具有掩埋柵極電極和柵極接觸的半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利摘要】一種半導(dǎo)體器件，包括：柵極電極，掩埋在半導(dǎo)體部分中。柵極電極包括第一柵極部分和第二柵極部分，所述第一柵極部分在與所述半導(dǎo)體部分的主表面平行的縱向中心軸的第一側(cè)上，所述第二柵極部分在所述縱向中心軸的相對(duì)的第二側(cè)上。至少一個(gè)第一柵極接觸從由所述主表面限定的主側(cè)延伸到所述第一柵極部分中。
【專利說明】具有掩埋柵極電極和柵極接觸的半導(dǎo)體器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及半導(dǎo)體技術(shù)，更具體而言，涉及具有掩埋柵極電極和柵極接觸的半導(dǎo)體器件。

【背景技術(shù)】
[0002]典型的功率半導(dǎo)體切換器件被設(shè)計(jì)用于低面積特定通態(tài)電阻Rdsm*A。另一質(zhì)量測(cè)量是通過通態(tài)電阻Rdsm和柵極電荷的乘積給定的F0M(品質(zhì)因數(shù))，當(dāng)減小通態(tài)電阻Rdsm時(shí)該FOM理想地不降低。另一設(shè)計(jì)約束是通過通態(tài)電阻和輸出電荷的乘積給定的理想地盡可能低的FOMtjsstl
[0003]具有垂直溝道的功率半導(dǎo)體器件通常包括掩埋在FET單元的有源晶體管區(qū)域之間的半導(dǎo)體部分中的、規(guī)律布置的電極結(jié)構(gòu)，具有垂直溝道的功率半導(dǎo)體器件例如是溝槽型MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。每個(gè)掩埋電極結(jié)構(gòu)可以包括柵極和場(chǎng)電極，其中場(chǎng)電極在半導(dǎo)體部分中掩埋得比柵極電極深。在反向阻擋模式中，場(chǎng)電極在橫向方向上耗盡有源晶體管區(qū)域，使得在不經(jīng)受反向阻擋能力損耗的情況下，可以增加有源晶體管區(qū)域中的雜質(zhì)濃度，因而降低通態(tài)電阻Rdsm。期望提供可以以成本有效方式提供的、具有掩埋柵極電極和可靠柵極接觸的半導(dǎo)體器件。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]一個(gè)實(shí)施例涉及具有掩埋在半導(dǎo)體部分中的柵極電極的半導(dǎo)體器件。柵極電極包括第一柵極部分和第二柵極部分，所述第一柵極部分在與所述半導(dǎo)體部分的主表面平行的縱向中心軸的第一側(cè)上，所述第二柵極部分在所述縱向中心軸的相對(duì)的第二側(cè)上。至少一個(gè)第一柵極接觸從由所述主表面限定的主側(cè)延伸到所述第一柵極部分中。
[0005]另一實(shí)施例涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法。在半導(dǎo)體襯底中提供掩埋電極結(jié)構(gòu)。掩埋電極結(jié)構(gòu)包括柵極電極，該柵極電極具有第一柵極部分和第二柵極部分，所述第一柵極部分在與所述半導(dǎo)體部分的主表面平行的縱向中心軸的第一側(cè)上，所述第二柵極部分在所述縱向中心軸的相對(duì)的第二側(cè)上。提供一個(gè)或多個(gè)第一柵極接觸，其中第一柵極接觸從由所述主表面限定的主側(cè)延伸到所述第一柵極部分中。
[0006]通過閱讀下列詳細(xì)描述以及查看附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到附加特征和優(yōu)勢(shì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]包括附圖以提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，將附圖結(jié)合在本說明書中并且附圖構(gòu)成本說明書的一部分。附圖圖示本發(fā)明的實(shí)施例并且與描述一起用于說明本發(fā)明的原理。本發(fā)明的其它實(shí)施例和期望優(yōu)勢(shì)將容易被認(rèn)識(shí)到，因?yàn)橥ㄟ^參照下列的詳細(xì)描述變得更好理解它們。
[0008]圖1A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的一部分的示意性截面圖，在與柵極連接區(qū)域中的掩埋電極結(jié)構(gòu)的縱向中心軸正交的同一截面平面中提供雙柵極接觸。
[0009]圖1B是在與單元區(qū)域中的截面平面平行的平面中圖1A的半導(dǎo)體器件的示意性截面圖。
[0010]圖2A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的來自單元區(qū)域和柵極連接區(qū)域中的兩個(gè)平行截面平面的IGFET(絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的組合示意性截面圖，該實(shí)施例提供具有薄中心部分的柵極電極的雙柵極接觸。
[0011]圖2B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的來自單元區(qū)域和柵極連接區(qū)域中的兩個(gè)平行截面平面的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)的組合示意性截面圖，該實(shí)施例提供具有薄中心部分的柵極電極的雙柵極接觸。
[0012]圖3A是根據(jù)提供交錯(cuò)柵極接觸的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的柵極連接部分的示意性平面圖。
[0013]圖3B是圖3A的半導(dǎo)體器件的沿著線B-B的示意性截面圖。
[0014]圖3C是圖3A的半導(dǎo)體器件的沿著線C-C的示意性截面圖。
[0015]圖4是根據(jù)另一實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的簡(jiǎn)化流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]在下面的詳細(xì)描述中，參照附圖，附圖形成詳細(xì)描述的一部分并且詳細(xì)描述通過圖示的方式示出其中可以實(shí)施本發(fā)明的特定實(shí)施例。將理解到的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可以利用其它實(shí)施例并且可以進(jìn)行結(jié)構(gòu)或邏輯上的改變。例如，一個(gè)實(shí)施例所圖示或描述的特征可以用在其它實(shí)施例上或結(jié)合其它實(shí)施例使用，以產(chǎn)生另一實(shí)施例。旨在于本發(fā)明包括這樣的修改和變型。使用不應(yīng)認(rèn)為限制所附權(quán)利要求范圍的特定語言描述示例。附圖不按比例繪制并且僅用于圖示目的。為清晰起見，如果沒有另外陳述，則在不同附圖中相同的元件由對(duì)應(yīng)的參考標(biāo)號(hào)標(biāo)示。
[0017]術(shù)語“具有”、“含有”、“包含”、“包括”等是開放式的，并且這些術(shù)語指示所述結(jié)構(gòu)、元件或特征的存在，但不排除附加元件或特征。除非上下文另外清晰指出，否則冠詞“一個(gè)”、“一”和“該”旨在于包括復(fù)數(shù)以及單數(shù)。
[0018]術(shù)語“電連接”描述電連接元件之間的持久低歐姆連接，例如，所關(guān)注的元件之間的直接接觸或經(jīng)由金屬和/或高摻雜半導(dǎo)體的低歐姆連接。術(shù)語“電耦合”包括可以在電耦合元件之間提供適于信號(hào)傳輸?shù)囊粋€(gè)或多個(gè)中間元件，例如可控制成在第一狀態(tài)中暫時(shí)提供低歐姆連接并且在第二狀態(tài)中暫時(shí)提供高歐姆電解耦合的元件。
[0019]附圖通過在摻雜類型“η”或“p”附近指示或“ + ”圖示了相關(guān)摻雜濃度。例如，“η-”是指低于“η”摻雜區(qū)域的摻雜濃度的摻雜濃度，而“η+”摻雜區(qū)域具有比“η”摻雜區(qū)域更高的摻雜濃度。同一相關(guān)摻雜濃度的摻雜區(qū)域不一定具有相同的絕對(duì)摻雜濃度。例如，兩個(gè)不同的“η”摻雜區(qū)域可以具有相同或不同的絕對(duì)摻雜濃度。
[0020]圖1A和圖1B涉及其中每個(gè)柵極電極具有兩個(gè)柵極接觸301和302的半導(dǎo)體器件500。半導(dǎo)體器件500包括單晶半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體部分100，作為示例，該單晶半導(dǎo)體材料可以是硅S1、鍺Ge、鍺硅晶體SiGe、氮化鎵GaN或砷化鎵GaAs。半導(dǎo)體部分具有平坦主表面101和與主表面101平行的平坦后側(cè)表面102。與主表面101的法線限定垂直方向并且與該垂直方向正交的方向是橫向方向。
[0021]掩埋電極結(jié)構(gòu)190從由主表面101跨越的平面延伸到半導(dǎo)體部分100中。在掩埋電極結(jié)構(gòu)190之間的半導(dǎo)體部分100的一些分區(qū)形成半導(dǎo)體臺(tái)面195。掩埋電極結(jié)構(gòu)190可以形成近似均勻?qū)挾群蜕疃鹊囊?guī)律布置的平行條帶的圖案。作為示例，掩埋電極結(jié)構(gòu)190在主表面101處的寬度wl的范圍可以從數(shù)百nm到2.5 μ m，例如從500nm到2.5 μ m。根據(jù)一些實(shí)施例，寬度wl可以約為950nm、l.2 μ m或1.45 μ m。掩埋電極結(jié)構(gòu)190的深度可以達(dá)至IJ若干微米。掩埋電極結(jié)構(gòu)190的中心到中心距離(間距)的范圍可以從500nm到5.0μπι。掩埋電極結(jié)構(gòu)190可以具有近似垂直的側(cè)壁。根據(jù)圖示的實(shí)施例，掩埋電極結(jié)構(gòu)190的側(cè)壁隨著與主表面101增加的距離而錐形化。
[0022]掩埋電極結(jié)構(gòu)190中的每一個(gè)包括柵極電極150,柵極電極150掩埋在主表面101下方的半導(dǎo)體部分100中。朝向主表面101的柵極電極150的頂表面可以向內(nèi)彎曲或是凹形的。柵極電極150在頂表面處可以具有U形剖面。例如，與半導(dǎo)體臺(tái)面195的材料或覆蓋半導(dǎo)體臺(tái)面195的氧化層相比，以更高速率去除沉積的柵極材料的CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)可以使柵極電極150的頂表面成碟狀。
[0023]柵極電介質(zhì)205將柵極電極150與半導(dǎo)體臺(tái)面195絕緣。掩埋電極結(jié)構(gòu)190也可以包括場(chǎng)電極160，其中與柵極電極150相比，場(chǎng)電極160更靠近后側(cè)部分100。第一場(chǎng)電介質(zhì)161將場(chǎng)電極160與半導(dǎo)體部分100絕緣,第二場(chǎng)電介質(zhì)162將場(chǎng)電極160與柵極電極150介電絕緣。
[0024]柵極電極150中的一些或全部可以電耦合或電連接到半導(dǎo)體器件500的柵極端子或者電耦合或電連接到集成在半導(dǎo)體器件500中的柵極驅(qū)動(dòng)電路的輸出。通過施加預(yù)定電位可以使柵極電極150中的一些去激活，以便在通態(tài)電導(dǎo)率的代價(jià)下減少柵極電荷。例如，柵極電極150中的一些在操作期間可以與源極端子或具有源極電位的任意其它結(jié)構(gòu)電連接。
[0025]場(chǎng)電極160可以在操作期間電耦合或電連接到半導(dǎo)體器件500的場(chǎng)端子、電耦合或電連接到集成在半導(dǎo)體器件500中的驅(qū)動(dòng)電路的輸出、電耦合或電連接到源極端子或具有源極端子的任意其它結(jié)構(gòu)。
[0026]可以由相同或不同的導(dǎo)電材料提供柵極電極150和場(chǎng)電極160。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，柵極電極150和場(chǎng)電極160可以包括或可以包含重?fù)诫s多晶娃的一部分。柵極電極150和場(chǎng)電極160可以包含金屬包含部分。柵極電介質(zhì)205可以包括或包含半導(dǎo)體氧化層，例如熱生長的氧化硅、沉積的氧化硅層、氮化硅層或氮氧化硅層。第一場(chǎng)電介質(zhì)161和第二場(chǎng)電介質(zhì)162可以包括或包含熱半導(dǎo)體氧化物，例如熱生長的氧化硅。帽層電介質(zhì)210可以熱生長在柵極電極150的頂表面上。
[0027]在掩埋電極結(jié)構(gòu)190的中心部分中，第二場(chǎng)電介質(zhì)162可以包括突出部分162a，該突出部分162a使柵極電極150從場(chǎng)電極160側(cè)減薄。例如，在從主表面101引入溝槽到半導(dǎo)體部分100中之后，可以通過沉積或熱生長形成厚的氧化物，其中厚的氧化物對(duì)引入的溝槽加襯?？梢猿练e場(chǎng)電極材料并使場(chǎng)電極材料凹陷，使得場(chǎng)電極材料填充厚的氧化物加襯的溝槽中的剩余空隙。厚的氧化物可以從主表面101凹陷，其中厚氧化物的殘留物形成第一場(chǎng)電介質(zhì)161，并且其中在引入的溝槽的中心中，露出場(chǎng)電極材料的突出部分。氧化工藝可以使場(chǎng)電極材料的突出暴露部分氧化，以代替前者的場(chǎng)電極材料的突出暴露部分形成具有突出部分162a的第二場(chǎng)電介質(zhì)162。
[0028]第二場(chǎng)電介質(zhì)162的突出部分162a在柵極電極150的縱向中心軸(LCA)的相對(duì)側(cè)上的第一柵極部分150a和第二柵極部分150b中對(duì)柵極電極150構(gòu)圖，該縱向中心軸平行于主表面101且垂直于圖1A所示截面平面而延伸。除去工藝誘發(fā)的差異，第一柵極部分150a和第二柵極部分150b關(guān)于通過縱向中心軸(LCA)且垂直于主表面101的對(duì)稱平面近似鏡面對(duì)稱。具有比第一柵極部分150a和第二柵極部分150b更小的垂直擴(kuò)展的第三柵極部分150c可以在結(jié)構(gòu)上電連接第一柵極部分150a和第二柵極部分150b。根據(jù)其它實(shí)施例，第一柵極部分150a和第二柵極部分150b可以彼此直接鄰接。對(duì)于凹形的柵極電極150，與第一柵極部分150a和第二柵極部分150b相比，第三柵極部分150c可以具有距主表面101跨越的平面的更大距離。
[0029]至少一個(gè)第一柵極接觸301從由主表面101限定的主側(cè)延伸到第一柵極部分150a中。至少一個(gè)第二柵極接觸302可以從主側(cè)延伸到第二柵極部分150b中。成對(duì)的第一柵極接觸301和第二柵極接觸302可以分別沿著與縱向中心軸(LCA)垂直的橫向方向布置。根據(jù)其它實(shí)施例，第一柵極接觸301和第二柵極接觸302交替地布置在縱向中心軸(LCA)的兩側(cè)上。
[0030]一個(gè)實(shí)施例提供單一的第一柵極接觸301。另一實(shí)施例提供單一一對(duì)第一柵極接觸301和第二柵極接觸302。其它實(shí)施例提供兩個(gè)或多個(gè)第一柵極接觸301和第二柵極接觸302，其中第一柵極接觸301的數(shù)目可以等于第二柵極接觸302的數(shù)目。第一柵極接觸301可以沿著與縱向中心軸(LCA)平行的軸布置。第二柵極接觸302可以沿著與縱向中心軸(LCA)平行的軸布置。
[0031]第一柵極接觸301和第二柵極接觸302具有距離指派給相應(yīng)柵極部分150a、150b的柵極電介質(zhì)的最小距離。最小距離可以至少為20nm,例如至少lOOnm。第一柵極接觸301和第二柵極接觸302可以分別具有距第二場(chǎng)電介質(zhì)162的突出部分162a的相同的最小距離和距縱向中心軸(LCA)的相同距離。
[0032]第一柵極接觸301和第二柵極接觸302關(guān)于主表面101可以具有相同的垂直延伸、相同的截面形狀和尺寸以及相同的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部配置。第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的橫向截面形狀可以是圓形、卵形、橢圓形或矩形，例如具有或不具有圓化拐角的方形。第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的寬度w2可以在50nm和400nm之間，例如150nm和350nm之間。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的寬度w2的范圍從200nm到280nm。
[0033]介電結(jié)構(gòu)220可以覆蓋主表面101。介電結(jié)構(gòu)220可以是單一層或者可以包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、使用TEOS(正硅酸乙酯)作為前驅(qū)體材料得到的氧化硅、BSG(硼硅玻璃)、PSG (磷硅玻璃)、BPSG (硼磷硅玻璃)或聚合物(例如聚酰亞胺)的兩個(gè)或多個(gè)子層。
[0034]第一柵極接觸301和第二柵極接觸302通過介電結(jié)構(gòu)220中的開口將柵極布線330與柵極電極150電連接。作為示例，柵極布線330以及第一柵極接觸301和第二柵極接觸302可以包括薄阻擋層331，該薄阻擋層331可以是包含或包括氮化鈦TiN、鈦T1、鉭Ta和/或氮化鉭TaN的層。阻擋層331可以具有少于10nm的厚度，例如最多20nm。近似順形的填充材料335形成第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的填充部分，并且提供柵極布線330的基礎(chǔ)層。柵極布線330包括主層339，該主層339可以包含重?fù)诫s多晶硅和/或金屬，諸如鋁Al和/或銅Cu或這二者，例如AlCu、AlSiCu或AlSi。
[0035]圖1A涉及柵極連接部分620，其中半導(dǎo)體臺(tái)面195可以實(shí)質(zhì)上包括第一導(dǎo)電類型的漂移層120的非有源部分和第二互補(bǔ)導(dǎo)電類型的基礎(chǔ)/溝道層115的非有源部分。基礎(chǔ)/溝道層115和漂移層120之間的pn結(jié)可以被近似調(diào)整到柵極電介質(zhì)205的在距主表面101的一定距離處的下邊緣。
[0036]在掩埋電極結(jié)構(gòu)190的中心部分中提供單一柵極接觸的常規(guī)方法必需考慮當(dāng)將柵極接觸的接觸凹槽從主表面101刻蝕到柵極電極150中時(shí)第三柵極部分150c中柵極電極150的減少的垂直擴(kuò)展。例如，穿過第三部分150c的等離子體刻蝕會(huì)損壞最終完成的柵極150和場(chǎng)電極160之間的第二場(chǎng)電介質(zhì)162。損壞的第二場(chǎng)電介質(zhì)162會(huì)降低指派給所關(guān)注的掩埋電極結(jié)構(gòu)190的晶體管單元的可靠性。相反，本雙柵極接觸方法在不需要柵極接觸凹槽刻蝕的復(fù)雜刻蝕端點(diǎn)檢測(cè)機(jī)制的情況下提供比較深的柵極接觸301、302。
[0037]此外,在常規(guī)方法中，當(dāng)柵極接觸凹槽刻蝕露出突出部分162a(該突出部分162a隨著與主表面101增加的距離變得比柵極接觸凹槽更寬)的表面時(shí)，刻蝕往往沿著柵極電極材料和突出部分162a之間的界面進(jìn)行，導(dǎo)致在柵極電極材料與突出部分162a之間的窄溝道。所導(dǎo)致的窄溝道的反向錐形化使得難以覆蓋具有連續(xù)阻擋層331的所得接觸凹槽的側(cè)壁。阻擋層331中的缺陷、弱點(diǎn)和孔在后續(xù)填充材料335(例如鎢層)的沉積期間引起蟲洞。泄漏的阻擋層331降低最終完成的半導(dǎo)體器件500的可靠性。相反，本雙柵極接觸方法在距第二場(chǎng)電介質(zhì)162的突出部分162a的一定距離中允許柵極接觸凹槽的形成并且確保在不具有缺口和孔的情況下并且在具有垂直或正向錐形化側(cè)壁的柵極接觸凹槽中形成連續(xù)阻擋層331。
[0038]可以在距第二場(chǎng)電介質(zhì)162的至少50nm(例如至少10nm)的距離處高可靠性地形成第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的掩埋端面。第一柵極接觸和第二柵極接觸下方的柵極電極材料可以吸收在柵極接觸凹槽中形成第一柵極接觸301和第二柵極接觸302之前通過柵極接觸凹槽的底部注入的雜質(zhì)。作為結(jié)果，在半導(dǎo)體器件500的制造期間，第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的接觸凹槽可以與圖1B所示的單元區(qū)域610中的源極接觸和體接觸的接觸凹槽同時(shí)形成，并且可以在沒有不利地影響由柵極電極材料的足夠厚的部分覆蓋的第二場(chǎng)電介質(zhì)162的部分的情況下執(zhí)行通過柵極連接區(qū)域620和單元區(qū)域610二者中的接觸凹槽的底部的注入。
[0039]第三柵極部分150c的厚度取決于掩埋電極結(jié)構(gòu)190的寬度wl，該寬度wl又取決于針對(duì)半導(dǎo)體器件500規(guī)定的反向阻塞電壓。由于柵極接觸301、302的接觸凹槽與例如源極接觸和場(chǎng)電極接觸的接觸凹槽同時(shí)形成，因此必需針對(duì)每種半導(dǎo)體器件分開地精細(xì)調(diào)整柵極接觸301、302的柵極凹槽的寬度和接觸凹槽的刻蝕工藝。相反，利用本雙柵極方法，柵極接觸301、302的接觸凹槽的形成在于與第三柵極部分150c的垂直擴(kuò)展高度無關(guān)，并且因而可以更容易地調(diào)節(jié)用于刻蝕針對(duì)不同擊穿電壓分類指明的半導(dǎo)體器件500的柵極接觸301,302的接觸溝槽的工藝。
[0040]掩埋電極結(jié)構(gòu)190可以是通過如圖1A所示的柵極連接區(qū)域620和如圖1A所示的單元區(qū)域610延伸并且在單元區(qū)域610與柵極連接區(qū)域620之間的規(guī)律布置的條帶結(jié)構(gòu)。
[0041]圖1B是在與單元區(qū)域610中的圖1A的截面平面平行的截面平面中具有圖1A的掩埋電極結(jié)構(gòu)190的半導(dǎo)體器件150的截面圖。在單元區(qū)域610中，代替柵極布線330，介電結(jié)構(gòu)220將源極金屬化結(jié)構(gòu)310與主表面101隔開，該源極金屬化結(jié)構(gòu)310可以具有與柵極布線330相同的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部配置。源極接觸341延伸通過介電結(jié)構(gòu)220中的開口到相鄰掩埋電極結(jié)構(gòu)190之間的半導(dǎo)體臺(tái)面195中的有源晶體管區(qū)域中。源極接觸341可以具有與圖1A的第一柵極接觸301和第二柵極接觸302相同的結(jié)構(gòu)和內(nèi)部配置。源極接觸341的橫向截面形狀和尺寸可以不同于柵極接觸301、302的橫向截面形狀和尺寸。源極接觸341可以穿過形成于單元區(qū)域610的半導(dǎo)體臺(tái)面195中的第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)110，并且可以延伸到第二導(dǎo)電類型的體/溝道層115中?？梢栽谠礃O接觸341的掩埋端面處形成重?fù)诫s接觸區(qū)317。作為在柵極材料的凹陷期間的化學(xué)機(jī)械拋光期間出現(xiàn)的碟狀化的結(jié)果，柵極電極150的上邊緣可以是凹形的。
[0042]可以使用與用于圖1A的第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的接觸凹槽的相同光刻掩膜并且與之同期地形成源極接觸341的接觸凹槽。重?fù)诫s接觸區(qū)117可以形成用于被露出的柵極接觸301、302的接觸凹槽，這是因?yàn)闁艠O材料的足夠厚的層吸收了注入的雜質(zhì)并且為第二場(chǎng)電介質(zhì)162屏蔽注入的雜質(zhì)。
[0043]柵極接觸301、302與柵極電極150之間的總接觸區(qū)域可以與單個(gè)柵極接觸相同或更大，使得柵極布線310與柵極電極150之間的接觸電阻不增加。
[0044]圖2A和圖2B涉及其中柵極接觸區(qū)域610和單元區(qū)域620中的平行截面突出到同一平面的組合截面圖。
[0045]在圖2A中，半導(dǎo)體器件500是垂直IGFET，例如通常意義上的M0SFET，包括具有和不具有金屬柵極電極的FET。掩埋電極結(jié)構(gòu)190、源極金屬化結(jié)構(gòu)310、柵極布線330和介電結(jié)構(gòu)220本質(zhì)上可以對(duì)應(yīng)于參照?qǐng)D1A和圖1B所述的等同結(jié)構(gòu)。
[0046]指派給同一柵極結(jié)構(gòu)350的兩個(gè)柵極接觸301、302之間的距離可以小于例如不同柵極電極150的兩個(gè)柵極接觸301、302之間距離的至多一半。漂移層120可以包括弱摻雜漂移區(qū)121和更重?fù)诫s的場(chǎng)停止區(qū)128。第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s接觸層130直接鄰接具有后側(cè)電極結(jié)構(gòu)320的后側(cè)表面102。
[0047]在所圖示的實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型是η型，第二導(dǎo)電類型是P型，并且半導(dǎo)體器件500是η溝道溝槽FET，例如功率M0SFET。其它一些實(shí)施例可以提供具有P摻雜源極區(qū)110、漏極層120和接觸層130以及η摻雜體/溝道層115的ρ溝道溝槽FET。
[0048]圖2Β的半導(dǎo)體器件500是在漂移層120和后側(cè)電極結(jié)構(gòu)320之間具有第二導(dǎo)電類型的接觸層130的IGBT(絕緣柵雙極晶體管)，其中接觸層130作為集電極層是有效的。取決于第二場(chǎng)電介質(zhì)162的形成方式,可以或多或少地強(qiáng)調(diào)(pronounce)突出部分162a。
[0049]圖3A至圖3C涉及半導(dǎo)體器件500，其中第一柵極接觸301和第二柵極接觸302布置在與縱向中心軸(LCA)正交的不同橫向平面中，從而導(dǎo)致第一柵極接觸301和第二柵極接觸302的交錯(cuò)布置。
[0050]具有縱向中心軸(LCA)的條帶狀掩埋電極結(jié)構(gòu)190沿著通過單元區(qū)域610和柵極連接區(qū)域620的第一橫向方向延伸。在柵極連接區(qū)域620中，柵極布線330沿著與第一橫向方向相交并例如正交地跨過掩埋電極結(jié)構(gòu)190的第二橫向方向延伸?？梢栽趩卧獏^(qū)域610中提供源極金屬化結(jié)構(gòu)310。
[0051]第一柵極接觸301電連接在第一平面中的與第一橫向方向正交的第一柵極部分150a，并且第二柵極接觸302電連接在第二平面中的與第一橫向方向正交的第二柵極部分150b，其中第一平面和第二平面在縱向中心軸(LCA)處彼此間隔開。柵極電極“翅膀”(即第一部分150a和第二部分150b 二者)與柵極布線330電連接。第一柵極接觸301和第二柵極接觸302可以置于相應(yīng)掩埋電極結(jié)構(gòu)190的縱向中心軸(LCA)的相對(duì)側(cè)上。第一柵極接觸301和第二柵極接觸302沿著第一橫向方向彼此離開一定距離地布置。主表面101下方的柵極接觸301、302的掩埋部分與所關(guān)注的柵極電極150的縱向中心軸(LCA)具有一定距離。
[0052]對(duì)于更多的細(xì)節(jié)，參照?qǐng)D1A和圖1B的描述。
[0053]圖4示意性地圖示了制造半導(dǎo)體器件的方法。在半導(dǎo)體襯底中提供掩埋電極結(jié)構(gòu)。掩埋電極結(jié)構(gòu)包括柵極電極，該柵極電極具有第一柵極部分和第二柵極部分，所述第一柵極部分在與半導(dǎo)體襯底的主表面平行的縱向中心軸的第一側(cè)上，所述第二柵極部分在縱向中心軸的相對(duì)的第二側(cè)上(402)。提供一個(gè)或多個(gè)第一柵極接觸，其中第一柵極接觸在與縱向中心軸的一定距離處從由主表面限定的主側(cè)延伸到第一柵極部分中(404)。與第一柵極接觸同期地可以通過一個(gè)或多個(gè)第二柵極接觸，該第二柵極接觸在與縱向中心軸的一定距離處從由主表面限定的主側(cè)延伸到第二部分中。
[0054]盡管這里已經(jīng)圖示和描述了特定實(shí)施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)任意將認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，針對(duì)所示和所述的特定實(shí)施例可以替代各種各樣的備選和/或等同實(shí)現(xiàn)方案。本申請(qǐng)旨在于覆蓋這里論述的特定實(shí)施例的任意修改或變型。因此，本發(fā)明旨在于僅受其權(quán)利要求和等同方案限制。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體器件，包括: 柵極電極，掩埋在半導(dǎo)體部分中，所述柵極電極包括第一柵極部分和第二柵極部分，所述第一柵極部分在與所述半導(dǎo)體部分的主表面平行的縱向中心軸的第一側(cè)上，所述第二柵極部分在所述縱向中心軸的相對(duì)的第二側(cè)上；以及 至少一個(gè)第一柵極接觸，從由所述主表面限定的主側(cè)延伸到所述第一柵極部分中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，包括: 至少一個(gè)第二柵極接觸，從所述主側(cè)延伸到所述第二部分中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，包括: 柵極布線，在所述主側(cè)處電連接到所述第一柵極接觸和所述第二柵極接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件，包括: 電介質(zhì)結(jié)構(gòu)，在所述柵極布線與所述柵極電極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述第一柵極接觸和所述第二柵極接觸沿著與所述主表面平行且與所述縱向中心軸正交的橫向軸布置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述柵極電極包括第三柵極部分，所述第三柵極部分在結(jié)構(gòu)上連接所述第一柵極部分和所述第二柵極部分并且具有比所述第一柵極部分和所述第二柵極部分的垂直擴(kuò)展更小的、與所述主表面垂直的垂直擴(kuò)展。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，包括: 場(chǎng)電極，與所述柵極電極介電絕緣并被布置在柵極電極的、在所述柵極電極和所述半導(dǎo)體部分的后側(cè)表面之間的橫向截面區(qū)域的垂直投影中，所述后側(cè)表面和所述主表面彼此平行。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述第一柵極接觸和所述第二柵極接觸具有相同的橫向截面形狀和相同的垂直擴(kuò)展。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述柵極電極150的朝向所述主表面的頂表面是凹形的。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，包括: 半導(dǎo)體臺(tái)面中的與掩埋的所述柵極電極鄰接的有源晶體管區(qū)域，其中柵極電介質(zhì)將所述柵極電極與所述半導(dǎo)體臺(tái)面介電絕緣，并且 所述第一接觸結(jié)構(gòu)和所述第二接觸結(jié)構(gòu)距所述柵極電介質(zhì)的最小橫向距離至少為20nmo
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述第一柵極接觸和所述第二柵極接觸沿著所述縱向中心軸交替布置。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述主表面下方的所述第一柵極接觸和所述第二柵極接觸的分區(qū)與所述縱向中心軸間隔開。
13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其中 所述第一柵極接觸和所述第二柵極接觸關(guān)于所述縱向中心軸鏡面對(duì)稱布置。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中 兩個(gè)或更多個(gè)第一柵極接觸從所述主側(cè)延伸到所述第一部分中。
15.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，所述方法包括: 在半導(dǎo)體襯底中提供掩埋電極結(jié)構(gòu)，所述掩埋電極結(jié)構(gòu)包括柵極電極，所述柵極電極包括第一柵極部分和第二柵極部分，所述第一柵極部分在與所述半導(dǎo)體部分的主表面平行的縱向中心軸的第一側(cè)上，所述第二柵極部分在所述縱向中心軸的相對(duì)的第二側(cè)上；以及 提供至少第一柵極接觸，所述第一柵極接觸從由所述主表面限定的主側(cè)延伸到所述第一柵極部分中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括: 與所述至少一個(gè)第一柵極接觸同時(shí)地提供至少一個(gè)第二柵極接觸，所述第二柵極接觸從所述主側(cè)延伸到所述第二柵極部分中。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括: 形成對(duì)在所述掩埋電極結(jié)構(gòu)之間的半導(dǎo)體臺(tái)面中形成的雜質(zhì)區(qū)的源極接觸，其中使用單一光刻掩膜限定所述源極接觸和所述柵極接觸的接觸凹槽。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括: 在所述接觸凹槽中提供所述源極接觸和所述柵極接觸之前，通過所述源極接觸和所述柵極接觸的接觸凹槽的底部區(qū)域注入雜質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括: 在提供所述柵極電極之前在所述掩埋電極結(jié)構(gòu)中提供場(chǎng)電極，其中第一場(chǎng)電介質(zhì)將所述場(chǎng)電極與所述半導(dǎo)體襯底介電絕緣。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括: 在提供所述柵極電極之前在所述掩埋電極結(jié)構(gòu)中提供第二場(chǎng)電極，其中使場(chǎng)電極材料的露出的突出部分氧化以形成所述第二場(chǎng)電介質(zhì)的突出部分，從而從所述場(chǎng)電極側(cè)對(duì)所述柵極電極構(gòu)圖。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK104299987SQ201410334273
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年7月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月15日
【發(fā)明者】R·西明耶科, M·胡茨勒, O·布蘭科 申請(qǐng)人:英飛凌科技奧地利有限公司