Ldmos晶體管及其制作方法

專利名稱：Ldmos晶體管及其制作方法
本申請涉及到LDMOS晶體管結構。
LDMOS晶體管結構被廣泛地用作諸如高電壓MOS場效應晶體管之類的多種晶體管用途的半導體器件。LDMOS晶體管包含輕摻雜的漏區來提高擊穿電壓。但LDMOS晶體管在其高頻性能方面由于柵極與漏極之間的反饋電容Cdg而受到限制。

圖1示出了本領域中已知的一種LDMOS晶體管。晶片包含例如具有外延層12的p+襯底1，其包括注入在表面上以分別提供漏和源區的n型區2和3。襯底1的背面包含晶片背面金屬層9，其可以由金或鋁制成，并用于接地和源極接觸的目的。通常用諸如氧化硅之類的絕緣體層8來覆蓋外延層12，其中設置多晶硅或硅化物柵極4來覆蓋漏極2與源極3之間的溝道。在此層的頂部上通常是鈍化層11。依賴于技術，此示例性LDMOS晶體管中的源極3可以被p-阱5環繞。由金或鋁或者任何其它適當的金屬制成的電極6和7延伸穿過絕緣層8，以便為LDMOS器件提供接地和漏極電位。
通常為了減小反饋電容，已知如圖1所示延伸源極導板(runner)6來覆蓋柵極4。柵極4上的這種所謂的場板使柵極與漏極之間的柵漏電容Cgd有效地去耦，但不使柵極與源極導板之間的柵源電容Cgs有效地去耦。此外產生了更高的源漏電容。而且需要源極接地。為此，在常規LDMOS晶體管中提供p+源極注入10。可以用離子注入來產生這種所謂的p+沉塊(sinker)10。該p+沉塊與p阱區5有效地合并，并由此從源極接觸6到達背面金屬層9。由于背面金屬層被接地，因此p+沉塊10提供了源電極6與地之間的連接。這種連接產生了相當大量的源極電阻，這進一步限制了器件的高頻性能。
根據本發明，引入了一種新的晶體管結構。
一種半導體器件可以包含半導體襯底、在襯底的頂部上的絕緣層、橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區和源區以及設置在襯底上絕緣層內的柵極、設置在漏區上方絕緣體層頂部上的漏極導板、設置在源區上方絕緣體層頂部上的源極導板、設置在由漏極導板和源極導板限定的區域外面絕緣體層頂部上的柵極導板、第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接漏極導板與漏區的通孔、以及第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接源極導板與源區的通孔。
第一和第二耦接結構還可以包含設置在通孔底部的勢壘金屬層。第一和第二耦接結構還可以包含設置在通孔頂部的勢壘金屬層。底部勢壘金屬層可以具有環繞通孔的托盤(saucer)的截面輪廓。底部勢壘金屬層可以包含包圍通孔的側壁。底部勢壘金屬層可以包含與通孔間隔開的側壁。底部勢壘金屬層可以由鈦-氮化鈦構成。頂部勢壘金屬層可以由鈦-鉑構成。通孔可以包含鎢。沉塊結構可以被提供成從襯底的頂部到達底部。背面金屬層可以被提供成設置在襯底的底部表面上。阱結構可以被提供成環繞源區。襯底通孔可以被提供在源區內，位于源極導板下方，從襯底的頂部到達襯底的底部。可以用鎢或銅來填充襯底通孔。背面金屬層可以被提供成設置在襯底的底部表面上，并且勢壘金屬層在鎢或銅填充的襯底通孔與背面金屬層之間。源區與通孔之間的勢壘金屬層可以以其至少部分地覆蓋柵極的方式延伸以形成場板。此場板可以覆蓋柵極的部分頂部表面以及面對漏極導板的柵極的側。此場板可以在單個位置處與勢壘金屬層耦接。此場板可以從勢壘金屬層延伸，以便覆蓋柵極的部分左、頂和右側。第一耦接結構可以包含多個通孔。第二耦接結構也可以包含多個通孔。場板可以包含至少一個開孔(cut out)區。襯底可以包含p+襯底和p-外延層。
制作半導體器件的方法可以包含下列步驟-提供包含橫向場效應晶體管的襯底，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區和源區，-在襯底的頂部上淀積第一絕緣層，-在漏和源區的頂部上分別形成至少一個窗口結構，-在窗口結構內淀積勢壘金屬層，-在襯底的頂部上淀積第二絕緣層，-在勢壘金屬層頂部上絕緣層內形成通孔，-用金屬填充通孔，-對表面進行平面化，
-在表面上通孔的上方淀積導板結構。
此方法還可以包含下述步驟在淀積導板之前，在通孔的頂部上淀積第二勢壘金屬層。此勢壘金屬層可以通過與窗口的邊緣重疊而具有托盤的截面輪廓。勢壘金屬層可以由鈦-氮化鈦構成。第二勢壘金屬層可以由鈦-鉑構成。可以用鎢來填充通孔。此方法還可以包含下述步驟在淀積勢壘金屬層之前，在源區內形成從襯底的頂部到達襯底的底部的襯底通孔。可以用銅來填充此襯底通孔。勢壘金屬層可以被延伸，以便至少部分地覆蓋形成在淀積于勢壘金屬層上的絕緣層內的柵極。此方法還可以包含注入沉塊的步驟，其從位于源極勢壘金屬層處的襯底的表面到達襯底的底部。襯底可以包含p+襯底和p-外延層。
另一種半導體器件也可以包含半導體襯底、在襯底的頂部上的絕緣體層、橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區和源區以及設置在襯底上絕緣體層內的柵極、設置在漏區上方絕緣體層中的漏極導板、設置在源區上方絕緣體層中的源極導板、設置在由漏極導板和源極導板限定的區域外面絕緣體層中的柵極導板、第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接漏極導板與漏區的通孔、第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接源極導板與源區的通孔，其中，第一和第二耦接結構還包含設置在通孔的頂部和底部處的勢壘金屬層、從襯底的頂部到達底部的沉塊結構、以及設置在襯底的底部表面上的背面金屬層。
源區與通孔之間的勢壘金屬層可以以其至少部分地覆蓋柵極的方式延伸以形成場板。襯底可以包含p+襯底和p-外延層。
另一種半導體器件可以包含半導體襯底、在襯底的頂部上的絕緣體層、橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區和源區以及設置在襯底上絕緣體層內的柵極、設置在漏區上方絕緣體層中的漏極導板、設置在源區上方絕緣體層中的源極導板、設置在由漏極導板和源極導板限定的區域外面絕緣體層中的柵極導板、第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接漏極導板與漏區的通孔、第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接源極導板與源區的通孔，其中，第一和第二耦接結構還包含設置在通孔的頂部和底部處的勢壘金屬層、在源區內的位于源極導板下方從襯底的頂部到達襯底的底部的用金屬填充的襯底通孔、以及設置在襯底的底部表面上的背面金屬層和填充的襯底通孔與背面金屬層之間的勢壘金屬層。
源區與通孔之間的勢壘金屬層可以以其至少部分地覆蓋柵極的方式被延伸，以便形成場板。襯底可以包含p+襯底和p-外延層。
另一種半導體器件可以包含半導體襯底、在襯底的頂部上的絕緣體層、背面金屬層、橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區和源區以及設置在襯底上絕緣體層內的柵極、設置在漏區上方絕緣體層中的漏極導板、設置在源區上方絕緣體層中的源極導板、設置在由漏極導板和源極導板限定的區域外面絕緣體層中的柵極導板、第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接漏極導板與漏區的通孔、第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接源極導板與背面金屬層的通孔。
第一和第二耦接結構還可以包含設置在通孔的底部處的勢壘金屬層。第一和第二耦接結構還可以包含設置在通孔的頂部處的勢壘金屬層。底部勢壘金屬層可以由鈦-氮化鈦構成。第二耦接結構的通孔可以包含絕緣的側壁層。可以用鎢來填充第二耦接結構的通孔。此通孔還可以包括覆蓋鎢層的鉭-氮化鉭-銅晶種層。可以用銅來填充此通孔。可以提供環繞源區的阱結構和/或至少部分地覆蓋柵極的場板。此場板可以覆蓋柵極的部分頂部表面以及面對漏極導板的柵極的側。第一耦接結構可以包含多個通孔。第二耦接結構也可以包含多個通孔。第二耦接結構還可以包含用來耦接源極導板與源區的源極通孔。此源極通孔包含可以設置在源極通孔的頂部和底部的勢壘金屬層。底部勢壘金屬層可以具有環繞通孔的托盤的截面輪廓。頂部和底部勢壘金屬層可以由鈦-氮化鈦構成。源極通孔可以包含鎢。第二耦接結構可以包含設置成交替圖案的多個通孔和源極通孔。此襯底也可以包含p+襯底和p-外延層。
制作半導體器件的另一方法可以包含下列步驟-提供包含橫向場效應晶體管的襯底，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區和源區以及設置在淀積于襯底頂部上的絕緣層中的柵極結構，-在襯底的頂部上執行平面化工藝，-在襯底的頂部上形成硬掩模，其分別在漏和源區的頂部上包括至少一個窗口結構，
-通過該窗口在襯底內刻蝕至少一個通孔，-用金屬填充通孔，-在通孔頂部上形成金屬導板結構，-研磨襯底的底部表面，以便暴露通孔內的金屬。
用金屬填充通孔的步驟可以包含下列步驟-在通孔中淀積絕緣層，-在通孔內淀積金屬。
淀積絕緣層的步驟可以包括下列步驟-在通孔中淀積未摻雜的硅玻璃，-利用鈦-氮化鈦對通孔進行濺射和退火。
淀積金屬的步驟可以包括下列步驟-在通孔中淀積鎢，-利用鉭-氮化鉭/銅層對通孔進行濺射，-用銅填充通孔。
此方法還可以包含下述步驟在形成金屬導板之前，在通孔頂部上淀積勢壘金屬層。在用金屬填充通孔的步驟之后，可以通過化學機械拋光來平面化襯底的頂部表面。此方法還可以包含在通孔的暴露金屬上淀積勢壘金屬層的步驟。此方法也可以包含在襯底背面上淀積金屬層的步驟。此襯底可以包含p+襯底和p-外延層。
對于本領域技術人員來說，從下列附圖、描述、以及權利要求中，本公開的其它技術優點將是顯而易見的。本申請的各種實施方案僅僅得到所述優點的子集。沒有一個優點對各個實施方案來說是決定性的。
結合附圖參照下列描述，可以獲得本公開的更為完整的理解及其優點，在這些附圖中，相似的參考數字表示相似的特征，且其中圖1是根據現有技術的包括晶體管結構的半導體晶片的局部截面圖；圖2是根據本發明第一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片的局部截面圖；圖3A-3D示出了根據本發明制造晶體管的不同示例性制造步驟，圖4是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片的局部截面圖，圖5是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片的局部截面圖，圖6是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片的局部截面圖，圖7A和7B是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片的局部截面圖，圖8是圖7A和7B所示的LDMOS晶體管的局部頂視圖，圖9是圖5和6所示的LDMOS晶體管的局部頂視圖，圖10是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片沿圖13和15中所示的線的局部截面圖，圖11是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片沿圖12和13中所示的線的局部截面圖，圖12是圖10和11所示的場板的另一實施方案的局部頂視圖，圖13是圖10和11所示的場板的另一實施方案的局部頂視圖，圖14A-E示出了制造如圖10所示的通孔結構的不同示例性制造步驟，以及圖15是根據本發明另一實施方案的包括晶體管結構的半導體晶片沿圖10中所示的線的局部截面圖。
轉向附圖，現在將描述本申請的示例性實施方案。圖2示出了諸如輕摻雜漏極MOS晶體管(LDMOS)之類的示例性n-p-n橫向場效應晶體管。如圖1所示，相對于根據現有技術的晶體管，相似的區域具有相似的數字。形成和設置用于漏極、柵極以及源極的相應導板的不同概念被用于這種改進的晶體管結構。圖2也示出了具有p-外延層12的p+型襯底以及由例如金構成的背面金屬層9。N-型漏區和源區2、3被提供在p-外延層12內。源區3被較強摻雜的p-阱5環繞。通過離子注入，產生了從源極接觸向下到達襯底的背面的p+沉塊區10。漏極導板29和源極導板25被淀積在相應的漏區和源區2、3上方的氧化物層8的頂部上。在漏極和源極導板限定的區域外面，柵極導板20位于氧化物層8的頂部上源極導板25的左側。依賴于晶體管的結構，柵極導板20可以在單個區域(圖2中未示出)處與柵極耦接。由此，源極導板25有效地使柵極導板與漏極導板29隔絕。漏極導板29、源極導板25、以及柵極導板20可以由諸如金或鋁之類的適當金屬制成。源極導板25通過通孔23與源區3耦接。可以用鎢或任何其它適當的金屬來填充此通孔23。在氧化物層8頂部上的金源極導板25與鎢通孔23之間，可以淀積用作勢壘金屬層的薄的鈦-鉑層，并根據導板25的形狀對其進行刻蝕。此勢壘層改善了由不同金屬構成的導板與通孔之間的耦接，并且從而其材料依賴于導板與通孔分別所用的材料。具有托盤的截面輪廓的特殊勢壘層22位于鎢通孔23與源區3/沉塊10之間源區3和沉塊10的頂部上。該層22可以由鈦-氮化鈦制成。此外，該勢壘層22改善了源區3/沉塊10與通孔之間的耦接，并且由此其材料依賴于源區與通孔分別所用的材料。
相似的結構被用于由漏極導板29、鈦-鉑層28、鎢通孔27、以及鈦-氮化鈦層26構成的漏極。層22和26可以具有圖2所示的托盤的截面輪廓。這些耦接勢壘層22和26的不同實施方案被示于圖2中。層26緊密環繞鎢通孔27，而層22在鎢通孔23的側壁之間提供了間隙。但兩種類型都可以被用于漏極耦接和源極耦接。勢壘金屬層21、24以及28在相同的制作步驟中被淀積和刻蝕。由此，勢壘金屬層21也在該步驟中被提供用于導板20。
圖3A-3D示出了這種晶體管結構的制作工藝的示例性步驟。首先，如圖3A所示，在已經產生漏區2和源區3之后，相對薄的氧化物層被施加到襯底。利用適當的光刻蝕技術，產生了窗口31，其中淀積薄的鈦-氮化鈦層22，以便形成圖3B所示的勢壘金屬層22和26。這些層22和26可以具有如上所述并在圖2中示出的托盤的截面輪廓。接著，另一氧化物層8被淀積，且柵極結構4，例如由多晶硅和硅化鈦構成的雙層柵極，可以形成在此氧化物層內，如本領域中已知的(圖3中未示出)。勢壘金屬層22、26與相應的源極導板和漏極導板的耦接按照下述形成。如圖3C所示，光刻蝕技術再次被用來產生相應的通孔32。然后，如圖3D所示，分別用鎢23、27來填充此通孔32。在鎢通孔23、27的頂部上，可以淀積和刻蝕形成勢壘金屬21、24、以及28的鈦-鉑層。該附加層提供了鎢通孔23、27與隨后的金或鋁導板25、29之間的耦接。最后，鈍化層11被淀積，以便覆蓋金屬導板和氧化物層。這些步驟可以容易地并入已知的制造工藝中。
圖4示出了另一實施方案，此實施方案不需要p+沉塊來提供源電極的接地。再次，相似的結構具有相似的數字。在該實施方案中，僅僅采用p-襯底1。可選地，可以以通常的方式來提供圖1和2中所示的p+襯底和p-外延層結構。在該實施方案中，源極金屬勢壘40也具有不同于漏極金屬勢壘26的形式，由此，金屬勢壘26完全環繞通孔27，而金屬勢壘40相對于通孔23提供了間隙。代替前面圖中所示的p+沉塊，僅僅提供了源電極與背面金屬層9之間的直接連接。為此，產生了基本形成穿過襯底1從而耦接背面晶片9與勢壘金屬層40的孔的襯底通孔41。用由例如鈦-鉑構成的第一薄勢壘層42以及金金屬層9來覆蓋襯底1的背面。用鎢或銅來填充通孔的大部分，以便提供源電極的直接和永久接地。薄層42被用來提供由金構成的背面層9與鎢或銅填充的襯底通孔41之間的耦接。在采用不同的金屬來填充襯底通孔或用于背面層的情況下，可以采用不同的材料用于耦接層42。
圖5示出了相似于圖4所示的另一實施方案。但該增強也可以被應用于圖2所示的實施方案。在該另一實施方案中，托盤輪廓的勢壘層40在右側水平延伸通過延伸部50。場板51從該延伸部50延伸，其覆蓋柵極4。由此，此場板51覆蓋柵極4的大部分，以減小任何柵漏電容。延伸部50向著柵極4水平延伸。該延伸部優選可以在與層40相同的水平上。于是場板51覆蓋柵極4的左側、頂部，并向下到達柵極4的右側。此場板然后可以如圖5所示沿勢壘金屬26的方向進一步延伸。但此場板可以延伸得不太遠。例如，場板51可以僅在右側向下延伸到與在左側相同的水平以完全覆蓋柵極4。如圖4所示，勢壘金屬40通過從襯底1的頂部表面穿過源區3、5向下到達金屬層9的襯底通孔41與背面金屬層9耦接。勢壘金屬層42再次被提供在金屬層9與襯底通孔41之間。
圖8示出了晶體管的一些結構的頂視圖。此圖是通過導板20、25、以及29的切割。但為了更好地觀察，一些元件可以被省略，并且其它的被另外示出(諸如通孔和柵極等)。柵極導板20包含沿場板40/51的側延伸的條形形狀。柵極導板在一個或多個位置處與柵極4耦接。但該連接在圖8中未示出。源極導板25也以條形形狀在場板40的區域內延伸。示出了示例性的不同通孔23。如在該實施方案中可見的，通孔23優選具有正方形占用空間(footprint)。但依賴于設計和技術，通孔23可以被組合成單個的溝槽狀通孔。源極導板25由于通過如例如圖7A或7B分別示出的沉塊或通孔被耦接，因此不具有任何其它的連接。場板51可以包含多個開孔80。圖8示出了兩個開孔80，但可以提供更多的開孔。而且，場板也可以被提供在不具有開孔80的一個單塊中。在右側，漏極導板26也具有條形形狀，并平行于源極導板延伸。圖8中再次示出了多個通孔27。這些通孔也具有正方形占用空間。依賴于技術和設計，矩形占用空間也是可以的，或該多個通孔可以被合并成單個的細長溝槽狀通孔。
圖6示出了相似于圖5所示的另一實施方案。但該增強也可以被應用于圖2所示的實施方案。在該另一實施方案中，場板60僅僅覆蓋柵極4的頂部的一部分和面對漏極導板29的柵極4的側。此場板60與金屬勢壘40之間的耦接可以被提供在不同的地方(此截面圖中未示出)。由此，此場板60僅僅覆蓋柵極4的那些部分，以減小任何柵漏電容。場板51由此覆蓋柵極4的頂部的大部分，并向下到達柵極4的右側。此場板60然后可以如圖6所示沿勢壘金屬26的方向進一步延伸。但此場板可以延伸得不太遠。例如，場板60可以僅在右側向下延伸到與勢壘金屬層26相同的水平。
結合圖2所示的實施方案，圖7A示出了相對于圖6所示的場板相同的結構。類似地，結合圖2所示的實施方案，圖7B示出了相對于圖5所示的場板相同的結構。在圖7A和7B中，再次用數字51來表示場板，并用數字50來表示連接場板51與金屬勢壘40的橋。代替襯底通孔，如圖7A和7B所示，該實施方案采用從與源區3、5相鄰的襯底的表面向下到達背面金屬層9的p+-沉塊10。圖9示出了圖5和6所示的晶體管的一些結構的頂視圖。此圖也是通過導板20、25、以及29的切割。如相對于圖8所示的，為了更好地觀察，一些元件可以被省略，并且其它的被另外示出。柵極導板20包含沿場板40；60/70的側平行延伸的條形形狀。柵極導板在一個或多個位置處與柵極4耦接。該連接也未在圖9中示出。源極導板25也以條形形狀在場板40的區域內延伸。示出了示例性的不同通孔23和下面的通孔41。如在該實施方案中可見的，通孔23優選具有正方形占用空間，且下面的襯底通孔41具有細長的矩形占用空間。依賴于設計和技術，下面的襯底通孔41可以被組合成溝槽狀的單個通孔。類似地，如果可能和需要，通孔23可以被組合成單個的溝槽狀通孔。源極導板25由于通過如圖5和6分別示出的通孔被耦接，因此在該示例性實施方案中不具有任何其它的連接。此處場板也包含兩個開孔90。但可以提供更多或更少的開孔。在右側，漏極導板29也具有條形形狀，并平行于源極導板延伸。圖9中再次示出了多個通孔27。依賴于技術和設計，矩形占用空間也是可以的，或該多個通孔27可以被合并成單個的細長溝槽狀通孔。
圖10示出了相似于圖8所示的實施方案的根據本發明的另一實施方案的頂視圖。但在該實施方案中，不同類型的通孔結構被用來耦接源極導板25與背面金屬層9和源區3、5。“空白塊”表示圖13所示的僅僅耦接導板25與源區3、5的通孔結構130。這些通孔130優選具有正方形占用空間。“填充塊”表示圖15所示的耦接源區3、5與背面金屬層9的通孔結構250。這些通孔250優選具有矩形占用空間。由此，如圖10所示，使用了一系列交替的通孔結構250和130。在該特定實施方案中，使用了類型130的3個通孔以及類型250的5個通孔。但不同類型通孔的特定位置是一種設計選擇。盡管如此，相似于圖10所示的交替圖案是優選的。依賴于技術和設計，相同類型的相鄰通孔可以被組合成單個的溝槽狀通孔。圖10中的短劃線表示圖13中和圖15中所示的包括通孔130和250的截面圖。
圖15示出了由圖10中的底部短劃線所表示的截面圖。在此截面中，場板110僅僅覆蓋柵極4的頂部的一部分和面對漏極導板29的柵極4的側。此場板60與金屬勢壘40之間的耦接可以被提供在不同的地方(此截面圖中未示出，見圖13)。由此，此場板60僅僅覆蓋柵極4的那些部分，以減小任何柵漏電容。場板110由此覆蓋柵極4的頂部的大部分，并向下到達柵極4的右側。此場板110然后可以沿勢壘金屬26的方向進一步延伸。但此場板可以延伸得不太遠。例如，場板110可以僅在右側向下延伸到與勢壘金屬層26相同的水平。如在圖15中可見的，在導板25與勢壘金屬層140之間沒有提供通孔。在晶體管的該特定截面中，僅通孔250通過勢壘金屬層42提供源區3、5與背面層9之間的連接。
圖11示出了相似于圖10所示的實施方案的根據本發明的另一實施方案的頂視圖。不同類型的通孔結構再次被用來耦接源極導板與背面金屬層9以及源區3、5。“空白塊”表示圖13所示的僅僅耦接導板25與源區3、5的通孔結構130。這些通孔130優選具有正方形占用空間。“填充塊”表示圖12和14所示的耦接導板25與背面金屬層9的通孔結構100。這些通孔100優選具有矩形占用空間。依賴于技術和設計，相同類型的相鄰通孔也可以被組合成單個的溝槽狀通孔。場板的結構使得場板支撐(proper)110僅僅在其中通孔130用來耦接導板25與源區3的位置處被連接到勢壘金屬140。橋部分120再次被用來連接勢壘金屬140與場板支撐110。
圖11示出了上部和下部連接的橋部分處的開孔。但其它的設計選擇是可以的，例如，寬度與通孔130周圍的勢壘金屬大約相同的條可以連接場板110與勢壘金屬140。圖8-11示出了所有導板的條形形狀以及場板結構40、50、51/60/70；140、120、110和開孔80、90的矩形形狀。但這些元件的形狀不是決定性的，并且可以根據設計和技術采用其它適當的形狀。例如，開孔80可以延伸到圖8中的頂部和/或底部，使得僅僅單個橋50連接場板元件40和51。或者，可以在場板的元件40與51之間提供3個以上的耦接。類似地，可以如圖9所示在元件40與60/70之間僅僅提供單個連接。場板的特定設計依賴于諸如電阻、電容、以及其它影響因素之類的多個參數。
在圖12中，相似的元件再次具有相似的數字。如上所述，與圖6所示的實施方案的不同之處在于，單個通孔結構100將源極導板24、25與背面金屬層9耦接。金屬勢壘層105再次被淀積在通孔結構100與背面金屬層9之間。
在圖13中，形成了相似于圖2中所示的結構。與圖2的實施方案的不同之處在于，由于圖12中所示的通孔結構被用在圖10和11所示的其它位置處，因此不存在沉塊結構。
圖14A-E示出了產生用來耦接導板與背面金屬層的單個通孔的制作工藝中的不同步驟。圖14A示出了在電介質平面化工藝之后晶片的有關部分。此時，例如氮化硅的硬掩模150被用來形成掩模，其包括至少一個窗口160，通過此窗口160可以刻蝕通孔。圖14B示出了刻蝕之后的通孔170，其延伸深入到襯底1中。可選地，未摻雜的硅玻璃和氮化硅的電介質隔離層180隨后可以被淀積在特別是通孔內，以便覆蓋通孔側壁，如圖14B所示。但如果至特定區域例如源區3、5的接觸是必需的，則在通孔中將不淀積絕緣層。由此，依賴于安置通孔的位置以及依賴于其功能，絕緣層可以被用來將通孔隔離于周圍區域，或不用絕緣層來耦接周圍區域與通孔。圖14C示出了在層180的頂部上或直接在通孔刻蝕之后的另一層185，其可以通過鈦/氮化鈦濺射和退火工藝得到。為了更好地觀察，圖14D和14E示出了先前淀積作為單層190或單個鈦/氮化鈦層(現在用數字190表示)的層。在下一個步驟中，鎢200被淀積到襯底通孔中，其后是鉭/氮化鉭/銅晶種層。然后進行銅淀積210以填充襯底通孔。接著用化學機械拋光工藝平面化表面。勢壘層26被淀積圖案化，并且其后是頂層金屬淀積25，例如使用金或鋁以將金屬堆疊到襯底通孔220，如圖14E所示。最后，淀積鈍化層11以覆蓋此結構。圖14E還示出了背面研磨、背面損傷刻蝕、背面銅CMP、例如鈦鉑的勢壘金屬層105的淀積、以及背面金屬層9(金或金錫)的淀積以完成前至后通孔結構之后的結構。
權利要求
1.一種半導體器件，包含-半導體襯底，-在所述襯底的頂部上的絕緣層，-橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在所述襯底中的漏區和源區以及設置在所述襯底上所述絕緣層內的柵極，-設置在所述漏區上方絕緣體層頂部上的漏極導板，-設置在所述源區上方絕緣體層頂部上的源極導板，-設置在由所述漏極導板和所述源極導板限定的區域外面絕緣體層頂部上的柵極導板，-第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接所述漏極導板與所述漏區的通孔，以及-第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接所述源極導板與所述源區的通孔。
2.如權利要求1所述的半導體器件，其中，所述第一和第二耦接結構還包含設置在所述通孔的底部處的勢壘金屬層。
3.如權利要求1所述的半導體器件，其中，所述第一和第二耦接結構還包含設置在所述通孔的頂部處的勢壘金屬層。
4.如權利要求2所述的半導體器件，其中，所述底部勢壘金屬層具有環繞所述通孔的托盤的截面輪廓。
5.如權利要求4所述的半導體器件，其中，所述底部勢壘金屬層包含包圍所述通孔的側壁。
6.如權利要求4所述的半導體器件，其中，所述底部勢壘金屬層包含與所述通孔間隔開的側壁。
7.如權利要求2所述的半導體器件，其中，所述底部勢壘金屬層由鈦-氮化鈦構成。
8.如權利要求3所述的半導體器件，其中，所述頂部勢壘金屬層由鈦-鉑構成。
9.如權利要求1所述的半導體器件，其中，通孔包含鎢。
10.如權利要求1所述的半導體器件，還包含從所述襯底的頂部到達底部的沉塊結構。
11.如權利要求10所述的半導體器件，還包含設置在所述襯底的底部表面上的背面金屬層。
12.如權利要求1所述的半導體器件，還包含環繞所述源區的阱結構。
13.如權利要求1所述的半導體器件，還包含在所述源區內的位于所述源極導板下方從所述襯底的頂部到達所述襯底的底部的襯底通孔。
14.如權利要求13所述的半導體器件，其中，用鎢或銅來填充所述襯底通孔。
15.如權利要求14所述的半導體器件，還包含設置在所述襯底的底部表面上的背面金屬層以及在所述鎢或銅填充的襯底通孔與所述背面金屬層之間的勢壘金屬層。
16.如權利要求14所述的半導體器件，還包含環繞所述源區的阱結構。
17.如權利要求2所述的半導體器件，其中，源區與通孔之間的所述勢壘金屬層以其至少部分地覆蓋所述柵極的方式延伸以形成場板。
18.如權利要求17所述的半導體器件，其中，場板覆蓋柵極的部分頂部表面以及面對漏極導板的柵極的側。
19.如權利要求18所述的半導體器件，其中，場板在單個位置處與勢壘金屬層耦接。
20.如權利要求17所述的半導體器件，其中，場板從勢壘金屬層延伸，以便覆蓋柵極的部分左、頂和右側。
21.如權利要求1所述的半導體器件，其中，第一耦接結構包含多個通孔。
22.如權利要求1所述的半導體器件，其中，第二耦接結構包含多個通孔。
23.如權利要求17所述的半導體器件，其中，場板包含至少一個開孔區。
24.如權利要求1所述的半導體器件，其中，襯底包含p+襯底和p-外延層。
25.一種制作半導體器件的方法，包含下列步驟-提供包含橫向場效應晶體管的襯底，此橫向場效應晶體管包含設置在所述襯底中的漏區和源區，-在所述襯底的頂部上淀積第一絕緣層，-在所述漏和源區的頂部上分別形成至少一個窗口結構，-在所述窗口結構內淀積勢壘金屬層，-在所述襯底的頂部上淀積第二絕緣層，-在所述勢壘金屬層的頂部上所述絕緣層內形成通孔，-用金屬填充所述通孔，-對表面進行平面化，-在所述表面上所述通孔上方淀積導板結構。
26.如權利要求25所述的方法，還包含下述步驟在淀積所述導板之前，在所述通孔的頂部上淀積第二勢壘金屬層。
27.如權利要求25所述的方法，其中，所述勢壘金屬層通過與所述窗口的邊緣重疊而具有托盤的截面輪廓。
28.如權利要求25所述的方法，其中，勢壘金屬層由鈦-氮化鈦構成。
29.如權利要求26所述的方法，其中，第二勢壘金屬層由鈦-鉑構成。
30.如權利要求25所述的方法，其中，用鎢來填充通孔。
31.如權利要求25所述的方法，還包含下述步驟在淀積所述勢壘金屬層之前，在所述源區內形成從所述襯底的頂部到達所述襯底的底部的襯底通孔。
32.如權利要求31所述的方法，其中，用銅來填充所述襯底通孔。
33.如權利要求25所述的方法，其中，勢壘金屬層延伸，以便至少部分地覆蓋形成在淀積于所述勢壘金屬層上的絕緣層內的所述柵極。
34.如權利要求25所述的方法，還包含注入沉塊的步驟，其從位于源極勢壘金屬層處的襯底的表面到達襯底的底部。
35.如權利要求25所述的方法，其中，襯底包含p+襯底和p-外延層。
36.一種半導體器件，包含-半導體襯底，-在所述襯底的頂部上的絕緣體層，-橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在所述襯底中的漏區和源區以及設置在所述襯底上所述絕緣體層內的柵極，-設置在所述漏區上方所述絕緣體層中的漏極導板，-設置在所述源區上方所述絕緣體層中的源極導板，-設置在由所述漏極導板和所述源極導板所限定的區域外面所述絕緣體層中的柵極導板，-第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接所述漏極導板與所述漏區的通孔，-第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接所述源極導板與所述源區的通孔，-其中，所述第一和第二耦接結構還包含設置在所述通孔的頂部和底部處的勢壘金屬層，-從所述襯底的頂部到達底部的沉塊結構，以及-設置在所述襯底的底部表面上的背面金屬層。
37.如權利要求36所述的半導體器件，其中，源區與通孔之間的所述勢壘金屬層以其至少部分地覆蓋所述柵極的方式延伸以形成場板。
38.如權利要求36所述的半導體器件，其中，襯底包含p+襯底和p-外延層。
39.一種半導體器件，包含-半導體襯底，-在所述襯底的頂部上的絕緣體層，-橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在所述襯底中的漏區和源區以及設置在所述襯底上所述絕緣體層內的柵極，-設置在所述漏區上方所述絕緣體層中的漏極導板，-設置在所述源區上方所述絕緣體層中的源極導板，-設置在由所述漏極導板和所述源極導板所限定的區域外面所述絕緣體層中的柵極導板，-第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接所述漏極導板與所述漏區的通孔，-第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接所述源極導板與所述源區的通孔，-其中，所述第一和第二耦接結構還包含設置在所述通孔的頂部和底部處的勢壘金屬層，-在所述源區內的位于所述源極導板下方從所述襯底的頂部到達所述襯底的底部的用金屬填充的襯底通孔，以及-設置在所述襯底的底部表面上的背面金屬層和所述填充的襯底通孔與所述背面金屬層之間的勢壘金屬層。
40.如權利要求39所述的半導體器件，其中，源區與通孔之間的所述勢壘金屬層以其至少部分地覆蓋所述柵極的方式延伸以形成場板。
41.如權利要求39所述的半導體器件，其中，襯底包含p+襯底和p-外延層。
42.一種半導體器件，包含-半導體襯底，-在所述襯底的頂部上的絕緣體層，-背面金屬層，-橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在所述襯底中的漏區和源區以及設置在所述襯底上所述絕緣體層內的柵極，-設置在所述漏區上方所述絕緣體層中的漏極導板，-設置在所述源區上方所述絕緣體層中的源極導板，-設置在由所述漏極導板和所述源極導板所限定的區域外面所述絕緣體層中的柵極導板，-第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接所述漏極導板與所述漏區的通孔，-第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接所述源極導板與所述背面金屬層的通孔。
43.如權利要求42所述的半導體器件，其中，所述第一和第二耦接結構還包含設置在所述通孔的底部處的勢壘金屬層。
44.如權利要求42所述的半導體器件，其中，所述第一和第二耦接結構還包含設置在所述通孔的頂部處的勢壘金屬層。
45.如權利要求43所述的半導體器件，其中，底部勢壘金屬層由鈦-氮化鈦構成。
46.如權利要求42所述的半導體器件，其中，第二耦接結構的通孔包含絕緣的側壁層。
47.如權利要求42所述的半導體器件，其中，用鎢來填充第二耦接結構的通孔。
48.如權利要求47所述的半導體器件，其中，通孔還包括覆蓋鎢層的鉭-氮化鉭-銅晶種層。
49.如權利要求48所述的半導體器件，其中，用銅來填充通孔。
50.如權利要求42所述的半導體器件，還包含環繞所述源區的阱結構。
51.如權利要求42所述的半導體器件，還包含至少部分地覆蓋所述柵極的場板。
52.如權利要求51所述的半導體器件，其中，場板覆蓋柵極的部分頂部表面以及面對漏極導板的柵極的側。
53.如權利要求42所述的半導體器件，其中，第一耦接結構包含多個通孔。
54.如權利要求43所述的半導體器件，其中，第二耦接結構包含多個通孔。
55.如權利要求43所述的半導體器件，其中，第二耦接結構還包含用來耦接所述源極導板與所述源區的源極通孔。
56.如權利要求55所述的半導體器件，其中，所述源極通孔包含設置在所述源極通孔的頂部和底部處的勢壘金屬層。
57.如權利要求56所述的半導體器件，其中，所述底部勢壘金屬層具有環繞所述通孔的托盤的截面輪廓。
58.如權利要求56所述的半導體器件，其中，頂部和底部勢壘金屬層由鈦-氮化鈦構成。
59.如權利要求55所述的半導體器件，其中，源極通孔包含鎢。
60.如權利要求55所述的半導體器件，其中，第二耦接結構包含設置成交替圖案的多個通孔以及源極通孔。
61.如權利要求42所述的半導體器件，其中，襯底包含p+襯底和p-外延層。
62.一種制作半導體器件的方法，包含下列步驟-提供包含橫向場效應晶體管的襯底，此橫向場效應晶體管包含設置在所述襯底中的漏區和源區以及設置在淀積于所述襯底的頂部上的絕緣層中的柵極結構，-在所述襯底的頂部上執行平面化工藝，-在所述襯底的頂部上形成硬掩模，其在所述漏和源區的頂部上分別包括至少一個窗口結構，-通過所述窗口在所述襯底內刻蝕至少一個通孔，-用金屬填充所述通孔，-在所述通孔的頂部上形成金屬導板結構，-研磨所述襯底的底部表面，以便暴露所述通孔內的金屬。
63.如權利要求62所述的方法，其中，用金屬填充通孔的步驟包含下列步驟-在所述通孔中淀積絕緣層，-在所述通孔內淀積金屬。
64.如權利要求63所述的方法，其中，淀積絕緣層的步驟包括下列步驟-在所述通孔中淀積未摻雜的硅玻璃，-利用鈦-氮化鈦對所述通孔進行濺射和退火。
65.如權利要求63所述的方法，其中，淀積金屬的步驟包括下列步驟-在所述通孔中淀積鎢，-利用鉭-氮化鉭/銅層對通孔進行濺射，-用銅填充所述通孔。
66.如權利要求62所述的方法，還包含在形成金屬導板之前，在所述通孔的頂部上淀積勢壘金屬層的步驟。
67.如權利要求62所述的方法，其中，在用金屬填充通孔的步驟之后，通過化學機械拋光來平面化所述襯底的頂部表面。
68.如權利要求62所述的方法，還包含在所述通孔的暴露金屬上淀積勢壘金屬層的步驟。
69.如權利要求62所述的方法，還包含在襯底的背面上淀積金屬層的步驟。
70.如權利要求62所述的方法，其中，襯底包含p+襯底和p-外延層。
全文摘要
一種半導體器件包含半導體襯底(1，12)、在襯底的頂部上的絕緣層(8)、橫向場效應晶體管，此橫向場效應晶體管包含設置在襯底中的漏區(2)和源區(3)以及設置在襯底上絕緣層內的柵極(4)、設置在漏區上方絕緣體層頂部上的漏極導板(29)、設置在源區上方絕緣體層頂部上的源極導板(25)、設置在由漏極導板和源極導板所限定的區域外面絕緣體層頂部上的柵極導板(20)、第一耦接結構，此第一耦接結構包含用來耦接漏極導板與漏區的通孔(2+)、以及第二耦接結構，此第二耦接結構包含用來耦接源極導板與源區的通孔(23)。
文檔編號H01L21/336GK1947262SQ200580013161
公開日2007年4月11日 申請日期2005年2月24日 優先權日2004年2月27日
發明者G·馬, C·阿倫斯 申請人:英飛凌科技股份公司