[发明专利]具有单掩膜预定栅极沟槽和触点沟槽的高密度沟槽金属氧化物半导体场效应管

权利要求书

1.一种在沟槽金属氧化物半导体场效应管器件中制备垂直栅极和栅极触点的方法，其特征在于，包含以下步骤：

a)在带有有源单元的半导体衬底表面上，形成一个硬掩膜层；

b)在硬掩膜层上涂敷沟槽掩膜，其中沟槽掩膜在有源单元上定义出本体触点沟槽和栅极沟槽；

c)在半导体衬底中，按照第一预定深度，同时刻蚀本体触点沟槽和栅极沟槽；

d)在硬掩膜层上方，涂敷第一栅极沟槽掩膜，栅极沟槽掩膜在本体触点沟槽处没有开口，在栅极沟槽处有开口，其中开口宽度比对应沟槽的宽度更宽。

e)在半导体衬底中，按照第二预定深度，更深地刻蚀栅极沟槽，而不刻蚀本体触点沟槽；并且

f)在栅极沟槽中形成导电材料，以便形成一个栅极。

2.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述的步骤a)中的硬掩膜层为一个氧化物层。

3.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的半导体衬底的刻蚀速度与硬掩膜层的刻蚀速度比，在30∶1至40∶1之间。

4.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，在所述的步骤e)之后，还包含，在栅极沟槽的底部形成一个厚底部绝缘层。

5.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的步骤f)包含：

在本体触点沟槽和栅极沟槽的底部，刻蚀圆孔；

在本体触点沟槽和栅极沟槽的底部和侧壁上，形成一个栅极绝缘层；

用导电材料，至少部分填充本体触点沟槽和栅极沟槽；以及

将导电材料回刻至目标深度。

6.如权利要求5中所述的方法，其特征在于，在所述步骤f)之后，还包含：

在硬掩膜层上方，涂敷第二个栅极沟槽掩膜，并且栅极沟槽掩膜在栅极沟槽处带有开口；

通过开口，向栅极沟槽中的导电材料部分、以及未被导电材料覆盖的部分栅极沟槽的侧壁中，植入掺杂物；

除去第二栅极沟槽掩膜；

除去硬掩膜层；

从本体触点沟槽、以及未用导电材料填充的部分栅极沟槽的侧壁上，除去栅极绝缘材料；

用绝缘材料填充本体触点沟槽和栅极沟槽；以及

对绝缘材料进行回刻，直至遇到半导体衬底表面时停止。

7.如权利要求6中所述的方法，其特征在于，所述的掺杂物是以一个斜角植入的。

8.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，还包含以下步骤：

g)在半导体衬底的一部分表面上，形成一个本体区；以及

h)在有源单元中的本体区的一部分表面中，形成一个源极区。

9.如权利要求8中所述的方法，其特征在于，所述的步骤g)包含：

在半导体衬底表面上沉积一个绝缘层垫；

通过绝缘层垫，将掺杂物植入到表面中，以便在一部分半导体衬底中形成一个本体区；以及

将衬底加热至一定温度，以便对掺杂物进行扩散。

10.如权利要求8中所述的方法，其特征在于，还包含以下步骤：

i)在有源区上方形成一个金属层，同源极和形成在本体触点沟槽中的本体触点形成电接触。

11.如权利要求8中所述的方法，其特征在于，还包含：

在有源单元处的半导体衬底表面上涂敷一个接触掩膜，其中接触掩膜在本体触点沟槽处有个开口，开口的宽度比本体触点沟槽的宽度更宽；

在本体触点沟槽的底面附近的本体区表面处，植入掺杂物，形成本体接触区；

除去接触光掩膜；

在本体触点沟槽中沉积导电材料，并对导电材料进行回刻；

在有源单元处的半导体衬底表面上沉积一个金属层。

12.如权利要求1中所述的方法，其特征在于，所述的栅极沟槽和本体触点沟槽被分隔开，间距小于0.3微米。