使用硅化物源極和本體接觸區的封閉式晶胞橫向mosfet的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體器件，更確切地說，是提供使用硅化物源極和本體接觸區的封閉式晶胞橫向金屬氧化物半導體場效應晶體管及其制備方法。
【背景技術】
[0002]將功率金屬氧化硅場效應晶體管(MOSFET)配置在需要高電壓和高電流的應用中。封閉式晶胞或晶胞式陣列結構，因其電流密度很高，即半導體單位面積上通道寬度很寬，減小了導通電阻，因此常常成為制備橫向功率MOSFET器件的首選。人們非常需要低導通電阻MOSFET器件的低功率損耗以及傳導高電流的能力。
[0003]圖1來自美國專利號7956384中的圖1B，表示利用配有多晶硅柵極(G)網孔的晶胞式晶體管陣列，制備橫向MOSFET器件的一個示例。在美國專利號5355008中也提出了晶胞式晶體管陣列結構。如圖1所示，通過拉長多晶硅線條的網孔，交替形成通過金屬帶(Ml)并聯的源極(S)和漏極(D)晶胞，正方形晶胞陣列增大了單位面積上的通道寬度(W/面積)。另外，通過在多晶硅網孔中形成菱形(即具有長軸和相對于長軸而顯得較短的短軸)的開口，在短軸方向上的源極和漏極金屬帶可以做得更寬，從而降低了晶體管的導通電阻，而不會增加晶體管的面積。
[0004]在NMOS橫向MOSFET器件中，晶體管通常包括一個P-阱區以及重摻雜N+區，其中P-阱形成在襯底中，作為晶體管的本體，重摻雜N+區形成在P-阱中，作為源極和漏極區。NMOS晶體管的本體通常短接至晶體管的源極。為了確保橫向MOSFET器件的強度，需要在晶體管的源極和本體之間進行強電連接。
[0005]包括圖2(a)和圖2(b)，表示一種傳統的封閉式晶胞MOSFET器件的剖面圖。參見圖2(a)，利用多晶硅柵極網孔12限定形成在阱中的擴散區的晶胞式陣列，制成封閉式晶胞MOSFET器件10。在本示例中，MOSFET器件10為NMOS晶體管，N+擴散區形成在P-阱中，擴散區的交替行構成晶體管的源極和漏極區。例如，N+擴散區14構成晶體管的源極區(也稱為“源極晶胞”)，而N+擴散區16構成晶體管的漏極區(也稱為“漏極晶胞”)。在本示例中，本體到源極的連接由P+本體擴散區18提供，P+本體擴散區18形成在某些或全部源極晶胞內，作為本體接觸區。對接接頭20用于電連接到N+源極區和P+本體擴散區。圖2 (b)為沿著圖2(a)中線A-A’的晶胞陣列的剖面圖。參見圖2(b)，由于對接接頭20需要覆蓋源極晶胞中的N+源極擴散區14和P+本體擴散區18，因此接頭20的尺寸很大。對接接頭20的尺寸大于用于連接到漏極擴散區16的尺寸最小的接頭17。用于構成源極晶胞內的源極/本體接觸所使用的對接接頭20，增大了晶胞式晶體管的晶胞間距，這會引起晶體管的導通電阻值不必要的增加。
[0006]當不需要增加晶胞間距時，可以利用最小的尺寸，來制備源極和漏極晶胞，其中本體接頭形成在晶體管器件周圍的晶胞式晶體管陣列之外。在這種情況下，可以利用最小的接頭一多晶娃間距以及最小的金屬一金屬間距，制備晶胞式晶體管陣列。然而，只在晶胞式晶體管周圍接觸晶體管的本體，會降低晶體管器件的強度，尤其是當晶體管的漏極和源極端上加載快速電壓瞬變時。其主要原因在于，該NMOS橫向晶體管的本體構成了寄生雙極晶體管的基極，在發生快速瞬變時可以接通該基極，以進行熱耗散，從而避免對晶體管器件造成永久性損壞。
【發明內容】
[0007]在本發明提供的一種封閉式晶胞橫向MOS晶體管中，主要包括:一個第一導電類型輕摻雜的半導體層，半導體層構成晶體管的本體；一個導電柵極在半導體層的頂面上方，并通過柵極電介質層與半導體層的頂面絕緣，導電柵極構成具有多個開口的網孔，多個開口限定源極晶胞和漏極晶胞的晶胞式陣列；多個與第一導電類型相反的第二導電類型的擴散區，形成在被網孔中的開口裸露出來的半導體層中，多個擴散區構成源極晶胞和漏極晶胞的晶胞式陣列，其中擴散區的交替行構成晶體管的源極區和漏極區，源極區和漏極區之間的導電柵極下方的半導體層構成晶體管的通道；一個第一導電類型的本體接觸區，形成在源極和漏極晶胞的晶胞式陣列中的一個或多個源極晶胞中，本體接觸區的重摻雜程度比半導體層更大，本體接觸區被一個或多個源極晶胞中的源極區包圍；一個金屬硅化物層，形成在多個擴散區的頂面上，金屬硅化物層形成在一個或多個源極晶胞中，以便電連接形成在一個或多個源極晶胞中的源極區和本體接觸區；以及一個源極/本體接頭，形成在一個或多個源極晶胞中，并且與金屬硅化物層接觸，源極/本體接頭通過金屬硅化物層，電連接到一個或多個源極晶胞中的源極區和本體接觸區。
[0008]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，半導體層包括一個第一導電類型的阱區，形成在半導體襯底上，該阱區構成晶體管的本體。
[0009]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，半導體層包括一個第一導電類型的阱區，形成在半導體襯底上的外延層中，阱區構成晶體管的本體。
[0010]上述封閉式晶胞橫向MOS晶體管，本體接觸區位于被源極區包圍的源極晶胞中心。上述封閉式晶胞橫向MOS晶體管，本體接觸區和源極區作為重疊的擴散區。上述封閉式晶胞橫向MOS管，源極/本體接頭位于源極晶胞中的本體接觸區上方。上述封閉式晶胞橫向MOS晶體管，其中源極/本體接頭的尺寸小于源極晶胞中的本體接觸區尺寸。
[0011]上述封閉式晶胞橫向MOS晶體管，一個或多個源極晶胞中的源極/本體接頭包括一個接頭，接頭具有最小尺寸，到導電柵極的間距最小，導電柵極包圍著各自的源極晶胞。
[0012]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，導電柵極構成一個網孔，網孔中具有多個尺寸基本一致的開口。
[0013]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，由網孔形成的多個開口，包括具有第一外圍長度的多個第一開口，用于制備源極晶胞，以及具有第二外圍長度的多個第二開口，用于制備漏極晶胞，第一外圍長度大于第二外圍長度。
[0014]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，在一個或多個源極晶胞中的源極/本體接頭包括一個自對準接頭，其中接頭的至少一部分自對準到各自源極晶胞的外圍或周邊。
[0015]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，在一個或多個源極晶胞中的源極/本體接頭包括一個自對準條形接頭，其中接頭的至少兩個拐角自對準到各自源極晶胞的外圍或周邊。
[0016]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，在一個或多個源極晶胞中的源極/本體接頭包括一個具有交叉形狀的自對準條形接頭，其中交叉形接頭的至少四個末端自對準到各自源極晶胞的外圍或周邊。
[0017]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，在一個或多個源極晶胞中的源極/本體接頭都包括一個金屬鶴材質插頭。
[0018]上述的封閉式晶胞橫向MOS晶體管，第一導電類型為P導電類型以及第二導電類型為N導電類型。
[0019]在本方面提供的一種用于制備封閉式晶胞橫向MOS晶體管的方法中，主要包括以下步驟:制備一個第一導電類型輕摻雜的半導體層，半導體層構成晶體管的本體；制備一個導電柵極在半導體層的頂面上方，并通過柵極電介質層與半導體層的頂面絕緣，導電柵極構成具有多個開口的網孔，多個開口限定源極晶胞和漏極晶胞的晶胞式陣列；制備多個與第一導電類型相反的第二導電類型的擴散區，形成在被網孔中的開口裸露出來的半導體層中，多個擴散區構成源極晶胞和漏極晶胞的晶胞式陣列，其中擴散區的交替行構成晶體管的源極區和漏極區，源極區和漏極區之間的導電柵極下方的半導體層構成晶體管的通道；制備一個第一導電類型的本體接觸區，形成在源極和漏極晶胞的晶胞式陣列中的一個或多個源極晶胞中，本體接觸區的重摻雜程度比半導體層更大，本體接觸區被一個或多個源極晶胞中的源極區包圍；制備一個金屬硅化物層，形成在多個擴散區的頂面上，金屬硅化物層形成在一個或多個源極晶胞中，以便電連接形成在一個或多個源極晶胞中的源極區和本體接觸區；并且制備一個源極/本體接頭，形成在一個或多個源極晶胞中，并且與金屬硅化物層接觸，源極/本體接頭通