[發明專利]制造具有屏蔽電極結構的絕緣柵半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201310173956.7
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103426771B
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: Z·豪森;G·M·格里弗納;D·B·巴伯;P·麥克格拉斯;B·帕德瑪納伯翰;P·溫卡特拉曼
• 申請（專利權）人: 半導體元件工業有限責任公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 申發振

相關申請的交叉引用

本申請涉及題目為“METHOD OF MAKING AN ELECTRODE CONTACT STRUCTURE AND STRUCTURE THEREFOR”的申請，該申請具有案卷號ONS01413F2，具有共同受讓人和共同發明人，該申請與本身請一起同時提交。

技術領域

本文一般地涉及半導體器件，并且更具體地涉及形成絕緣柵器件和結構的方法。

背景技術

金屬氧化物場效應半導體晶體管（MOSFET）器件已經用于許多功率切換應用（例如，DC-DC轉換器）中。在典型的MOSFET中，柵電極通過施加適當的柵極電壓來提供導通和關斷控制。舉例來說，在N型增強式MOSFET中，導通在導電的N型反轉層（即，溝道區）響應于超過固有閾值電壓的正的柵極電壓的施加而形成于P型體區內時發生。反轉層將N型源區連接至N型漏區，并且允許多數載流子在這些區域之間傳導。

有一類其中柵電極形成于從半導體材料（例如，硅）的主表面向下延伸的溝槽內的MOSFET器件。電流在該類器件中主要以垂直的方向流過器件，并且因此能夠使器件單元封裝得更緊密。在其他全部條件相同的情況下，封裝較緊密的器件單元能夠提高載流能力并且降低器件的導通電阻。

實現降低的比導通電阻（歐姆·單位面積）的性能是MOSFET器件設計者的一個重要目標。降低的比導通電阻能夠為MOSFET設計確 定產品成本和毛利潤或盈利能力。例如，低的比導通電阻允許較小的MOSFET管芯或芯片，這進而在半導體材料和封裝結構方面導致更低的成本。但是，在制造可實現包括降低的比導通電阻在內的所期望性能的更高密度的MOSFET器件方面仍然存在著挑戰。此類挑戰包括：提供可靠的管芯尺寸縮減，降低制造成本，簡化工藝步驟，以及提高成品率。

因此，所希望的是具有用于減小單元間距，降低制造成本，簡化處理步驟，提高成品率或者它們的組合的方法及結構。此外，與相關的結構相比，用于維持或提高電性能的方法和結構是有利的。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種用于制造具有屏蔽電極結構的絕緣柵半導體器件的方法，包括以下步驟：提供具有主表面的半導體材料區；形成從所述主表面延伸至所述半導體材料區之內的溝槽；形成沿著所述溝槽的表面的第一電介質層；形成鄰接于所述第一電介質層的第一導電層，其中所述第一導電層被配置為屏蔽電極；從所述溝槽的上側壁表面去除所述第一電介質層的部分；其后形成沿著所述溝槽的所述上側壁表面的柵極電介質層；形成鄰接于所述柵極電介質層的第一間隔層；其后形成覆蓋于所述第一導電層上的第二電介質層；去除所述第一間隔層；以及形成鄰接于所述柵極電介質層和所述第二電介質層的第二導電層，其中所述第二導電層被配置為控制電極。

根據本發明的一個方面，其中形成所述第一間隔層的步驟可以包括形成包含抗氧化材料的所述第一間隔層，并且其中去除所述第一間隔層的步驟包括蝕刻所述第一間隔層。

根據本發明的一個方面，其中形成所述第一間隔層的步驟可以包括形成氮化物間隔層。

根據本發明的一個方面，還包括在所述柵極電介質層與所述第一間隔層之間形成第二間隔層的步驟。

根據本發明的一個方面，其中形成所述第二間隔層的步驟包括形成 結晶半導體間隔層。

根據本發明的一個方面，其中形成所述第二電介質層的步驟可以包括使用局部氧化來形成所述第二電介質層。

根據本發明的一個方面，其中形成所述第一導電層的步驟可以包括使所述第一導電層凹進到所述第一電介質層的上表面之下的步驟。

根據本發明的一個方面，還可以包括以下步驟：在所述半導體材料區內形成第一摻雜區，其中所述第一摻雜區和溝槽是鄰接的，并且其中所述第一摻雜區具有第一導電類型；以及形成鄰接于所述第一摻雜區的第二摻雜區，其中所述第二摻雜區具有與所述第一導電類型相反的第二導電類型。

根據本發明的一個方面，還可以包括以下步驟：形成覆蓋于所述主表面上的第三電介質層；形成覆蓋于所述第三電介質層上的第四電介質層，其中所述第三和第四電介質層包括不同的材料，并且其中所述第三和第四電介質層在形成所述溝槽的步驟之前形成；以及在形成所述第二電介質層的步驟之后蝕刻以去除所述第一間隔層和所述第四電介質層。

根據本發明的一個方面，其中形成所述溝槽的步驟可以包括形成具有傾斜側壁的所述溝槽。