[发明专利]用于制造半导体元件的方法及场效应半导体元件

说明书

技术领域

本发明的实施例涉及用于制造具有沟槽接触的半导体元件的方法，这些沟槽接触是自对准的以对栅极电极进行开槽，特别地涉及具有布置在栅极电极下方的场电极的半导体晶体管，并且涉及相关的半导体元件。

背景技术

半导体晶体管、特别是诸如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）或者绝缘栅双极晶体管（IGBT）的场效应控制开关装置已经用于各种应用，包括但不限于，用作电源和电源转换器、电动汽车、空调、以及甚至立体音响系统中的开关。特别是对于能够切换大电流和/或在较高电压下工作的功率器件，低开关损耗常常是期望的。为了减小开关损耗，正在进行减小功率器件的相邻单位单元（unit cell）之间的距离的研发。例如，可以使用自对准技术减小沟槽栅极电极和与晶体管的源极区域和本体区域的接触之间的横向距离。但是，这典型地要求与源极金属的氧化物绝缘必须布置在沟槽中，导致更大的工艺变化。为了补偿这些变化，可以增加沟槽的竖直深度。但是这导致较高的电容。因此，开关损耗可能增加。

因此，需要提供改进的用于形成半导体元件的自对准接触的方法。

发明内容

根据用于制造半导体元件的方法的一个实施例，该方法包括：提供具有半导体本体的半导体器件，该半导体本体具有第一表面并且由延伸到第一表面的第一半导体材料构成。至少一个沟槽从第一表面延伸到半导体本体中并且包括导电区域，该导电区域与半导体本体绝缘并且布置在第一表面下方。该方法还包括：在第一表面上形成具有凹槽的第二绝缘层，该凹槽在投影到第一表面上时与导电区域重叠，在凹槽中形成掩模区域，以及将第二绝缘层选择性地蚀刻至掩模区域和半导体本体，以使半导体本体在第一表面处露出，在第一表面上沉积第三绝缘层，并且将第三绝缘层蚀刻成使得半导体本体的邻近至少一个沟槽布置的半导体台面在第一表面处露出。

根据用于制造半导体元件的方法的一个实施例，该方法包括：提供具有半导体本体的半导体器件，该半导体本体具有第一表面并且由延伸到第一表面的第一半导体材料构成。至少一个沟槽从第一表面延伸到半导体本体中并且包括栅极电极，该栅极电极与半导体本体绝缘并且布置在第一表面下方。该方法还包括：在第一表面上并且在栅极电极上沉积绝缘层，使得该绝缘层具有凹槽，该凹槽在投影到第一表面上时完全地布置在至少一个沟槽内。用非结晶形式的第一半导体材料填充凹槽，以形成掩模区域。

根据用于制造半导体元件的方法的一个实施例，该方法包括：提供具有半导体本体的半导体器件，该半导体本体具有第一表面并且由延伸到第一表面的第一半导体材料构成。至少一个沟槽从第一表面延伸到半导体本体中并且包括栅极电极，该栅极电极与半导体本体绝缘并且布置在第一表面下方。该方法还包括：在第一表面上并且在栅极电极上沉积绝缘层，使得绝缘层具有凹槽，该凹槽在投影到第一表面上时完全地布置在至少一个沟槽内。沉积在绝缘层上电介质材料，并且使用绝缘层作为蚀刻停止件进行等离子蚀刻。

根据场效应半导体元件的一个实施例，该场效应半导体元件包括半导体本体，该半导体本体具有定义竖直方向的第一表面和从第一表面延伸到半导体本体中的至少一个沟槽。至少一个沟槽包括位于第一表面下方并且与半导体本体绝缘的栅极电极。第一金属化结构（metallization）设置在第一表面上并且与半导体本体电接触。绝缘结构布置在栅极电极和第一金属化结构之间。绝缘结构包括氧化硅层，该氧化硅层邻接栅极电极的上表面、在第一表面上方延伸并且包括凹槽，当从上方观看时，该凹槽完全地布置在栅极电极内。绝缘结构还包括布置在凹槽中并且介于氧化硅层和第一金属化结构之间的氮化硅区域。

在阅读以下的详细描述并查看附图之后，本领域技术人员将认识到额外的特征和优点。

附图说明

图中的元件并非一定按比例，而是将重点放在说明本发明的原理上。而且，在图中，相同的参考标号指代相应的部件。在图中：

图1至图8示出了在根据实施例的方法的方法步骤期间穿过半导体器件的竖直横截面；以及

图9至图15示出了在根据另外的实施例的方法的方法步骤期间穿过半导体器件的竖直横截面。

具体实施方式