[發明專利]溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法

無效

• 申請號: 200910201964.1
• 申請日: 2009-12-18
• 公開（公告）號: CN102103996A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: 金勤海;叢茂杰;劉麗艷
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 張驥

技術領域

本發明涉及一種溝槽MOS器件的制備方法，具體涉及一種溝槽的制備方法。

背景技術

在溝槽型功率MOS器件的制備過程中，硅溝槽刻蝕工藝是對于溝槽型功率MOS器件非常重要，其中溝槽的側壁和底部的形貌直接影響到溝槽型功率MOS器件的電特性和可靠性。圖1所示為典型側壁垂直型溝槽結構，其溝槽側壁垂直于水平面，這種結構的優點是溝槽側壁作為MOS器件的溝道擁有較高的載流子遷移率；而這種結構的缺點是不利于導電材料或介質填充，導電材料或介質填充到溝槽內容易出現縫隙或空洞。圖2所示為典型側壁傾斜型溝槽結構，其側壁于水平面成80度到89度夾角，該種結構的優點是有利于導電材料或介質填充，導電材料或介質填充到溝槽內不容易出現縫隙或空洞；缺點是側壁作為MOS器件的溝道載流子遷移率低。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，它可以提高所制備的溝槽MOS器件的性能。

為解決上述技術問題，本發明溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，包括如下步驟：

1)先刻蝕出預設溝槽深度的一部分，該部分溝槽深度為預設溝槽深度的十分之一至二分之一，采用刻蝕后使該部分溝槽側壁垂直于水平面的工藝條件；

2)在所刻出的溝槽內壁生長氧化層；

3)而后淀積介質層來填充所刻出的溝槽；

4)回刻所述溝槽內的介質層，至所述硅平面上至少還有100埃厚的介質層，并在所示溝槽側壁形成介質側墻；

5)接著采用使所刻蝕的溝槽側壁傾斜的工藝條件，刻蝕襯底以形成完整的溝槽，同時將步驟四中形成的介質側墻去除，最終形成上段垂直下段傾斜的溝槽形貌。

本發明的溝槽制備方法，得到的溝槽可分為上下兩段：上段溝槽側壁垂直于水平面，下段溝槽側壁為傾斜，下段溝槽的開口從上到下逐漸減小，這種溝槽結構即保證了MOS器件溝道部分高電子遷移率又解決了溝槽內導電材料或介質填充難的問題。上段溝槽側壁垂直于水平面，具有高載流子遷移率，上段溝槽側壁的一部分做為溝槽型功率MOS器件的溝道。下段溝槽側壁傾斜，溝槽的開口從上到下逐漸減小，這種形貌有利于導電材料或介質填充，使導電材料或介質材料填充后不會有縫隙或者空洞。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1為現有的一種溝槽結構示意圖；

圖2為現有的另一種溝槽結構示意圖；

圖3為采用本發明的方法所制備的溝槽結構示意圖；

圖4為本發明的流程示意圖；

圖5至圖8為與本發明的方法步驟相應的結構示意圖；

圖9為采用本發明的方法所制備的溝槽的應用實例。

具體實施方式

本發明的溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，包括如下步驟(見圖4)：

1)在有硬掩膜層(通常為氧化硅)的襯底里，先刻蝕出預設溝槽深度的一部分(約為總溝槽深度的十分之一到二分之一)，采用刻蝕后使該部分溝槽側壁垂直于水平面的工藝條件(見圖5)。具體可為采用SF₆、O₂、CF₄作為刻蝕氣體(SF₆的流量為80～150毫升/分，O₂的流量為90～150毫升/分，CF₄的流量為20～50毫升/分)，使刻蝕過程中產生的聚合物較少。刻蝕腔內的壓力為20～50毫托，刻蝕采用雙功率源設備，其中偏置功率設置為125～150瓦，源功率設置為600～900瓦。刻蝕腔內的壓力優選為30毫托，偏置功率優選為135瓦，源功率優選為750瓦。

2)在所刻出的溝槽內壁生長氧化層(見圖6)；

3)而后淀積介質層來填充所刻出的溝槽(見圖7)，可用的介質為氧化硅或氮化硅；

4)回刻所述溝槽內的介質層，至所述硅平面上至少還剩100埃厚的氧化層，并在所示溝槽側壁形成介質側墻(見圖8)；