[發明專利]一種形成溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧的方法

無效

• 申請號: 201010218619.1
• 申請日: 2010-07-06
• 公開（公告）號: CN102013394A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 李鐵生
• 申請（專利權）人: 成都芯源系統有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/285;H01L29/40;H01L29/78
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 詹永斌;徐宏

技術領域

本發明涉及垂直型溝槽式MOSFET?（Vertical?Trench?MOSFET），更具體地講，本發明涉及形成垂直型溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧（Thick?bottom?oxide，TBO）的方法。

背景技術

垂直型溝槽式MOSFET具有高集成密度、大電流能力、低導通電阻和優良的關斷特性等優點。由于上述尺寸和性能的優勢，垂直型溝槽式功率MOSFET迅速得到廣泛應用。垂直型溝槽式MOSFET的電流以垂直方向流過襯底，柵極位于半導體襯底的溝槽內并通常通過填充多晶硅形成。?

眾所周知，在溝槽的底部形成底部厚氧是有多種優點的，可以提高擊穿電壓，降低柵極和漏極之間的電容。專利號為2007/0202650，題名為"Low?Voltage?Power?MOSFET?Device?and?Process?for?Its?Manufacturer"的美國專利公開了一種形成垂直型溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧的方法。該方法使用熱氧化（thermal?oxidation）工藝，在溝槽底部裸露的硅上生長二氧化硅層。其缺點是，熱氧化工藝增加了制程所需要的熱量。?

專利號2005/0236665，題名為"Trench?MIS?Device?Having?Implanted?Drain/Drift?Region?and?Thick?Bottom?Oxide?and?Process?for?Manufacturing?the?Same"?的美國專利公開了另外一種形成底部厚氧的方法。該方法使用熱生長（thermal?growth）或者傳統的化學氣相沉積（chemical?vapor?deposition）工藝形成底部厚氧，同時需要制作側壁間隔（side?spacer）。缺點是，該方法增加了制程所需要的熱量，并且不適合溝槽高寬比（aspect?ratio）較大的溝槽式MOSFET。?

發明內容

為解決上述問題，本發明給出了一種形成溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧的方法。

本發明給出的一種形成溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧的方法包括：在半導體襯底內形成溝槽；使用高密度等離子體化學氣相沉積工藝，在半導體襯底上表面、溝槽內和溝槽側壁生成二氧化硅；去除半導體襯底上表面的二氧化硅；以及去除溝槽側壁的二氧化硅。

根據本發明的實施例，本發明還包括一氮化層，所述氮化層形成于使用高密度等離子體化學氣相沉積工藝之前，所述氮化層作為化學機械拋光工藝的停止層。

本發明還給出一MOSFET溝槽，溝槽內有底部厚氧，所述MOSFET溝槽包括：?溝槽，所述溝槽位于半導體襯底內;?以及底部厚氧，位于溝槽底部，所述底部厚氧使用下述方法形成：使用高密度等離子體化學氣相沉積工藝，在半導體襯底上表面、溝槽內和溝槽側壁生成二氧化硅；去除半導體襯底上表面的二氧化硅；以及去除溝槽側壁的二氧化硅。

本發明還給出一種形成溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧的方法，該方法包括：在硅襯底上形成外延層，所述外延層與所述硅襯底具有相同導電類型；在所述外延層上形成硬掩膜板，使用所述硬掩膜定義溝槽區域；通過選擇性的刻蝕所述外延層和使用所述硬掩膜板，在所述外延層上形成溝槽；使用高密度等離子體化學氣相沉積工藝，在半導體襯底上表面、溝槽內和側壁生成二氧化硅；去除襯底上表面的二氧化硅；以及去除溝槽側壁的二氧化硅。

本發明還給出一種形成溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧的方法，該方法包括：在半導體襯底上形成外延層，所述外延層與所述半導體襯底具有相同導電類型；在外延層上形成硬掩膜，使用所述硬掩膜定義溝槽區域；通過選擇性的刻蝕所述外延層和使用所述硬掩膜，在所述外延層上形成溝槽；使用高密度等離子體化學氣相沉積工藝，在半導體襯底上表面、溝槽底部和溝槽側壁生成二氧化硅；去除溝槽側壁的二氧化硅；使用熱氧化工藝在溝槽側壁形成柵氧；沉積多晶硅層，直至溝槽被充分填滿；使用化學機械拋光工藝，直至去除硬掩膜上的多晶硅和二氧化硅；使用離子注入技術在外延層上注入離子，使得外延層的頂部部分與外延層導電類型相反。

本發明使用的高密度等離子體化學氣相沉積工藝發生于300攝氏度以下，熱預算較低，并可適合于制作溝槽高寬比更大的溝槽式MOSFET。

附圖說明

圖1-7示出根據本發明的一個實施例的垂直型溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧形成過程的襯底剖面圖；

圖8示出形成柵極和源極后的垂直型溝槽式MOSFET；

圖9-13示出根據本發明的另一實施例的垂直型溝槽式MOSFET溝槽底部厚氧形成過程的襯底剖面圖。

具體實施方式