝缘层较该第一绝缘层为厚;及被耦合至该第一绝缘层及该第二绝缘层而位于该沟槽之内的一闸极区域。13.如申请专利范围第12项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该闸极区域包括多晶矽。14.如申请专利范围第12项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,进一步包括该第一传导型之一高传导区域,其被形成于邻接至少该沟槽之该底面之该中央部份的该汲极区域中。15.如申请专利范围第12项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该第一绝缘层延伸至该底面之该周围部份及该底面之该中央部份之间的介面。16.如申请专利范围第15项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该主体区域延伸至该底面之该周围部份及该底面之该中央部份之间的介面。17.如申请专利范围第15项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该主体区域延伸至沿该沟槽之该底面之该周围部份的第一距离。18.如申请专利范围第12项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该第一绝缘层包括一氧化物。19.如申请专利范围第12项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该第二绝缘层包括一氧化物。20.如申请专利范围第12项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该第二绝缘层包括一复数层绝缘层。21.一种沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,包括:一半导体基板,包括从该基板第一表面延伸入该基板的一沟槽,该沟槽包括一侧壁、一角隅面及一中央底面;第一传导型的一源极区域,邻接该沟槽之该侧壁及该第一表面;相对于该第一传导型之第二传导型的一主体区域,邻接该源极区域及该沟槽之该侧壁及该角隅面;及该第一传导型之一汲极区域,邻接该主体区域及该沟槽之该中央底面,其中该沟槽被排列着至少沿邻接该主体区域之该侧壁及沿邻接该主体区域之该角隅面的第一绝缘层,且其中该沟槽被排列着至少沿该沟槽之该中央底面的第二绝缘层,该第二绝缘层被耦合至该第一绝缘层,且该第二绝缘层较该第一绝缘层为厚;及被耦合至该第一绝缘层及该第二绝缘层而位于该沟槽之内的一闸极区域,以形成沿至少部份该角隅面的活性角隅区。22.如申请专利范围第21项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,进一步包括该第一传导型之一高传导区域,其被形成于邻接至少该沟槽之该中央底面的该汲极区域中。23.如申请专利范围第21项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该第一绝缘层延伸至该角隅面及该中央底面之间的介面。24.如申请专利范围第23项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该主体区域延伸至该角隅面及该中央底面之间的介面。25.如申请专利范围第23项的沟槽闸化金属氧化物半导体场效电晶体,其中该主体区域延伸至沿该沟槽之该角隅面的第一距离。26.一种制造一金属-绝缘体-半导体元件的方法,包括:提供一半导体基板;形成一沟槽于该基板中,该沟槽包括一侧壁及一底面;沉积一幕罩层于该侧壁及该底面上;蚀刻该幕罩层以暴露该沟槽之该底面的中央部份;沉积一厚绝缘层于该沟槽中;蚀刻该厚绝缘层以形成该幕罩层之暴露部份于该侧壁上,而留下部份该厚绝缘层于该沟槽之该底面的该中央部份上;移除该幕罩层以暴露该沟槽之该侧壁及该底面的周围部份,而留下该厚绝缘层之该部份于该沟槽之该底面的该中央部份上;形成薄绝缘层于该侧壁及该底面之该周围部份上;及形成一闸于该薄绝缘层之该部份周围及之上,该闸邻接该沟槽中之该薄绝缘层。27.如申请专利范围第26项的方法,其中该形成一薄绝缘层系包括热氧化该侧壁及该底面之该周围部份。28.如申请专利范围第27项的方法,进一步包括:在形成一薄绝缘层之前,形成一薄牺牲氧化层于该侧壁及该底面之该周围部份;及在该形成一薄绝缘层之前,移除该薄牺牲氧化层。29.如申请专利范围第26项的方法,其中该形成一闸系包括:沉积搀离多晶矽于该沟槽中;及蚀刻该搀杂多晶矽留下约等该基板主该表面之位准者。30.如申请专利范围第26项的方法,进一步包括在沉积幕罩层之前,生长一薄绝缘层于该侧壁及该底面上。31.如申请专利范围第26项的方法,进一步包括:形成一主体区域于该基板中,该主体区域邻接该沟槽之该侧壁及该底面的该周围部份;及形成一源极区域于该主体区域中,该源极区域邻接该基板之该侧壁及上表面。32.如申请专利范围第26项的方法,进一步包括形成邻接至少该沟槽之该底面之该中央部份的该基板中之高传导区域。33.一种制造一金属-绝缘体-半导体元件的方法,包括:提供一半导体基板;形成一沟槽于该基板中,该沟槽包括一侧壁、一角隅面及一中央底面;沉积一厚绝缘层于该中央底面上;形成一薄绝缘层于该侧壁及该角隅面上;及形成一闸于该薄绝缘层周围及之上,该闸邻接该沟槽中之该薄绝缘层以形成沿至少部份该角隅面的活性角隅区域。34.如申请专利范围第33项的方法,其中该沉积一厚绝缘层系包括:沉积一幕罩层于该侧壁、该角隅面及该中央底面上;蚀刻该幕罩层以暴露该沟槽之该中央底面;沉积一厚绝缘层于该沟槽中;蚀刻该厚绝缘层以形成该幕罩层之暴露部份于该侧壁上,而留下部份该厚绝缘层于该沟槽之该中央底面上;移除该幕罩层以暴露该沟槽之该侧壁及该角隅面,而留下该厚绝缘层之该部份于该沟槽之该中央底面上。35.如申请专利范围第33项的方法,进一步包括:形成一主体区域于该基板中,该主体区域邻接该沟槽之该侧壁及该角隅面;及形成一源极区域于该主体区域中,该源极区域邻接该基板主该侧壁及上表面。36.如申请专利范围第33项的方法,进一步包括形成邻接至少该沟槽之该中央底面之该基板中之高传导区域。37.一种金属-绝缘体-半导体元件,包括:一半导体基板,包括从该基板表面延伸入该基板的一沟槽;第一传导型的一汲极区域;及相对于该第一传导型之第二传导型的一主体区域,邻接至少部份该沟槽的侧壁;其中该沟槽被排列着一氧化层,该氧化层包括一第一区段,一第二区段,及一位于该第一及第二区域之间的转换区域,该第一区段被邻接至少部份该汲极区域,该第二区段被邻接至少部份该主体区域,该第一区段中之该氧化层的厚度大于该第二区段中之该氧化层的厚度,该转换区域中之该氧化层的厚度从该第一区段至该第二区段逐渐降低,该主体区域及该汲极区域之间的PN接面终止于邻接该氧化层之该转换区域的该沟槽处。38.如申请专利范围第37项的金属-绝缘体-半导体元件其中该转换区域位于邻接该沟槽的底面。39.如申请专利范围第37项的金属-绝缘体-半导体元件其中该转换区域位于邻接该沟槽的侧壁。40.如申请专利范围第37项的金属-绝缘体-半导体元件,其中该转换区域位于邻接该沟槽的角隅。41.如申请专利范围第37项的金属-绝缘体-半导体元件,进一步包括一位于邻接上表面、该沟槽及该主体区域的源极区域。42.如申请专利范围第37项的金属-绝缘体-半导体元件,其中该主体区域为P型而该汲极区域为N型。43.如申请专利范围第37项的金属-绝缘体-半导体元件,系包括一邻接该沟槽底部之该第一传导型的高度搀杂区域,该高度搀杂区域具有大于该汲极搀杂浓度的浓度。44.一种半导体元件,包括:一半导体基板,包括一从该基板表面延伸入该基板的沟槽;第一传导型的一第一区域,其邻接至少部份该沟槽底部;及相对于该第一传导型之第二传导型的一第二区域,邻接至少部份该沟槽的侧壁;及其中该沟槽被排列着一氧化层,该氧化层包括一第一区段,一第二区段,及一位于该第一及第二区域之间的转换区域,该第一区段被邻接至少部份该半导体的该第一区域,该第二区段被邻接至少部份该半导体的该第二区域,该第一区段中之该氧化层的厚度大于该第二区段中之该氧化层的厚度,该转换区域中之该氧化层的厚度从该第一区段至该第二区段逐渐降低,该第一区域及该第二区域之间的PN接面终止于邻接该氧化层之该转换区域的该沟槽处。45.一种制造一金属-绝缘体-半导体元件的方法,包括:提供一半导体基板;形成一沟槽于该基板中;沉积一氮化层于该沟槽中;蚀刻该氮化层以形成位于该沟槽底部的暴露区域;及加热该基板藉此生长一氧化层于该暴露区域中。46.如申请专利范围第45项的方法,进一步包括:移除该氮化层;形成一相当薄的闸极氧化层于至少部份该沟槽的侧壁上;及形成一闸于该沟槽中。47.如申请专利范围第46项的方法,其中形成一闸系包括:沉积搀杂多晶矽于该沟槽中;蚀刻该搀杂多晶矽至约等于该基板表面的位准。48.如申请专利范围第46项的方法,其中移除该氮化层系包括:移除部份该氮化层;氧化该氮化层之剩余部份以形成氧化氮;及移除该氧化氮。49.如申请专利范围第45项的方法,其中生长一氧化层系包括使部份该氮化层自该沟槽表面去除。50.如申请专利范围第45项的方法,其中沉积一氮化层系包括沉积一氮化层500埃或更薄。51.如申请专利范围第45项的方法,其中沉积一氮化层系包括沉积一1500至2000埃厚度范围的氮化层。52.如申请专利范围第45项的方法,其中生长一氮化层系包括创造一转换区域,其中氧化层厚度逐渐降低于离开该暴露区域方向。53.如申请专利范围第52项的方法,其中该基板系为第一传导型,该方法进一步包括添入该基板之第二传导型的扩散搀杂物,该搀杂物可以该基板剩余部份来形成PN接面。54.如申请专利范围第53项的方法,其中该第二传导型的扩散搀杂物系包括控制该PN接面之扩散,使该PN接面与该转换区域中的该沟槽交叉。55.如申请专利范围第45项的方法,包括植入穿越该沟槽底部之搀杂物以形成邻接该沟槽之该底部的重搀杂区域。图式简单说明:第一图为一传统沟槽金属氧化物半导体场效电晶体的横断面图。第二图为一具有一多晶矽于沟槽底部之传统沟槽金属氧化物半导体场效电晶体的横断面图。第三图为一具有一厚绝缘层于沟槽底部之传统沟槽金属氧化物半导体场效电晶体的横断面图。第四图为一依据本发明之沟槽金属氧化物半导体场效电晶体之一实施例的横断面图。第五A-P图为描绘依据本发明用于制造沟槽金属氧化物半导体场效电晶体之方法之一实施例的横断面图。第六图为一依据本发明之沟槽金属氧化物半导体场效电晶体之替代实施例的横断面图。第七图为一依据本发明之沟槽金属氧化物半导体场效电晶体之替代实施例的横断面图。第八图为另一替代实施例制造期间被采用的横断面图。第九A-C图显示第八图之实施例的三个变异。第十图为第八图之完成金属-绝缘体-半导体元件的横断面图。
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