[发明专利]带有自对准接触增强型插头的高密度MOSFET阵列及其制备方法

说明书

半导体衬底包含外延区、本体区和源极区；一个交叉氮化物压盖‑有源沟槽栅极堆栈（ANCTGS）和自引导接触增强型插头（SGCEP）设置在半导体衬底上方，并且部分嵌入在源极区、本体区和外延区中，构成沟槽栅极MOSFET阵列。每个氮化物压盖‑有源沟槽栅极堆栈都包含一个多晶硅沟槽栅极堆栈，嵌入在栅极氧化物壳中，以及一个氮化硅垫片盖，覆盖多晶硅沟槽栅极顶部；每个自引导接触增强型插头都包含一个底部紧密接触增强部分（ICES），准确定位至其附近的氮化物压盖‑有源沟槽栅极堆栈；一个顶部远端接触增强部分（DCES），具有一个横向相对于邻近氮化物压盖‑有源沟槽栅极堆栈的定位偏差；以及一个中间锥形过渡段（TTS）位于底部紧密接触增强部分和顶部远末端接触增强部分之间，并且桥接底部紧密接触增强部分和顶部远末端接触增强部分；一个在MOSFET阵列上方的带图案的电介质区上方的带图案的金属层，通过自引导接触增强型插头构成子引导的源极和本体接头。

技术领域

本发明涉及半导体器件结构领域。更确切地说，本发明涉及高密度MOSFET阵列的器件结构及其制备方法。

背景技术

低压功率MOSFET常用于负载开关器件中。在负载开关器件中，必须降低器件的导通电阻(R_ds)。确切地说，器件的R_dsA必须达到最低，R_dsA是指器件的导通电阻与器件有源区面积的乘积。另外，低压功率MOSFET通常用于高频直流-直流转换器件中。在这些器件中，通常要求器件的开关速度最大。优化开关速度最重要的三个参数为： 1)R_ds×Q_g；2)R_ds×Q_oss；以及R_gd/Q_gs之比。首先，R_ds与栅极电荷 (Q_g)的乘积共同测量器件传导和开关损耗。Q_g为栅漏电荷(Q_gd) 和栅源电荷(Q_gs)之和。在第二个参数中，Q_oss表示当器件接通或断开时，需要充电和放电的电容量。最后，当器件断开时，dV/dt过大可能导致器件接通，将Q_gd/Q_gs之比降至最低，可以减少这种可能性。

基于沟槽的MOSFET的设计目的之一是为了降低器件的R_dsA。设计基于沟槽的MOSFET，使得平面MOSFET中原有的JFET结构被除去，这样可以降低晶胞间距。通过除去JFET，可以减小晶胞间距。但是，一般基于沟槽的MOSFET在本体区中没有任何的电荷平衡，从而增大了R_dsA。而且，栅极氧化物相对较薄，会在沟槽下方产生一个很大的电场，导致击穿电压较低。漂流区中的掺杂浓度必须很低，才能承载电压，栅极氧化物较薄的结构，会使R_dsA增大。此外，由于高器件集成密度的晶胞间距不断减小，进一步减小栅极氧化物的厚度非常困难，都使得基于沟槽的MOSFET成为一个不太理想的选择。