[发明专利]具有漏斗形沟槽的屏蔽栅极MOSFET装置

权利要求书

1.一种金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET装置，其包括：

在半导体衬底中蚀刻的具有喇叭形缘的漏斗形沟槽，

所述喇叭形缘具有大致在所述半导体衬底的顶部表面处的较宽横截面沟槽开口处的上边缘，和终止于所述半导体衬底中的较窄横截面沟槽主体部分的顶部开口处的下边缘；

栅电极，其安置在所述漏斗形沟槽中形成于所述喇叭形缘上的栅极氧化物层上；以及

源极、栅极和漏极区，其形成在所述半导体衬底中，

所述栅极区与所述喇叭形缘邻接，所述漏极区与所述较窄横截面沟槽主体部分的侧壁邻接，其中所述漏极区的顶部与所述栅电极的下边缘对准。

2.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述喇叭形缘在其上边缘与其下边缘之间的横截面具有大体上线性轮廓。

3.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述喇叭形缘在其上边缘与其下边缘之间的横截面具有弯曲轮廓。

4.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述喇叭形缘以与所述半导体衬底的所述顶部表面的垂线成约45度的角度呈喇叭形。

5.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述喇叭形缘以与所述半导体衬底的所述表面的垂线成20度与80度之间的角度呈喇叭形。

6.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述栅电极的所述下边缘大致在所述喇叭形缘的所述下边缘处。

7.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述栅电极包含多晶硅、硅化钴和硅化钛材料中的一者或一者以上。

8.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述漏斗形沟槽具有大于约1μm的深度。

9.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述半导体衬底的所述表面处的所述沟槽开口具有在约0.5μm到4.0μm的范围内的宽度。

10.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述较窄横截面沟槽主体部分的所述顶部开口具有在约0.2μm到3.0μm的范围内的宽度。

11.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其进一步包括安置在所述较窄横截面沟槽主体部分中的屏蔽栅电极，所述屏蔽栅电极与所述栅电极绝缘且安置在所述栅电极下方。

12.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其进一步包括自对准源极-金属接触件。

13.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述半导体衬底为具有轻度掺杂n型外延硅覆盖层的重度掺杂n型导电衬底，且其中所述漏斗形沟槽终止于所述外延硅覆盖层内。

14.根据权利要求1所述的MOSFET装置，其中所述半导体衬底为具有轻度掺杂p型外延硅覆盖层的重度掺杂p型导电衬底，且其中所述漏斗形沟槽终止于所述外延硅覆盖层内。

15.一种方法，其包括：

在半导体衬底中形成沟槽，所述沟槽具有喇叭形缘，所述喇叭形缘从大致在所述半导体衬底的顶部表面处的较宽横截面沟槽开口向下延伸到终止于所述半导体衬底中的较窄横截面沟槽主体部分；

将栅电极安置在所述沟槽中所述喇叭形缘上；

在所述半导体衬底中形成漏极区，所述漏极区的顶部大致与安置在所述喇叭形缘上的所述栅电极的下边缘对准；

在所述半导体衬底中所述漏极区上方形成栅极区；以及

在所述半导体衬底中所述栅极区上方形成源极区。

16.根据权利要求15所述的方法，其中在所述半导体衬底中形成沟槽包含：

使用基于卤素的化学物质对所述半导体衬底进行干式蚀刻；以及

通过在所述干式蚀刻期间调整蚀刻偏差和选择性使所述沟槽在其正被蚀刻时成形为具有喇叭形缘。

17.根据权利要求15所述的方法，其中将栅电极安置在所述喇叭形缘上包含将多晶硅电极安置在形成在所述喇叭形缘上的栅极氧化物层上。