KR102578494B1 - 반도체 전력 소자의 제조 방법 - Google Patents

반도체 전력 소자의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102578494B1
KR102578494B1 KR1020217043143A KR20217043143A KR102578494B1 KR 102578494 B1 KR102578494 B1 KR 102578494B1 KR 1020217043143 A KR1020217043143 A KR 1020217043143A KR 20217043143 A KR20217043143 A KR 20217043143A KR 102578494 B1 KR102578494 B1 KR 102578494B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
insulating layer
trench
forming
power device
etching
Prior art date
Application number
KR1020217043143A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20220054247A (ko
Inventor
웨이 리우
젠이 쉬
젠동 마오
신 왕
Original Assignee
수 조우 오리엔탈 세미컨덕터 콤퍼니 리미티드
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 수 조우 오리엔탈 세미컨덕터 콤퍼니 리미티드 filed Critical 수 조우 오리엔탈 세미컨덕터 콤퍼니 리미티드
Priority to KR1020237017512A priority Critical patent/KR102600345B1/ko
Publication of KR20220054247A publication Critical patent/KR20220054247A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102578494B1 publication Critical patent/KR102578494B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28035—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep 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
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66734—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with a step of recessing the gate electrode, e.g. to form a trench gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3083—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep 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
    • H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66325—Bipolar junction transistors [BJT] controlled by field-effect, e.g. insulated gate bipolar transistors [IGBT]
    • H01L29/66333—Vertical insulated gate bipolar transistors
    • H01L29/66348—Vertical insulated gate bipolar transistors with a recessed gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28114—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor characterised by the sectional shape, e.g. T, inverted-T
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/308—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks
    • H01L21/3083—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane
    • H01L21/3086—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching using masks characterised by their size, orientation, disposition, behaviour, shape, in horizontal or vertical plane characterised by the process involved to create the mask, e.g. lift-off masks, sidewalls, or to modify the mask, e.g. pre-treatment, post-treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor 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
    • H01L29/0684—Semiconductor 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
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H01L29/0696—Surface layout of cellular field-effect devices, e.g. multicellular DMOS transistors or IGBTs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/401—Multistep manufacturing processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/402—Field plates
    • H01L29/407—Recessed field plates, e.g. trench field plates, buried field plates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312—Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232—Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42356—Disposition, e.g. buried gate electrode
    • H01L29/4236—Disposition, e.g. buried gate electrode within a trench, e.g. trench gate electrode, groove gate electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep 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
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66712—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/66719—With a step of forming an insulating sidewall spacer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types 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
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
    • H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
    • H01L29/7395—Vertical transistors, e.g. vertical IGBT
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor 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
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types 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
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7802—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors
    • H01L29/7813—Vertical DMOS transistors, i.e. VDMOS transistors with trench gate electrode, e.g. UMOS transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

본 출원은 반도체 전력 소자 기술분야에 속하는 것으로, 반도체 전력 소자의 제조 방법을 개시하였으며, 해당 방법은, 제1 절연층, 제2 절연층 및 제3 절연층을 마스크로서 자체로 얼라인하여 n형 기판을 식각하고, n형 기판 내에 제2 트렌치를 형성하며, 제2 트렌치 내에 제4 절연층 및 게이트를 형성하는 것을 포함한다.

Description

반도체 전력 소자의 제조 방법
본 출원은 2020년 10월 20일에 중국특허청에 제출된 출원번호가 202011127631.1인 중국특허출원의 우선권을 주장하는 바, 해당 출원의 전부 내용은 참조로서 본 출원에 포함된다.
본 출원은 반도체 전력 소자 기술분야에 관한 것으로, 예를 들어, 반도체 전력 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
관련 기술에서의 반도체 전력 소자의 제조 방법은, 제공된 실리콘 기판 상에 하드 마스크층을 형성하고, 포토리소그래피 공정을 사용하여 트렌치의 위치를 정의한 후, 트렌치가 위치하는 부분의 하드 마스크층을 식각하여 제거하는 단계; 식각 후의 하드 마스크층을 마스크로서 실리콘 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계; 트렌치의 하단부 표면 및 측면을 커버하여 제1 유전체층을 형성하는 단계; 제1 다결정 실리콘층을 증착하며, 제1 다결정 실리콘층은 제1 유전체층이 형성된 트렌치를 완전히 충진하고 트렌치의 외부로 연장되는 단계; 다결정 실리콘을 에치백하여 트렌치 외부에 위치한 제1 다결정 실리콘층을 제거하는 단계-식각 후 남아있는 제1 다결정 실리콘층은 차폐형 게이트를 형성함-; 트렌치 측면의 실리콘과 제1 다결정 실리콘층을 자체 얼라인 경계로하여 제1 유전체층에 대해 자체 얼라인 식각을 진행하고, 자체 얼라인 식각을 통해 트렌치 상부에 위치한 제1 유전체층을 제거하고, 트렌치 하부에 위치한 제1 유전체층을 보류하는 단계-보류된 제1 유전체층은 추후에 형성되는 바디 영역의 하부에 위치됨-; 제1 유전체층이 제거된 후 트렌치의 상단부 영역의 내부 표면에 제4 절연층을 형성하는 단계-제4 절연층의 두께는 제1 유전층의 두께보다 얇음-; 제2 다결정 실리콘층을 증착하고, 제2 다결정 실리콘층은 제1 유전체층이 제거된 후 제4 절연층이 형성된 트렌치의 상단부 영역을 완전히 충진하는 단계; 다결정 실리콘 에치백을 수행하여 트렌치 외부에 위치한 제2 다결정 실리콘층을 제거하며, 식각 후 남아있는 제2 다결정 실리콘층은 다결정 실리콘 게이트를 형성하는 단계; 를 포함한다. 관련 기술 중의 반도체 전력 소자의 제조 방법은 다결정 실리콘 게이트의 품질을 보장하기 위해 충분한 두께의 제1 유전체층을 형성하여야 하나, 제1 유전체층의 두께는 트렌치 하부의 전하 공핍에 영향을 미쳐, 반도체 전력 소자의 내전압에 영향을 미치게 된다.
본 출원은 게이트 품질을 보장하는 조건하에 반도체 전력 소자의 내전압이 영향을 받지 않도록 할 수 있는 반도체 전력 소자의 제조 방법을 제공한다.
제1 측면에서, 본 출원은 반도체 전력 소자의 제조 방법을 제공하고, 해당 방법은,
n형 기판 상에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층을 식각하여 개구를 형성하는 단계;
상기 개구 내에 절연 사이드월을 형성하는 단계;
상기 제1 절연층과 상기 절연 사이드월을 마스크로서 상기 n형 기판을 식각하고, 상기 n형 기판 내에 제1 트렌치를 형성하는 단계;
상기 제1 트렌치 내에 제2 절연층과 차폐형 게이트를 형성하는 단계;
상기 차폐형 게이트의 표면에 제3 절연층을 형성하는 단계;
상기 절연 사이드월을 식각하여 제거하고, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층을 마스크로서 상기 n형 기판을 식각하며, 상기 n형 기판 내에 제2 트렌치를 형성하는 단계; 를 포함한다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법은,
상기 제2 트렌치 내에 제4 절연층과 게이트를 형성하는 단계-상기 게이트는 상기 제2 절연층을 통해 상기 차폐형 게이트와 격리됨-;
상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층을 식각하여 제거하는 단계;
상기 n형 기판 내에 p형 바디 영역을 형성하는 단계;
상기 p형 바디 영역 내에 n형 소스 영역을 형성하는 단계; 를 더 포함한다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법은,
상기 제1 절연층, 상기 제3 절연층 및 상기 제2 트렌치의 측벽 위치 측의 상기 제2 절연층을 식각하여 제거하는 단계;
상기 제2 트렌치 내에 제4 절연층과 게이트를 형성하는 단계-상기 게이트는 상기 제4 절연층을 통해 상기 차폐형 게이트와 격리됨-;
상기 n형 기판 내에 p형 바디 영역을 형성하는 단계;
상기 p형 바디 영역 내에 n형 소스 영역을 형성하는 단계; 를 더 포함한다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서, 상기 제1 절연층은 산화실리콘층을 포함한다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서 상기 제2 절연층은 산화실리콘층이다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서 상기 제3 절연층은 산화실리콘층이다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서 상기 절연 사이드월은 질화실리콘층이다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서 식각을 통해 상기 제2 트렌치를 형성할 때, 이방성 식각과 등방성 식각이 결합된 식각 방법을 사용한다.
선택적으로, 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서 상기 제2 트렌치의 깊이는 상기 제1 트렌치의 깊이보다 작다.
본 출원에서 제공하는 반도체 전력 소자의 제조 방법은, 한 번의 포토리소그래피 공정을 통해 제1 트렌치를 형성하고, 제1 절연층, 제2 절연층 및 제3 절연층을 마스크로서 자체로 얼라인하여 n형 기판을 식각하고, n형 기판 내에 제2 트렌치를 형성하며, 제2 트렌치 내에 제4 절연층과 게이트를 형성한다. 본 출원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서, 게이트의 형성 품질이 제2 절연층의 두께 제한을 받지 않으며, 게이트 품질을 보장하는 조건하에 제2 절연층의 두께를 감소하여, 반도체 전력 소자의 내전압이 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
도 1 내지 도 6은 본 출원에서 제공하는 반도체 전력 소자의 제조 방법의 하나의 실시예의 제조 공정 중 주요 구조의 단면 구조 개략도이다.
이하, 본 출원의 실시예 중의 도면을 결합하여, 본 출원의 기술방안을 완전하게 설명한다. 물론, 설명되는 실시예는 전부 실시예가 아닌 본 출원의 일부 실시예이다. 아울러, 본 출원의 구체적인 실시형태를 명확하게 설명하기 위해, 명세서에 첨부된 도면의 개략도에서는 본 출원에서 서술된 층 및 영역의 두께를 확대하였으며, 도시된 도면의 크기는 실제 사이즈를 나타내지 않는다.
도 1 내지 도 6은 본 출원에서 제공하는 반도체 전력 소자의 제조 방법의 하나의 실시예의 제조 공정 중 주요 구조의 단면 구조 개략도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제공된 n형 기판(20) 상에 제1 절연층(31)을 형성하고, n형 기판(20)은 일반적으로 n형 실리콘 기판이고, 제1 절연층(31)은 산화실리콘층을 포함하며, 예를 들어, 산화실리콘층 또는 산화실리콘층-질화실리콘층-산화실리콘층의 적층 구조일 수 있다. 포토리소그래피 공정을 통해 개구의 위치를 정의한 다음, 제1 절연층(31)을 식각하고, 제1 절연층(31)에 적어도 하나의 개구(40)를 형성하며, 개구(40)의 개수는 설계된 반도체 전력 소자의 규격에 의해 결정되며, 본 출원의 실시예에서는 예시적으로 2개의 개구(40) 만을 도시한다.
계속하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 절연층(31)의 개구 내에 절연 사이드월(insulating sidewall)(32)을 형성하고, 선택적으로 절연 사이드월(32)은 질화실리콘층이며, 예시적으로, 해당 공정은 다음의 내용을 포함한다. 먼저 한 층의 질화실리콘층을 증착한 후, 증착되어 형성된 질화실리콘층을 에치백하여, 자체로 얼라인하여 개구(40) 내의 측벽 위치 측에 절연 사이드월(32)을 형성한다. 절연 사이드월(32)을 형성한 후, 제1 절연층(31)과 절연 사이드월(32)을 마스크로서 n형 기판(20)을 식각하고, n형 기판(20) 내에 제1 트렌치(41)를 형성한다.
계속하여, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 트렌치 내에 제2 절연층(21)과 차폐형 게이트(22)를 형성하고, 선택적으로, 제2 절연층(21)은 산화실리콘층이며, 열산화 공정을 통해 형성된다. 차폐형 게이트(22)는 일반적으로 다결정 실리콘 게이트이고, 이를 형성하는 공정은 다음의 내용을 포함한다. 제2 절연층(21)을 형성한 후, 먼저 한 층의 다결정 실리콘을 증착하며, 이후 증착된 다결정 실리콘층을 에치백하고, 식각 후 남아있는 다결정 실리콘층은 차폐형 게이트(22)를 형성한다. 차폐형 게이트(22)를 형성한 후, 차폐형 게이트(22)의 표면에 제3 절연층(33)을 형성하고, 선택적으로 제3 절연층(33)은 산화실리콘층이며, 열산화 공정을 통해 형성된다. 이때 제3 절연층(33)과 제2 절연층(21)은 연결되며, 따라서, 제2 절연층(21)과 제3 절연층(33)은 차폐형 게이트(22)를 둘러싼다.
계속하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 절연 사이드월을 식각하여 제거하고, 제1 절연층(31), 제2 절연층(21) 및 제3 절연층(33)을 마스크로서 자체로 얼라인하여 n형 기판(20)을 식각하고, n형 기판(20) 내에 제2 트렌치(42)를 형성하며, 제2 트렌치(42)의 깊이는 제1 트렌치의 깊이보다 작다. 식각을 통해 제2 트렌치(42)를 형성할 때, 이방성 식각과 등방성 식각이 결합된 식각 방법을 사용할 수 있으며, 이로써 제2 트렌치(42)의 폭을 증가하여, 제2 트렌치(42)의 폭이 전에 형성된 절연 사이드월의 폭보다 크도록 함으로써, 이후에 형성되는 게이트의 폭을 증가하여, 게이트가 더 쉽게 유도되도록 할 수 있다.
주의해야 할 것은, 열산화 공정을 통해 제2 절연층(21)을 형성할 때, 제1 트렌치의 측벽 위치 측의 n형 기판(20)의 산화된 두께는 절연 사이드월의 두께보다 작도록 하여, 절연 사이드월을 식각하여 제거한 후 n형 기판(20)이 노출되도록 보장함으로써, n형 기판(20)을 식각하여 제2 트렌치(42)를 형성할 수 있도록 한다.
계속하여, 도 5에 도시된 바와 같이, 제2 트렌치 내에 제4 절연층(23)을 형성하고, 제4 절연층(23)은 일반적으로 산화실리콘층이며, 열산화 공정을 통해 형성된다. 이후, 제2 트렌치 내에 게이트(24)를 형성하며, 형성되는 공정은 다음의 내용을 포함한다. 먼저 한 층의 다결정 실리콘을 증착하며, 이후 증착된 다결정 실리콘층을 에치백하고, 식각한 후 남아있는 다결정 실리콘층은 게이트(24)를 형성하며, 게이트(24)는 제2 절연층(21)을 통해 차폐형 게이트(22)와 격리된다. 이후 제1 절연층과 제3 절연층을 식각하여 제거한다.
선택적으로, 제2 트렌치를 형성한 후, 먼저 제1 절연층, 제3 절연층 및 제2 트렌치의 측벽 위치 측의 제2 절연층(21)을 식각하여 제거하며, 이후 열산화 공정을 통해 제4 절연층(23)을 형성할 수 있다. 이때 차폐형 게이트(22)의 노출된 측벽에도 제4 절연층(23)이 형성되며, 게이트(24)를 형성한 후, 도 6에 도시된 바와 같이, 게이트(24)는 제4 절연층(23)을 통해 차폐형 게이트(22)와 격리된다. 이때 게이트(24)는 보다 큰 폭을 가지며, 따라서 외부 전극에 의해 보다 쉽게 유도될 수 있다.
계속하여, 상규적인 공정에 따라 n형 기판 내에 p형 바디 영역을 형성하고, p형 바디 영역 내에 n형 소스 영역을 형성하며, 이후 격리 유전체층 및 금속층 등을 형성하면, 반도체 전력 소자를 얻을 수 있다.
본 출원에서 제공하는 반도체 전력 소자의 제조 방법은, 한 번의 포토리소그래피 공정을 통해 제1 트렌치를 형성하고, 제1 트렌치 내에 차폐형 게이트 구조를 형성하며, 이후, 제1 절연층, 제2 절연층 및 제3 절연층을 마스크로서 자체로 얼라인하여 n형 기판을 식각하고, n형 기판 내에 제2 트렌치를 형성하며, 제2 트렌치 내에 제4 절연층과 게이트를 형성한다. 따라서, 본 원의 반도체 전력 소자의 제조 방법에서, 게이트는 제1 트렌치 양측의 제2 트렌치 내에 형성되고, 게이트의 형성 품질은 제2 절연층의 두께 제한을 받지 않으며, 게이트 품질을 보장하는 조건하에 제2 절연층의 두께를 감소하여, 반도체 전력 소자의 내전압이 영향을 받지 않도록 할 수 있다.
n형 기판 : 20 제2 절연층 : 21
차페형 게이트 : 22 제4 절연층 : 23
게이트 : 24 제1 절연층 : 31
절연사이드월 : 32 제3 절연층 : 33
제1 트렌치 : 41 제2 트렌치 : 42

Claims (9)

  1. n형 기판 상에 제1 절연층을 형성하고, 상기 제1 절연층을 식각하여 개구를 형성하는 단계;
    상기 개구 내에 절연 사이드월을 형성하는 단계;
    상기 제1 절연층과 상기 절연 사이드월을 마스크로서 상기 n형 기판을 식각하고, 상기 n형 기판 내에 제1 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 제1 트렌치 내에 제2 절연층과 차폐형 게이트를 형성하는 단계;
    상기 차폐형 게이트의 표면에 제3 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연 사이드월을 식각하여 제거하고, 상기 제1 절연층, 상기 제2 절연층 및 상기 제3 절연층을 마스크로서 상기 n형 기판을 식각하며, 상기 n형 기판 내에 제2 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 제2 트렌치 내에 제4 절연층과 게이트를 형성하는 단계-상기 게이트는 상기 제2 절연층을 통해 상기 차폐형 게이트와 격리됨-;
    상기 제1 절연층과 상기 제3 절연층을 식각하여 제거하는 단계;
    상기 n형 기판 내에 p형 바디 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 p형 바디 영역 내에 n형 소스 영역을 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 절연층은 산화실리콘층을 포함하는 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 절연층은 산화실리콘층인 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 절연층은 산화실리콘층인 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연 사이드월은 질화실리콘층인 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    식각을 통해 상기 제2 트렌치를 형성할 때, 이방성 식각 및 등방성 식각이 결합된 식각 방법을 사용하는 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 트렌치의 깊이는 상기 제1 트렌치의 깊이보다 작은 것을 특징으로 하는 반도체 전력 소자의 제조 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020217043143A 2020-10-20 2020-11-12 반도체 전력 소자의 제조 방법 KR102578494B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020237017512A KR102600345B1 (ko) 2020-10-20 2020-11-12 반도체 전력 소자의 제조 방법

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011127631.1A CN112271134B (zh) 2020-10-20 2020-10-20 半导体功率器件的制造方法
CN202011127631.1 2020-10-20
PCT/CN2020/128371 WO2022082902A1 (zh) 2020-10-20 2020-11-12 半导体功率器件的制造方法

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237017512A Division KR102600345B1 (ko) 2020-10-20 2020-11-12 반도체 전력 소자의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20220054247A KR20220054247A (ko) 2022-05-02
KR102578494B1 true KR102578494B1 (ko) 2023-09-13

Family

ID=74342288

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217043143A KR102578494B1 (ko) 2020-10-20 2020-11-12 반도체 전력 소자의 제조 방법
KR1020237017512A KR102600345B1 (ko) 2020-10-20 2020-11-12 반도체 전력 소자의 제조 방법

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237017512A KR102600345B1 (ko) 2020-10-20 2020-11-12 반도체 전력 소자의 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12015078B2 (ko)
JP (1) JP7313082B2 (ko)
KR (2) KR102578494B1 (ko)
CN (1) CN112271134B (ko)
DE (1) DE112020002907T5 (ko)
WO (1) WO2022082902A1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115775830B (zh) * 2022-11-29 2023-07-21 上海功成半导体科技有限公司 屏蔽栅功率器件及其制备方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070145460A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Dongbu Electronics Co., Ltd. Flash memory device and method of manufacturing the same

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2641781B2 (ja) * 1990-02-23 1997-08-20 シャープ株式会社 半導体素子分離領域の形成方法
GB0327791D0 (en) 2003-11-29 2003-12-31 Koninkl Philips Electronics Nv Trench insulated gate field effect transistor
JP4903055B2 (ja) 2003-12-30 2012-03-21 フェアチャイルド・セミコンダクター・コーポレーション パワー半導体デバイスおよびその製造方法
JP4817827B2 (ja) 2005-12-09 2011-11-16 株式会社東芝 半導体装置
US8618601B2 (en) * 2009-08-14 2013-12-31 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Shielded gate trench MOSFET with increased source-metal contact
US8093621B2 (en) 2008-12-23 2012-01-10 Power Integrations, Inc. VTS insulated gate bipolar transistor
US7824983B2 (en) * 2008-06-02 2010-11-02 Micron Technology, Inc. Methods of providing electrical isolation in semiconductor structures
US8252647B2 (en) * 2009-08-31 2012-08-28 Alpha & Omega Semiconductor Incorporated Fabrication of trench DMOS device having thick bottom shielding oxide
JP2011066303A (ja) * 2009-09-18 2011-03-31 Elpida Memory Inc 半導体装置の製造方法
US9054133B2 (en) 2011-09-21 2015-06-09 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. High voltage trench transistor
US8492226B2 (en) * 2011-09-21 2013-07-23 Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. Trench transistor
US8587054B2 (en) 2011-12-30 2013-11-19 Force Mos Technology Co., Ltd. Trench MOSFET with resurf stepped oxide and diffused drift region
US8558308B1 (en) * 2012-06-14 2013-10-15 Infineon Technologies Austria Ag Method of manufacturing a semiconductor device using a contact implant and a metallic recombination element and semiconductor
TW201440145A (zh) * 2013-04-09 2014-10-16 Anpec Electronics Corp 半導體功率元件的製作方法
JP6478316B2 (ja) 2014-11-10 2019-03-06 ローム株式会社 トレンチゲート構造を備えた半導体装置およびその製造方法
US9281368B1 (en) * 2014-12-12 2016-03-08 Alpha And Omega Semiconductor Incorporated Split-gate trench power MOSFET with protected shield oxide
CN104658901A (zh) * 2015-01-23 2015-05-27 无锡同方微电子有限公司 一种分裂栅型沟槽mosfet的制备方法
JP2016167519A (ja) 2015-03-09 2016-09-15 株式会社東芝 半導体装置
CN104779166B (zh) * 2015-04-04 2017-11-17 复旦大学 一种沟槽式分栅功率器件及其制造方法
CN104916544B (zh) * 2015-04-17 2017-09-05 苏州东微半导体有限公司 一种沟槽式分栅功率器件的制造方法
WO2017168734A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 新電元工業株式会社 半導体装置の製造方法及び半導体装置
CN109979823B (zh) * 2017-12-28 2022-07-12 深圳尚阳通科技有限公司 一种屏蔽栅功率器件及制造方法
CN110137249A (zh) * 2018-02-09 2019-08-16 苏州东微半导体有限公司 Igbt功率器件及其制造方法
JP6818712B2 (ja) 2018-03-22 2021-01-20 株式会社東芝 半導体装置
CN108767000B (zh) * 2018-08-16 2024-04-09 无锡新洁能股份有限公司 一种绝缘栅双极型半导体器件及其制造方法
CN111477550B (zh) * 2020-05-26 2022-11-18 上海华虹宏力半导体制造有限公司 一种功率半导体器件及其制作方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070145460A1 (en) * 2005-12-27 2007-06-28 Dongbu Electronics Co., Ltd. Flash memory device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
US12015078B2 (en) 2024-06-18
JP2023502811A (ja) 2023-01-26
KR20230085939A (ko) 2023-06-14
WO2022082902A1 (zh) 2022-04-28
CN112271134B (zh) 2021-10-22
US20230268420A1 (en) 2023-08-24
JP7313082B2 (ja) 2023-07-24
KR102600345B1 (ko) 2023-11-08
CN112271134A (zh) 2021-01-26
DE112020002907T5 (de) 2022-06-15
KR20220054247A (ko) 2022-05-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111883592A (zh) 屏蔽栅沟槽功率器件及其制造方法
WO2021134889A1 (zh) 沟槽栅mosfet功率半导体器件及其多晶硅填充方法和制造方法
JP2011071304A (ja) 半導体装置およびその製造方法
CN115206807A (zh) 一种中压屏蔽栅极沟槽mosfet器件的制备方法
KR102578494B1 (ko) 반도체 전력 소자의 제조 방법
CN111834463B (zh) 屏蔽栅沟槽mosfet及其制备方法、电子设备
TWI571959B (zh) 改善ｕｉｓ性能的溝槽式功率半導體器件及其製備方法
CN114023811B (zh) 屏蔽栅沟槽型mosfet器件及其制作方法
CN112509980B (zh) 具有屏蔽栅沟槽结构的半导体器件及其制造方法
KR100730466B1 (ko) 트렌치 트랜지스터 및 그의 제조 방법
WO2021103125A1 (zh) 半导体功率器件的制造方法及半导体功率器件
CN114999916A (zh) 一种屏蔽栅mosfet(sgt)的制作方法
CN111128703B (zh) Sgt器件的工艺方法
KR100275484B1 (ko) 트렌치형 게이트 전극을 갖는 전력소자 제조방법
KR102607110B1 (ko) 반도체 초접합 소자의 제조 방법
CN117637480B (zh) 一种屏蔽栅沟槽mosfet器件及其制作工艺
WO2022099786A1 (zh) 半导体功率器件的制造方法
CN112802751B (zh) 沟槽型功率器件的制备方法
CN113889408A (zh) 一种屏蔽栅型igbt器件的制造方法
CN117174649B (zh) 一种隔离结构及其制作方法
CN117497419A (zh) 具有自对准接触孔的沟槽mosfet的制造方法
TWI420578B (zh) 低閘極阻抗之溝槽式功率半導體結構及其製造方法
CN116959992A (zh) 双栅sgt半导体器件的制造方法
CN117116748A (zh) 半导体功率器件的制造方法及器件
CN116314299A (zh) 一种增强型终端的屏蔽栅mosfet器件

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant