发明名称 极度圆孔遮罩的闸极沟槽MOSFET元件及其生产工艺
摘要
申请公布号 申请公布日期 2011.07.11
申请号 TW095149607 申请日期 2006.12.28
申请人 万国半导体股份有限公司 发明人 常虹;戴嵩山;李铁生;王宇
分类号 H01L29/78 主分类号 H01L29/78
代理机构 代理人 蔡清福 台北市中山区中山北路3段27号13楼
主权项 一种沟槽式金属氧化物半导体场效应电晶体元件,所述MOSFET元件包括一个被源区围绕的沟槽式闸极,所述源区被围绕在位于基片底面上的汲极区之上的体区中,其特征在于,所述MOSFET单元进一步包括:一个位于所述沟槽式闸极下面且与所述沟槽式闸极绝缘的遮罩闸极沟槽结构,其中,所述遮罩闸极沟槽结构基本由一个侧向扩展超出所述沟槽式闸极的圆孔组成,并且所述遮罩闸极沟槽结构的所述圆孔被充填有沟槽式闸极材料的衬垫介电层覆盖。如申请专利范围第1项所述的MOSFET元件,其特征在于,进一步包括:所述遮罩闸极沟槽结构的所述圆孔是通过等向性矽蚀刻在所述沟槽式闸极底部部分上生成的。如申请专利范围第1项所述的MOSFET元件,其特征在于,充填有沟槽式闸极材料的所述遮罩闸极沟槽结构与源电压电路连接。申请专利范围第1项所述的MOSFET元件,其特征在于,具有垂直调整界标功能的所述圆孔的所述侧向扩展可以控制所述沟槽式闸极的深度。如申请专利范围第1项所述的MOSFET元件,其特征在于,所述沟槽式闸极具有一个可控制的深度,所述可控制深度由所述圆孔的所述侧向扩展提供的垂直调整界标决定。如申请专利范围第1项所述的MOSFET元件,其特征在于,所述MOSFET元件具有减小了的闸汲极电容,所述闸汲极电容的减小取决于所述遮罩闸极沟槽结构之上的所述沟槽式闸极的深度,生成的所述遮罩闸极沟槽结构是一个位于所述沟槽式闸极之下的一个圆孔。一种生产沟槽式金属氧化物半导体场效应电晶体元件的方法,其特征在于,包括以下步骤:在基片上开一个沟槽,使用衬垫层覆盖所述沟槽的槽壁,以及再从所述沟槽的底部部分清除部分所述衬垫层;和利用等向性基片蚀刻法在所述沟槽的所述底部部分开一个圆孔,使所述圆孔从所述槽壁侧面延伸,并且所述沟槽底部的所述圆孔进一步被充填有沟槽式闸极材料的衬垫介电层覆盖。如申请专利范围第7项所述的方法,其特征在于,进一步包括:使用闸极材料充填所述沟槽和所述沟槽底部的所述圆孔,以及再运用时间蚀刻法从所述沟槽的顶部部分清除所述闸极材料,使所述闸极材料仅充填所述圆孔和直到所述圆孔的侧向扩展点。如申请专利范围第8项所述的方法,其特征在于,进一步包括:采用所述圆孔的所述侧向扩展点作为垂直调整的界标,控制从所述沟槽的所述顶部部分清除所述闸极材料的所述蚀刻时间,从而达到控制所述MOSFET元件的沟槽式闸极深度。如申请专利范围第9项所述的方法,其特征在于,进一步包括:生成一层绝缘层来覆盖所述圆孔的顶面,使所述圆孔与所述沟槽式闸极分隔开来。如申请专利范围第10项所述的方法,进一步包括:将所述闸极材料充填到位于所述圆孔之上的所述沟槽,再通过回蚀工艺从所述基片顶面清除所述闸极材料生成所述沟槽式闸极。如申请专利范围第11项所述的方法,其特征在于,进一步包括:在所述沟槽式闸极周围生成一个体区和一个源区。一种生产半导体元件的方法,其特征在于,包括下述步骤:沿基片垂直方向建立一个调整界标,从而提供一个可测量的控制参数,用来控制生产过程,获得具有预先设定的垂直调整指标的结构特征。如申请专利范围第13项所述的方法,其特征在于,所述的生产工艺包括开一个具有可控深度的沟槽的步骤。如申请专利范围第14项所述的方法,其特征在于,所述的建立垂直调整界标的步骤包括在所述沟槽中开一个圆孔,使其侧向扩展超出槽壁,从而为垂直调整提供所述界标的步骤。如申请专利范围第15项所述的方法,其特征在于,所述的在沟槽中开圆孔的步骤进一步包括在所述沟槽开一个圆孔以及用闸极材料充填所述圆孔使其具有遮罩闸极沟槽结构的功能的步骤。如申请专利范围第16项所述的方法,其特征在于,所述开圆孔的步骤是采用等向性基片蚀刻法在所述沟槽底部开一个圆孔。如申请专利范围第17项所述的方法,其特征在于,进一步包括:在充填有所述闸极材料的所述圆孔顶部生成一层绝缘层,从而构建一个所述遮罩闸极沟槽结构,作为与所述沟槽分隔开来的结构。如申请专利范围第18项所述的方法,其特征在于,进一步包括:用所述闸极材料充填所述沟槽以及从所述沟槽顶面回蚀所述闸极材料,从而在所述沟槽中生成沟槽式闸极,使所述遮罩闸极沟槽结构位于所述沟槽式闸极之下的所述圆孔中。如申请专利范围第19项所述的方法,其特征在于,进一步包括:在围绕所述沟槽式闸极的所述基片中生成一个体区和一个源区,以生产一个MOSFET元件。
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