[發明專利]溝渠式金氧半導體元件的制作方法

無效

• 申請號: 200910005308.4
• 申請日: 2009-02-05
• 公開（公告）號: CN101800193A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 葉俊瑩
• 申請（專利權）人: 尼克森微電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/82
• 分類號: H01L21/82;H01L21/336;H01L21/28;H01L21/31;H01L21/265
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術領域

本發明是關于一種溝渠式金氧半導體元件的制作方法，尤其是一種低柵極 電荷的溝渠式金氧半導體元件的制作方法。

背景技術

相較于傳統的平面式金氧半導體元件，電流走向是沿著平行于基材表面的 走向，溝渠式金氧半導體(MOS)元件將柵極設置于溝槽內，改變金氧半導體元 件的信道位置，而使得金氧半導體元件的電流走向垂直于基材。藉此，可以縮 小元件的尺寸，提高元件的積極度，而有利于降低制作成本。常見的金氧半導 體元件包括金氧半導體場效應晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極晶體管(IGBT)等。

金氧半導體元件在運作過程中主要的能量損耗來源包括導通電阻造成的 導通損失，以及導因于柵極電荷的切換損失。隨著元件操作頻率的提高，切換 損失所占的比重也就越重。一般而言，可透過降低金氧半導體元件的柵極至漏 極的電容值(Cgd)以改善切換速度，降低切換損失。不過，為了降低金氧半導 體元件的柵極至漏極的電容值，往往會大幅增加金氧半導體元件的制程的復雜 度，而造成制作成本的提高。

因此，尋找一個簡單的制作方法，降低金氧半導體元件的柵極至漏極的電 容值，是本技術領域一個重要的課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種溝渠式金氧半導體元件的制作方法，可以降低 柵極至漏極的電容值以降低切換損失。

本發明的其它目的和優點可以從本發明所揭露的技術特征中得到進一步 的了解。

本發明的一實施例提供一種溝渠式金氧半導體元件的制作方法，包括下列 步驟：(a)提供一半導體底材；(b)制作多個柵極溝渠于此半導體底材內；(c) 制作多個側壁保護層(spacer)于柵極溝渠的側壁；(d)以這些側壁保護層為 掩膜，植入氧離子至柵極溝渠的底部；(e)生成一底部氧化層于柵極溝渠的底 面；(f)生成一柵極氧化層于柵極溝渠的側壁；以及(g)制作多個多晶硅柵極于 這些柵極溝渠內。

所述制作這些柵極溝渠于所述半導體底材內的步驟包括：

制作一圖案層于所述半導體底材上，定義出這些柵極溝渠；

透過所述圖案層蝕刻所述半導體底材，以形成這些柵極溝渠。

在制作所述側壁保護層之前，更包括移除所述圖案層。

制作所述側壁保護層的步驟包括：

沿著所述半導體底材的表面起伏，沉積一保護層；

利用非等向性蝕刻制程去除位于這些柵極溝渠底面的部分所述保護層，以 形成這些側壁保護層。

在生成所述底部氧化層的步驟前更包括移除所述側壁保護層，并且，所述 底部氧化層與所述柵極氧化層是同時生成。

生成所述底部氧化層的步驟是利用這些側壁保護層為掩膜，選擇性氧化裸 露于外的所述半導體底材，以生成該底部氧化層。

所述保護層是一氧化硅層或一氮化硅層。

本發明的另一實施例提供一種溝渠式金氧半導體元件的制作方法，包括下 列步驟：(a)提供一半導體底材；(b)制作多個柵極溝渠于半導體底材內；(c) 制作一犧牲氧化層(SAC?oxide)于半導體底材的裸露表面；(d)透過此犧牲氧 化層，植入氧離子至柵極溝渠的底部；(e)去除犧牲氧化層；(f)生成一底部氧 化層于柵極溝渠的底面；(g)生成一柵極氧化層于柵極溝渠的側壁；以及(h) 制作多個多晶硅柵極于這些柵極溝渠內。

制作這些柵極溝渠于所述半導體底材內的步驟包括：

制作一圖案層于所述半導體底材上，定義出這些柵極溝渠；

透過所述圖案層蝕刻所述半導體底材，以形成這些柵極溝渠。

在制作所述犧牲氧化層之前，更包括移除所述圖案層。

所述底部氧化層與所述柵極氧化層是同時生成。

所述離子植入步驟的植入方向大致垂直于所述柵極溝渠的底部。

在本發明的實施例中，透過制作側壁保護層或是直接利用犧牲氧化層的方 式，選擇性植入氧離子至柵極溝渠的底部，藉以改變形成于柵極溝渠的側壁與 底面的氧化層的厚度。因此，可以達到降低柵極至漏極的電容值(Cgd)的目的。 此外，側壁保護層并不需要額外的微影制程即可制作完成，并且，位于柵極溝 渠底面的底部氧化層與位于柵極溝渠側壁的柵極氧化層可以使用一道熱氧化 制程同時生成，因此，本發明可以有效簡化制程，降低制作成本。