平坦化的金属化高密度功率MOSFET制造技术

本发明专利技术提出了一种用于制造功率ＭＯＳＦＥＴ的方法。该方法包括制造功率ＭＯＳＦＥＴ的多个层以形成有源区域上表面，以及在该有源区域上进行化学机械抛光处理以形成基本上平坦的表面。然后，在基本上平坦的表面上进行金属化沉积处理，随后完成功率ＭＯＳＦＥＴ的制造。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请涉及高密度功率MOSFET半导体器件。
技术介绍
功率MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)是模拟电路和数字电路应用中所采用的最常用的场效应晶体管之一。通常，利用与平面结构相反的垂直结构制造沟槽式的功率MOSFET。该垂直结构能够使晶体管承受高阻断电压和高电流。同样地，利用该垂直结构，元件面积大体上与该元件可承受的电流成比例，并且元件厚度与击穿电压成比例。功率MOSFET元件的几何形状通常通过光刻法来光刻地予以限定。光刻处理用于限定元件区域，并且一层在另一层之上地构建元件。复杂的器件通常具有构建成的多个不同的层，各层具有多个元件，各层具有不同的配线，并且各层堆叠在其前一层的上面。当在硅片的下表面上构建器件元件时，所得到的这些复杂器件的表面布局通常类似于常见的地球上的"山脉"而具有"凸起"和"低谷"。但是实际上存在一个问题，即现有技术的功率MOSFET元件具有带有大量的表面起伏的有源区域。现有技术的功率MOSFET器件的有源区域因为构建于下面的硅之上的分层的元件而具有许多凸起和低谷。为了能够使元件之间互相连接，这样的表面起伏被厚的金属层所覆盖，该金属层被优化为填充低谷并覆盖凸起。该金属层通常厚度为几微米以上(例如在常见的高密度功率MOSFET器件中)。该厚金属层会导致许多问题。 一个问题在于，尽管该金属层被设计为填充低谷，但在低谷太窄而不能获得有效填充的地方仍会存在空隙。这样的空隙会成为将缺陷引入到最终的功率MOSFET器件中的主要区域。另一个问题在于，该厚金属层的沉积在制造过程中是非常昂贵的。因此，需要提供一种功率MOSFET的制造方法，以避免在平坦化表面处理方面的厚金属层问题。
技术实现思路
本申请的实施例提出了一种用于高密度功率MOSFET的方法和系统，其避免了现有技术中的厚金属层问题。本申请的实施例消除了最终器件中因其有源区域表面中高的纵横比的间隙而产生的空隙。在一个实施例中，本申请提供了一种用于制造高密度功率MOSFET的方法。该方法包括制造功率MOSFET的多个层以形成有源区域的上表面，以及在该有源区域上进行CMP (化学机械抛光)处理以形成基本上平坦的表面。然后，在基本上平坦的表面上进行金属化沉积处理，随后完成了功率MOSFET的制造。在一个实施例中，通过金属化沉积处理所沉积的金属层的厚度小于4微米。因而，在高密度功率MOSFET器件的制造中，CMP处理避免了例如高纵横比的表面特征所引起的问题。在一个实施例中，CMP处理主要用于对同时具有小几何形状(例如源极接触部)和大几何形状(例如栅极接触部)的功率MOSFET上的表面起伏进行平坦化。这方面也可以应用于具有集成的肖特基器件的功率MOSFET。附图说明构成本申请文件一部分的附图示出了本专利技术的实施例，这些附图和说明书一起用于阐述本专利技术的原理。附图中-图l示出了具有较厚金属层的传统功率MOSFET的示意性横剖面图。图2示出了具有较厚金属层201的高密度功率MOSFET的示意性横剖面图。图3是表示高密度功率MOSFET的纵横比的图。图4是表示对本专利技术一个实施例的高密度功率MOSFET的有源区域的上表面进行平坦化处理之前的图。图5是表示对本专利技术一个实施例的高密度功率MOSFET的有源区域的上表面进行平坦化处理之后的图。图6是表示对本专利技术一个实施例的高密度功率MOSFET的已平坦化的有源区域的上表面进行薄的金属化沉积处理之后的图。图7是表示本专利技术一个实施例的具有集成的肖特基器件的高密度功率MOSFET的图。具体实施例方式现在详细描述本专利技术的优选实施例，附图示出了这些优选实施例的示例。尽管下面结合优选实施例说明本专利技术，但应当理解，本专利技术并不局限于这些实施例。相反，在所附权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内，本专利技术将包括各种变化、修改及其等同物。而且，在以下本专利技术实施例的详细说明中，为了提供对本专利技术的全面理解，阐述了许多具体细节。但是，本领域的普通技术人员应当理解，可以在不具备这些具体细节的情况下实现本专利技术。而且，因为众所周知的方法、步骤、元件和电路不是本专利技术实施例的重要方面，所以不对其作详细描述。本专利技术的各实施例的目的是提供具有基本上平坦化的有源区域上表面的带薄金属层的高密度功率MOSFET。本专利技术的各实施例还用于提供制造该高密度功率MOSFET的方法。在一个实施例中，该方法包括制造功率MOSFET的多个层以形成有源区域的上表面，以及在该有源区域上进行CMP (化学机械抛光)处理以形成基本上平坦的表面。然后，在基本上平坦的表面上进行金属化沉积处理，随后完成功率MOSFET的制造。在一个实施例中，通过金属化沉积处理所沉积的金属层厚度小于4微米。以下进一步说明本专利技术的各实施例及其优点。图1示出了具有较厚铝金属层101的传统功率MOSFET的示意性横剖面图。如图1所示，功率MOSFET100的横剖面图示出了相应的多个源漏极区域(例如103-104)与本征硅的n型和p型掺杂之间的多个栅极接触部(例如接触部102)。各个源漏极区域被如示例性的氧化物层110所示的氧化物层(例如Si02)包围。n+区域(区域109)在各源漏极区域的两侧。7图中示出了阱区N- 108和\+ 107。图l的实施例示出了相对较厚的金属层101，在此情况下，厚度105约为5/zm。通过沉积厚的金属层101以有效地覆盖和填充下面的有源区域表面的表面起伏。金属层101旨在填充所述的氧化沉积物之间的区域并且与栅极接触部(例如接触部102)有效的粘连。金属层101因其厚度带来了不好的结果。5//m厚的金属层101的金属化沉积层给功率MOSFET100的制造过程增加了巨大的费用。例如，在气相金属沉积机中，多个晶片需要花费大量的时间例如用来减薄要求厚度的金属层。在沉积机中所花费的增加的时间降低了机器的总产量以及制造过程的总产量，从而增加了MOSFET器件的单位成本。图2示出了具有较厚金属层201的高密度功率MOSFET的示意性横剖面图。类似于图1，图2示出了高密度功率MOSFET200的示意性横剖面图，示出了相应的多个源漏极区域(例如203-204)与本征硅的n型和p型掺杂之间的多个栅极接触部(例如接触部202)。如同图l，图2的实施例示出了较厚金属层201，在此情况下，厚度约为5/zw。通过沉积厚金属层201以有效地覆盖和填充下面的有源区域表面的表面起伏，但是金属层201面对的一个另外的问题就是必须填充所示的氧化沉积物之间的高纵横比的低谷。由于功率MOSFET200是高密度功率MOSFET，所以与较低密度的功率MOSFET (例如图l的MOSFET 100)相比，跨过模具区域的源漏极氧化沉积物之间的间隙宽度较小。金属层201的更具挑战性的任务在于，必须填充所述的氧化沉积物之间的高纵横比区域，同时与栅极接触部(例如接触部202)进行有效的粘连。高纵横比区域给金属化沉积处理带来了更大的困难。图3是表示高密度功率MOSFET 200的纵横比的图。纵横比是指间隙的宽度(例如宽度301)和间隙的深度(例如深度302)之间的比值。通常，与相对较浅的宽间隙相反，相对较深的窄间隙的纵横比更高。对于高密度功率MOSFET 200来说，确保有效填充高纵横比的间隙并因此确保与栅极(例如接触部20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造功率ＭＯＳＦＥＴ的方法，该方法包括：　制造功率ＭＯＳＦＥＴ的多个层，以形成有源区域的上表面；　在所述有源区域上进行化学机械抛光处理，以形成基本上平坦的表面；　在所述基本上平坦的表面上进行金属化沉积处理；以及　 　完成所述功率ＭＯＳＦＥＴ的制造。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎建，
申请(专利权)人：维税希力康克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]