CN113745337B - 一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法 - Google Patents

一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113745337B
CN113745337B CN202110811506.0A CN202110811506A CN113745337B CN 113745337 B CN113745337 B CN 113745337B CN 202110811506 A CN202110811506 A CN 202110811506A CN 113745337 B CN113745337 B CN 113745337B
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
etching
silicon nitride
gate
target depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110811506.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113745337A (zh
Inventor
孙健
其他发明人请求不公开姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Lipuxin Microelectronics Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Lipuxin Microelectronics Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Lipuxin Microelectronics Co ltd filed Critical Shenzhen Lipuxin Microelectronics Co ltd
Priority to CN202110811506.0A priority Critical patent/CN113745337B/zh
Publication of CN113745337A publication Critical patent/CN113745337A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113745337B publication Critical patent/CN113745337B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402Field plates
    • H01L29/407Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66734Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725Source or drain electrodes for field effect devices
    • H01L29/41766Source or drain electrodes for field effect devices with at least part of the source or drain electrode having contact below the semiconductor surface, e.g. the source or drain electrode formed at least partially in a groove or with inclusions of conductor inside the semiconductor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

本申请涉及一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,在外延层的沟槽侧壁生长屏蔽栅氧化层,然后填充屏蔽栅多晶硅,将屏蔽栅多晶硅回刻至第一目标深度;淀积目标厚度T的氮化硅层,以形成隔离屏蔽栅多晶硅和器件栅极的介质隔离层,氮化硅层回刻至外延层表面处;刻蚀屏蔽栅氧化层至第二目标深度,蚀刻氮化硅层至第一目标厚度K,使得氮化硅层上表面伸出屏蔽栅氧化层表面;生长栅氧化层,淀积栅极多晶硅,蚀刻栅极多晶硅至第三目标深度,以形成屏蔽栅沟槽MOSFET,本申请具有结构稳定、生产效率高、成本低等优点。

Description

一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法
技术领域
本申请涉及屏蔽栅沟槽MOSFET制造领域,具体涉及一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法。
背景技术
屏蔽栅沟槽MOSFET是目前最先进的功率MOSFET器件技术,具有比传统沟槽MOSFET更低的导通电阻、更快的开关速度等优点。在系统应用中拥有更低的导通损耗和更低的开关损耗,系统拥有更高的转换和传输效率。图1为屏蔽栅沟槽MOSFET元胞结构示意图;为了得到以上优点,如图1所示,屏蔽栅沟槽MOSFET引入屏蔽栅结构,屏蔽栅多晶硅110与器件栅极通过绝缘介质层隔离。屏蔽栅多晶硅110与器件栅极隔离工艺是屏蔽栅沟槽MOSFET制造关键工艺步骤。
现有常见屏蔽栅沟槽MOSFET的制造方法采用氧化层作为屏蔽栅多晶硅110与器件栅极隔离绝缘介质层,具体的说是采用高密度等离子体(HDP)氧化层作为屏蔽栅多晶硅110与器件栅极隔离绝缘介质层。同时保证产品特性一致性,引入了Stop-layer(停止层)氮化硅层,化学机械抛光(CMP)研磨晶圆表面HDP氧化层的片内均匀性,干法刻蚀或湿法刻蚀回刻HDP氧化层115和屏蔽栅氧化层108至目标深度时的目标深度的一致性。
该隔离技术存在如下缺点:
1)、使用高密度等离子体(HDP)氧化层作为屏蔽栅多晶硅110与器件栅极隔离绝缘介质层,需求HDP 填充较厚的厚度,一般大于10KÅ;由于高密度等离子体(HDP)工艺单片加工且加工时间长的特性,会导致该工艺步骤吞吐量较低,影响生产效率,增加生产成本;
2)、引入了Stop-layer(停止层)氮化硅层,沟槽106侧壁生长屏蔽栅氧化层108时,如果屏蔽栅氧化层108较厚(大于3KÅ),wafer表面存在“鸟嘴效应”,Stop-layer(停止层)氮化硅层有脱落风险,工艺稳定性待考验。
3)、沟槽蚀刻时采用ONO(Oxide/SiN /Oxide)膜层结构作为硬掩模层,加工工艺过程中产生缺陷多,良率受损。
4)、需使用加工成本较贵的化学机械抛光(CMP)工艺,制造成本大幅增加。
发明内容
本申请的目的在于克服现有技术的不足,提供一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,能解决现有屏蔽栅沟槽MOSFET隔离技术存在的诸多缺陷。
本申请的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,包括:
在外延层的沟槽侧壁生长屏蔽栅氧化层,然后填充屏蔽栅多晶硅,将所述屏蔽栅多晶硅回刻至第一目标深度;
淀积目标厚度T的氮化硅层,以形成隔离屏蔽栅多晶硅和器件栅极的介质隔离层,所述氮化硅层回刻至外延层表面处;
刻蚀所述屏蔽栅氧化层至第二目标深度,蚀刻所述氮化硅层至第一目标厚度K;
生长栅氧化层,淀积栅极多晶硅,蚀刻所述栅极多晶硅至第三目标深度,以形成所述屏蔽栅沟槽MOSFET。
区别于现有技术,本申请中利用目标厚度K的氮化硅层替代了传统工艺中的离子体(HDP)氧化层作为屏蔽栅多晶硅器件栅极隔离绝缘介质层,在满足相同的屏蔽要求指标下,氮化硅层所要求的厚度远远小于离子体(HDP)氧化层,使得氮化硅层的加工时间明显缩短,提高了该工艺步骤吞吐量,提高生产效率,降低了生产成本。
进一步的,还包括一个所述沟槽的加工方法,其步骤为:
在硅衬底上生长外延层,在外延层表面淀积沟槽刻蚀的硬掩模层,所述硬掩模层采用单层膜层结构;
加工出所述沟槽,然后通过湿法刻蚀刻掉硬掩模层。
本申请中,利用单层膜层结构作为硬掩模层,解决了现有技术中采用ONO(Oxide/SiN /Oxide)膜层结构作为硬掩模层,加工工艺过程中产生缺陷多,良率受损的问题,使用单层膜层结构作为硬掩模层的加工工艺更简单,能极大降低良率受损。
同时,由于采用的是单层膜层结构,当屏蔽栅氧化层较厚(大于3KÅ)时,即使wafer表面存在“鸟嘴效应”,氧化层也没有脱落风险,工艺稳定性得到增强。
进一步的,所述沟槽通过光刻或蚀刻工艺加工形成。
采用光刻或蚀刻工艺代替了传统加工成本较贵的化学机械抛光(CMP)工艺,进一步降低了制造成本。
进一步的,所述第一目标深度、第二目标深度、第三目标深度以外延层表面开始计算;
其中,第一目标深度为0.8~1.8um,第二目标深度为0.5um~1.5um,第三目标深度为0Å~3000Å。也就是第一目标深度、第二目标深度、第三目标深度依次减小,以满足工件指标需求。
进一步的,所述氮化硅层的目标厚度T为2000Å~5000Å。氮化硅层的目标厚度T是指覆盖在屏蔽栅氧化层表面的厚度。
进一步的,所述第一目标厚度K为2000Å~5000Å。
进一步的,所述第一目标深度、第二目标深度、第三目标深度以及第一目标厚度K均采用干法刻蚀或者湿法刻蚀得到。
优选的,第一目标深度-第一目标厚度K<第二目标深度,或者说第一目标深度-第一目标厚度K略小于第二目标深度,也就是满足氮化硅层表面伸出屏蔽栅氧化层表面,从而嵌入到栅极多晶硅中。区别于传统技术中,HDP氧化层和屏蔽栅氧化层为同种材质,本申请中使用的是不同材质的氮化硅层和屏蔽栅氧化层,其形成的隔离效果更佳,能够更好的形成隔离屏蔽栅多晶硅和栅极多晶硅的绝缘介质层。
进一步的,所述目标厚度T的氮化硅层采用化学气相淀积形成。
进一步的,蚀刻所述氮化硅层至第一目标厚度K之前,在所述沟槽侧壁生长保护氧化层,蚀刻所述氮化硅层至第一目标厚度K后蚀刻掉保护氧化层。
进一步的,所述以形成所述屏蔽栅沟槽MOSFET包括:
正面离子注入P型掺杂物,以形成P型本体区;
正面离子注入N型掺杂物,以形成源极;
隔离介质层淀积、接触孔刻蚀、源极金属层淀积回刻、钝化层淀积、漏极金属层淀积;
或;
正面离子注入N型掺杂物,以形成N型本体区;
正面离子注入P型掺杂物,以形成源极;
隔离介质层淀积、接触孔刻蚀、源极金属层淀积回刻、钝化层淀积、漏极金属层淀积。
本申请提供的屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,不仅适用于N型器件,同时还适用于P型器件,具有广泛是使用意义。
本申请的有益效果是:本申请兼容常规屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,无需增加光罩;沟槽蚀刻的硬掩模层采用单层膜层结构,工艺流程简单且加工工艺过程中产生缺陷少。采用氮化硅(SiN )作为屏蔽栅和器件栅极介质隔离层;巧妙引入介质隔离层氮化硅(SiN )112,使用常用且价格便宜的化学气相淀积工艺完成。生长保护氧化层,防止回刻蚀介质隔离层氮化硅(SiN )112时损伤硅表面,保证了工艺对器件电性能安全可靠;回刻蚀介质隔离层氮化硅层112至保留一定厚度K,满足隔离屏蔽栅和器件栅极要求;生长栅氧化层114,淀积栅极多晶硅118,然后回刻栅极多晶后,屏蔽栅多晶硅110和栅极多晶硅118被介质隔离层氮化硅(SiN )层112完美隔离开来;和传统的工艺相比较,本申请中,将传统工艺中的“HDP氧化层115”和屏蔽栅氧化层108形成的整体进行了分离制造,以形成氮化硅层112和屏蔽栅氧化层108,也就是利用不同材质的氮化硅层112去代替“HDP氧化层115”,在制备过程中,使得氮化硅层112“伸入”栅极多晶硅118中,从而形成了良好的屏蔽特性。
附图说明
图1为现有工艺制造的屏蔽栅沟槽MOSFET;
图2为本申请实施例中步骤1)的示意图;
图3为本申请实施例中步骤2)的示意图;
图4为本申请实施例中步骤3)的示意图;
图5为本申请实施例中步骤4)的示意图;
图6为本申请实施例中步骤5)的示意图;
图7为本申请实施例中步骤6)的示意图;
图8为本申请实施例中步骤7)的示意图;
图9为本申请实施例中步骤8)的示意图;
图10为本申请实施例中步骤9)的示意图;
附图标记说明:100、漏极金属层;104、外延层;106、沟槽;102、衬底;105、硬掩模层;110、屏蔽栅多晶硅;108、屏蔽栅氧化层;112、氮化硅层;118、栅极多晶硅;113、保护氧化层;114、栅氧化层;115、HDP氧化层;124、隔离介质层;126、接触孔;130、源极金属层;120、本体区;122、源极。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述本申请的技术方案,但本申请的保护范围不局限于以下所述。
在一些实施例中,一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,在外延层104的沟槽106侧壁生长屏蔽栅氧化层108,然后填充屏蔽栅多晶硅110,将屏蔽栅多晶硅110回刻至第一目标深度;
淀积目标厚度T的氮化硅层112,以形成隔离屏蔽栅多晶硅110和栅极多晶硅118的介质隔离层,氮化硅层112回刻至外延层表面处;
刻蚀屏蔽栅氧化层108至第二目标深度,蚀刻氮化硅层112至第一目标厚度K,使得氮化硅层112上表面伸出屏蔽栅氧化层108表面,也就是高出第二目标深度;其结构可参考图10所示,除图10所示的结构以外,氮化硅层112可以与第二目标深度齐平,或低于第二目标深度。
生长栅氧化层114,淀积栅极多晶硅118,蚀刻栅极多晶硅118至第三目标深度,以形成屏蔽栅沟槽MOSFET。
本实施例中的“以形成屏蔽栅沟槽MOSFET”是指在前述工艺的基础上,结合必要的工艺步骤形成最终的成品屏蔽栅沟槽MOSFET,这一部分可通过本领域的公知常识技术实现。
其更进一步的具体实施方式包括:
步骤1):在硅衬底102上生长外延层104,在外延层104表面淀积沟槽刻蚀的硬掩模层105;通过光刻,蚀刻工艺步骤,在外延层104中形成沟槽106,得到的半成品如图2所示。参考图2可以看出,在步骤1)所形成的结构中,外延层104生长在硅衬底102上,外延层104中心开槽形成一个U形的沟槽106,沟槽106底部靠近硅衬底102但未穿透外延层104,沟槽106两侧的外延层104表面仍覆盖有一层硬掩模层105,可见的,区别于现有技术的图1,本申请中的硬掩模层105是一个单层结构,而图1中的硬掩模层包括了氧化层一,氮化硅,氧化层二。
步骤2):通过湿法刻蚀刻掉硬掩模层105,硬掩模层105为单层膜结构,其本质是氧化硅,在沟槽106侧壁生长屏蔽栅氧化层108,然后填充屏蔽栅多晶硅110,干法刻蚀或者湿法刻蚀将屏蔽栅多晶硅110回刻至第一目标深度,得到的半成品如图3所示,由图3可以看出,在步骤2)得到的结构中,硬掩模层105已经被处理掉了,填充的屏蔽栅氧化层108覆盖在沟槽106侧壁以及外延层104的上表面,沟槽106在覆盖了屏蔽栅氧化层108后再填充屏蔽栅多晶硅110,使得屏蔽栅多晶硅110和外延层104之间被屏蔽栅氧化层108隔离,可见的,屏蔽栅多晶硅110的高度低于外延层104的表面一段距离,这个距离就是第一目标深度。
步骤3):采用化学气相淀淀积目标厚度T的氮化硅层112,以形成隔离屏蔽栅多晶硅110和器件栅极的介质隔离层,得到的半成品如图4所示,区别于图3,步骤3)以后得到的结构是形成了一个T形氮化硅层112,氮化硅层112填充在沟槽106内,且与屏蔽栅多晶硅110位于同轴,氮化硅层112位于屏蔽栅多晶硅110上方,将沟槽106填满并溢出,形成目标厚度T的氮化硅层112,其中,目标厚度T是指氮化硅层112覆盖在外延层104上表面的厚度。
步骤4):采用干法蚀刻或者湿法蚀刻氮化硅层112回刻至外延层104表面处,得到的半成品如图5所示,由图5可以看出,氮化硅层112蚀刻以后,消除了T形的上部,使得氮化硅层112顶部与外延层104表面齐平,由于屏蔽栅氧化层108覆盖在外延层104的上表面,所以,屏蔽栅氧化层108的表面高度高出氮化硅层112顶部,使得氮化硅层112顶部与屏蔽栅氧化层108之间形成一段凹槽。
步骤5):采用干法蚀刻或者湿法刻蚀屏蔽栅氧化层108至第二目标深度,得到的半成品如图6所示,可见的,屏蔽栅氧化层108覆盖在外延层104表面的部分被完全蚀刻掉,沟槽106侧壁的屏蔽栅氧化层108也被蚀刻掉了一段,蚀刻后屏蔽栅氧化层108顶部高度高出屏蔽栅多晶硅110顶部而低于氮化硅层112顶部,也就是屏蔽栅氧化层108隔离了一段氮化硅层112和沟槽106侧壁,也就是屏蔽栅氧化层108由沟槽106开口处向下蚀刻出一段深度,这个深度即为第二目标深度。优选的,如图6所示,屏蔽栅氧化层108蚀刻后的表面形成弧线表面,而不是水平的表面,这使得后续工艺中淀积栅极多晶硅118所形成的稳定性更高,粘接强度更大。除这种弧线表面以外,蚀刻后的屏蔽栅氧化层108表面也可以是水平表面,或其他结构形式的表面,例如起伏不平的凹凸面等。
步骤6):采用干氧或者湿氧在第二目标深度所对应的沟槽106侧壁生长保护氧化层113,以保护在后续工艺步骤氮化硅层112回刻蚀时硅不会损伤,得到的半成品如图7所示,保护氧化层113将 上述第二目标深度的沟槽106侧壁完全覆盖,同时还将外延层104上表面,也就是沟槽106开口侧表面覆盖,以形成良好的保护层。
步骤7):采用干法蚀刻或者湿法蚀回刻蚀蚀刻氮化硅层112至保留第一目标厚度K,然后法蚀刻掉保护氧化层113,得到的半成品如图8所示,首先是蚀刻氮化硅层112至保留第一目标厚度K,蚀刻以后使得氮化硅层112顶部高度略高出屏蔽栅氧化层108表面高度,也就是氮化硅层112此时的深度是小于屏蔽栅氧化层108的第二目标深度,形成的这种高度落差不需要刻意形成,而是由于屏蔽栅氧化层108和氮化硅层112采用不同材质所形成的自然分离,使得两者的表面形成一个分离界限,这属于工艺的自然形成,氮化硅层112蚀刻完成以后,在将保护氧化层113完全蚀刻掉,露出所覆盖的沟槽106上部侧壁和外延层104上表面。
步骤8):在第二目标深度所对应的沟槽106侧壁以及外延层104表面生长栅氧化层114,氮化硅层112上方淀积栅极多晶硅118,蚀刻栅极多晶硅118至第三目标深度,得到成品如图9所示,结合图9和图7可以看出,栅氧化层114所覆盖的目标区域与保护氧化层113所覆盖的区域完全相同,且厚度也基本一致,栅氧化层114覆盖完以后,氮化硅层112上方的沟槽106内填充栅极多晶硅118,最后在对其进行蚀刻,使得栅极多晶硅118的顶部高度位于第三目标深度,由图9可以看出,这个第三目标深度仅低于外延层104表面很小的一段距离。
步骤9):注入掺杂物以形成对应的本体区120、源极122、漏极金属层100,并加工出源极金属层130、漏极金属层100,该工艺是结合了传统的工艺,主要是形成最终的成品,参考图10可以看出,形成的屏蔽栅沟槽MOSFET包括了本体区120、源极122、漏极金属层100、源极金属层130、漏极金属层100以及接触孔126、隔离介质层124,还包括未画出的钝化层等。
值得说明的是,以上步骤的顺序不代表本实施例或本申请方法的绝对顺序,其中部分步骤顺序是可以交换的。例如在步骤2)中“通过湿法刻蚀刻掉硬掩模层中的氧化层”,该步骤可以在其他步骤中进行也不影响整体的制备进程。
和传统的工艺相比较,本申请中,将传统工艺中的“HDP氧化层115”和屏蔽栅氧化层108形成的整体进行了分离制造,以形成氮化硅层112和屏蔽栅氧化层108,也就是利用不同材质的氮化硅层112去代替“HDP氧化层115”,在制备过程中,使得氮化硅层112“伸入”栅极多晶硅118中,从而形成了良好的稳定性,可解决传统工艺下氮化硅层容易脱落的问题。
本实施例所提供的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法主要特征为:步骤1)至步骤8),步骤1)硬掩模层105采用单层膜层结构即可,无需采用复杂的ONO(Oxide/SiN /Oxide)膜层结构;步骤3)巧妙引入用于隔离屏蔽栅多晶硅110和栅极多晶硅118(器件栅极)的介质隔离层氮化硅层112;步骤4)干法或者湿法回刻蚀介质隔离层氮化硅层112至外延层104表面;步骤5),干法或者湿法回刻蚀屏蔽栅氧化层108至一定深度,以形成器件沟道结构;步骤6),生长保护氧化层113,防止步骤7)回刻蚀介质隔离层氮化硅层112时损伤硅表面,保证了工艺对器件电性能安全可靠;步骤7)采用干法或者湿法蚀回刻蚀介质隔离层氮化硅层112至保留一定厚度K,满足隔离屏蔽栅和器件栅极要求;步骤8),生长栅氧化层114,淀积栅极多晶硅118,然后回刻栅极多晶硅118,后,屏蔽栅多晶硅110和器件栅极被介质隔离层氮化硅层112完美隔离开来,实现了屏蔽栅沟槽MOSFET关键的屏蔽栅和器件栅极的隔离工艺技术。
可选的,在一些实施例中,步骤9)的详细步骤为:
91):正面离子注入P型掺杂物,以形成P型本体区120;
92):正面离子注入N型掺杂物,以形成源极122;
93):隔离介质层124淀积、接触孔126刻蚀、源极金属层130淀积回刻、钝化层淀积、漏极金属层100淀积,如图9所示。
在另一些实施例中,步骤9)的详细步骤为:
91):正面离子注入N型掺杂物,以形成N型本体区120;
92):正面离子注入P型掺杂物,以形成源极122;
93):隔离介质层124淀积、接触孔126刻蚀、源极金属层130淀积回刻、钝化层淀积、漏极金属层100淀积。
以上两种实施方式分别用于制造N型屏蔽栅沟槽MOSFET和P型屏蔽栅沟槽MOSFET。
更为具体的,本申请或实施例中所提及的第一目标深度、第二目标深度、第三目标深度均以外延层104表面开始计算。其中,第一目标深度为0.8~1.8um,第二目标深度为0.5um~1.5um,第三目标深度为1000Å~3000Å。同时,氮化硅层112的目标厚度T为2000Å~5000Å。第一目标厚度K为2000Å~5000Å。这个厚度远远小于传统工艺中离子体(HDP)氧化层作为屏蔽栅多晶硅110与器件栅极隔离绝缘介质层的厚度,HDP 填充厚度一般大于10KÅ。为了更好体现这种关系,对单位Å进行换算,其中1Å=0.1纳米=0.0001微米,换言之,第三目标深度为0.1um~0.3um,目标厚度T为0.2um~0.5um,第一目标厚度K为0.2um~0.5um。
参考图10所示,在最终形成的成品屏蔽栅沟槽MOSFET中,可见的,由于作为介 质隔离层的氮化硅层112和屏蔽栅氧化层108的材料不同(现有工艺中介 质隔离层和屏蔽栅氧化层108均为同材质的氧化层),使得氮化硅层112和屏蔽栅氧化层108的上表面呈现出一定的分离状态,就相当于氮化硅层112凸出或伸出屏蔽栅氧化层108所在表面一部分,当填充淀积栅极多晶硅118后,可见的,相当于氮化硅层112有一部分嵌入到栅极多晶硅118内,这种结构使得氮化硅层112和屏蔽栅氧化层108具有更好的隔离特性,使得屏蔽栅多晶硅110和器件栅极(栅极多晶硅118)被介质隔离层(氮化硅层112)完美隔离开来,实现了屏蔽栅沟槽MOSFET关键的屏蔽栅和器件栅极的隔离工艺技术。
除了图10所示展示的结构外,氮化硅层112的高度也可以是与屏蔽栅氧化层108齐平,也就是和第二目标深度齐平,或者,氮化硅层112的高度低于屏蔽栅氧化层108的高度,也就是氮化硅层112的深度比第二目标深度更深。
可选的,在一些实施例中,屏蔽栅氧化层108的厚度大于栅氧化层114的厚度。参考图9所示,可以看出,栅氧化层114像一层薄膜覆盖在对应的沟槽106侧壁,而屏蔽栅氧化层108的厚度远远大于栅氧化层114的厚度,相当于是一个隔离层,与氮化硅层112的目标厚度K极为接近,从图9也可以看出,屏蔽栅氧化层108+氮化硅层112相当于是形成了一个闭环结构将屏蔽栅多晶硅110包围在其中,从而将其与栅极多晶硅118完美隔离开来。
可选的,在一些实施例中,屏蔽栅氧化层108上表面呈弧形表面。参考图6所示,在进行屏蔽栅氧化层108回刻时,屏蔽栅氧化层108在蚀刻液的作用下自然而然的在蚀刻表面形成流水状的弧形,这种结构不是刻意为之,也就是不必追求屏蔽栅氧化层108蚀刻后表面保存水平,从而简化了工艺,可提高生产效率。
以上所述仅是本申请的优选实施方式,应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围,则都应在本申请所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,包括:
在外延层的沟槽侧壁生长屏蔽栅氧化层,然后填充屏蔽栅多晶硅,将所述屏蔽栅多晶硅回刻至第一目标深度;
淀积目标厚度T的氮化硅层,以形成隔离屏蔽栅多晶硅和器件栅极的介质隔离层,所述氮化硅层回刻至外延层表面处;
刻蚀所述屏蔽栅氧化层至第二目标深度,蚀刻所述氮化硅层至第一目标厚度K,使得所述氮化硅层与所述第二目标深度齐平;
生长栅氧化层,淀积栅极多晶硅,蚀刻所述栅极多晶硅至第三目标深度,以形成所述屏蔽栅沟槽MOSFET。
2.根据权利要求1所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,还包括一个所述沟槽的加工方法,其步骤为:
在硅衬底上生长外延层,在外延层表面淀积沟槽刻蚀的硬掩模层,所述硬掩模层采用单层膜层结构;
加工出所述沟槽,然后通过湿法刻蚀刻掉硬掩模层。
3.根据权利要求1所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述沟槽通过光刻或蚀刻工艺加工形成。
4.根据权利要求1所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述第一目标深度、第二目标深度、第三目标深度以外延层表面开始计算;
其中,第一目标深度为0.8~1.8um,第二目标深度为0.5um~1.5um,第三目标深度为0Å~3000Å。
5.根据权利要求4所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述氮化硅层的目标厚度T为2000Å~5000Å。
6.根据权利要求5所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述第一目标厚度K为2000Å~5000Å。
7.根据权利要求1-6任一项所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述第一目标深度、第二目标深度、第三目标深度以及第一目标厚度K均采用干法刻蚀或者湿法刻蚀得到。
8.根据权利要求7所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述目标厚度T的氮化硅层采用化学气相淀积形成。
9.根据权利要求1所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,蚀刻所述氮化硅层至第一目标厚度K之前,在所述沟槽侧壁生长保护氧化层,蚀刻所述氮化硅层至第一目标厚度K后蚀刻掉保护氧化层。
10.根据权利要求1所述的一种屏蔽栅沟槽MOSFET制造方法,其特征在于,所述以形成所述屏蔽栅沟槽MOSFET包括:
正面离子注入P型掺杂物,以形成P型本体区;
正面离子注入N型掺杂物,以形成源极;
隔离介质层淀积、接触孔刻蚀、源极金属层淀积回刻、钝化层淀积、漏极金属层淀积;
或;
正面离子注入N型掺杂物,以形成N型本体区;
正面离子注入P型掺杂物,以形成源极;
隔离介质层淀积、接触孔刻蚀、源极金属层淀积回刻、钝化层淀积、漏极金属层淀积。
CN202110811506.0A 2021-07-19 2021-07-19 一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法 Active CN113745337B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110811506.0A CN113745337B (zh) 2021-07-19 2021-07-19 一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110811506.0A CN113745337B (zh) 2021-07-19 2021-07-19 一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113745337A CN113745337A (zh) 2021-12-03
CN113745337B true CN113745337B (zh) 2022-11-11

Family

ID=78728735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110811506.0A Active CN113745337B (zh) 2021-07-19 2021-07-19 一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113745337B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116013776B (zh) * 2023-03-02 2023-09-15 绍兴中芯集成电路制造股份有限公司 屏蔽栅沟槽型晶体管的制备方法及屏蔽栅沟槽型晶体管
CN116565010A (zh) * 2023-04-10 2023-08-08 浙江广芯微电子有限公司 一种屏蔽栅沟槽型mos器件的制作方法
CN116565012A (zh) * 2023-07-12 2023-08-08 江西萨瑞半导体技术有限公司 一种sgt器件的工艺方法及sgt器件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572236A (zh) * 2008-03-03 2009-11-04 英飞凌科技奥地利有限公司 半导体器件及其形成方法
CN103632950A (zh) * 2012-08-20 2014-03-12 上海华虹宏力半导体制造有限公司 沟槽型双层栅mos中的多晶硅之间的氮化膜形成方法
CN107331620A (zh) * 2017-07-12 2017-11-07 西安龙腾新能源科技发展有限公司 低压超结mosfet栅极漏电改善方法
CN110310992A (zh) * 2018-03-27 2019-10-08 无锡华润上华科技有限公司 沟槽分离栅器件及其制造方法
CN111129157A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 无锡先瞳半导体科技有限公司 屏蔽栅功率mosfet器件及其制造方法
CN111933529A (zh) * 2020-10-13 2020-11-13 江苏长晶科技有限公司 一种沟槽型mosfet的制造方法及其结构

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107871787B (zh) * 2017-10-11 2021-10-12 矽力杰半导体技术(杭州)有限公司 一种制造沟槽mosfet的方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101572236A (zh) * 2008-03-03 2009-11-04 英飞凌科技奥地利有限公司 半导体器件及其形成方法
CN103632950A (zh) * 2012-08-20 2014-03-12 上海华虹宏力半导体制造有限公司 沟槽型双层栅mos中的多晶硅之间的氮化膜形成方法
CN107331620A (zh) * 2017-07-12 2017-11-07 西安龙腾新能源科技发展有限公司 低压超结mosfet栅极漏电改善方法
CN110310992A (zh) * 2018-03-27 2019-10-08 无锡华润上华科技有限公司 沟槽分离栅器件及其制造方法
CN111129157A (zh) * 2019-12-31 2020-05-08 无锡先瞳半导体科技有限公司 屏蔽栅功率mosfet器件及其制造方法
CN111933529A (zh) * 2020-10-13 2020-11-13 江苏长晶科技有限公司 一种沟槽型mosfet的制造方法及其结构

Also Published As

Publication number Publication date
CN113745337A (zh) 2021-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113745337B (zh) 一种屏蔽栅沟槽mosfet制造方法
TWI509809B (zh) 帶有自對準有源接觸的基於高密度溝槽的功率mosfet及其制備方法
TWI593108B (zh) 帶有保護遮罩氧化物的分裂柵溝槽功率金屬氧化物半導體場效應電晶體
US8373224B2 (en) Super-junction trench MOSFET with resurf stepped oxides and trenched contacts
TWI446416B (zh) 具有單遮罩預定閘極溝槽和接點溝槽的高密度溝槽金氧半場效電晶體
US20100015770A1 (en) Double gate manufactured with locos techniques
US20090085107A1 (en) Trench MOSFET with thick bottom oxide tub
CN102623501B (zh) 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
CN102569159B (zh) 高压半导体器件制造方法
US20090315103A1 (en) Trench mosfet with shallow trench for gate charge reduction
US7271048B2 (en) Method for manufacturing trench MOSFET
CN114744044A (zh) 一种三重保护栅氧化层的沟槽型碳化硅mosfet及其制备方法
CN113690143A (zh) 一种解决sgt-mosfet栅极多晶硅刻蚀穿通的工艺方法
TWI492380B (zh) 遮蔽閘極溝道金屬氧化物半導體場效應電晶體裝置及其製備方法
KR102295882B1 (ko) 깊은 트렌치 구조를 갖는 반도체 소자 및 그 제조방법
CN115274821A (zh) Sgt器件及工艺方法
CN215266310U (zh) 一种屏蔽栅沟槽结构、屏蔽栅沟槽mosfet
CN114023811A (zh) 屏蔽栅沟槽型mosfet器件及其制作方法
CN113517350A (zh) 一种低压屏蔽栅mosfet器件及其制作方法
KR100275484B1 (ko) 트렌치형 게이트 전극을 갖는 전력소자 제조방법
CN116487419B (zh) 半导体结构及其制备方法
CN116487418B (zh) 半导体结构及其制备方法
EP3627559B1 (en) A iii-v semiconductor device and a method for forming a iii-v semiconductor device comprising an edge termination structure
KR100419754B1 (ko) 반도체소자의 소자분리막 형성방법
KR100586547B1 (ko) 함몰형 게이트를 갖는 반도체 소자 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20220830

Address after: 518063 1201, Zhongjian building, No. 006, Keji South 12th Road, high tech Zone, Yuehai street, Nanshan District, Shenzhen, Guangdong Province

Applicant after: Shenzhen lipuxin Microelectronics Co.,Ltd.

Address before: No.66, Feilong Road, Suining economic and Technological Development Zone, Sichuan 629000

Applicant before: Sichuan Suining Lipuxin Microelectronic Co.,Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant