[发明专利]带有增强型源极-金属接头的屏蔽栅极沟槽金属氧化物半导体场效应管

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有增强型源极-金属接头的屏蔽栅极沟槽金属氧化物半导体场效应管。

背景技术

当今的许多电子电路设计对于开关性能以及导通状态电阻等器件性能参数，具有严格的要求。功率MOS器件就经常用于这种电路。屏蔽栅极沟槽金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种功率MOS器件，具有良好的高频开关性能以及很低的导通状态电阻。屏蔽栅极MOSFET现有的制备技术非常复杂而且昂贵，在处理过程中通常需要使用六个或六个以上的掩膜。现有的技术也有很高的不良率。制成的器件通常具有很高的接触电阻，暂态特性极不稳定。

发明内容

本申请是于2009年8月14日存档的题为《屏蔽栅极沟槽MOSFET器件及其制备》，共同待决的美国专利申请号12/583,192的部分连续申请案，特此引用，以作参考。

本发明提供了一种带有增强型源极-金属接头的屏蔽栅极沟槽金属氧化物半导体场效应管，适用于较大的源极-金属接触区以及较低的接触电阻，更加可靠，具有更稳定的瞬态响应。

为实现上述目的，本发明提供了一种形成在具有衬底顶面的半导体衬底上的半导体器件，其特点是，其包含：

一个从衬底顶面延伸到半导体衬底中的栅极沟槽；

一个在栅极沟槽中的栅极电极；

一个沉积在栅极电极上方的栅极顶部电介质材料；

一个在栅极沟槽附近的本体区；

一个嵌在本体区中的源极区，至少一部分源极区延伸到栅极顶部电介质材料上方；

一个使源极区和本体区之间接触的接触沟槽；以及，

一个沉积在至少一部分栅极沟槽开口、至少一部分源极区以及至少一部分接触沟槽上方的金属层。

其中金属层覆盖了栅极电极上方的栅极顶部电介质材料，并且接触栅极顶部电介质材料对面的源极区的侧壁。

其还包含一个形成在栅极沟槽内的屏蔽电极，其中栅极电极和屏蔽电极被电极间电介质材料分开。

其中源极区具有一个基本垂直的表面，至少一部分基本垂直的表面与金属层直接接触。

其中栅极沟槽具有一个至少部分弯曲的沟槽侧壁。

其中源极区至少一部分的表面符合沟槽侧壁的弯曲部分。

其中金属层在多个边缘上与源极区相接触。

其中在接触沟槽对面的源极区的一个边缘上，以及栅极顶部电介质材料对面的源极区的一个边缘上，金属层与源极区相接触。

其中栅极顶部电介质材料的顶面，在源极区的顶部下方凹陷。

其中用导电插头至少部分填充接触沟槽。

一种用于制备半导体器件的方法，其特点是，该方法包含：

制备一个栅极沟槽；

在栅极沟槽内制备一个栅极电极；

在栅极电极顶部上方制备一个栅极顶部电介质材料；

制备一个本体区和一个源极区；

制备一个接触沟槽；

回刻栅极顶部电介质材料，使至少一部分的源极区延伸到栅极顶部电介质材料上方；

在至少一部分栅极沟槽开口、至少一部分源极区以及至少一部分接触沟槽的上方沉积一个金属层。

该方法还包含在制备栅极电极之前，先在栅极沟槽中制备一个屏蔽电极。

该方法还包含在屏蔽电极和栅极电极之间，制备一个电极间电介质。

其中回刻栅极顶部电介质材料，并沉积金属层，使金属层覆盖栅极电极上方的栅极顶部电介质材料，并且接触栅极顶部电介质材料对面的源极区的一个侧壁。

其中栅极顶部电介质材料在衬底顶面下方凹陷。

其中源极区具有一个基本垂直的表面，至少一部分基本垂直的表面与金属层直接接触。

其中栅极沟槽具有一个至少部分弯曲的沟槽侧壁。

其中源极区至少一部分的表面符合沟槽侧壁的弯曲部分。

其中金属层在多个边缘上与源极区相接触。

其中在接触沟槽对面的源极区的一个边缘上，以及栅极顶部电介质材料对面的源极区的一个边缘上，金属层与源极区相接触。

该方法还包含至少部分在接触沟槽内，沉积一个导电插头。

其中金属层构成一个至少部分在接触沟槽内的导电插头。

本发明带有增强型源极-金属接头的屏蔽栅极沟槽金属氧化物半导体场效应管和现有技术相比，其优点在于，本发明适用于较大的源极-金属接触区以及较低的接触电阻，更加可靠，具有更稳定的瞬态响应。

附图说明

以下详细说明及其附图阐述了本发明的各种实施例。