[發明專利]應用于溝槽型MOS器件的溝槽柵及其制備方法在審

申請號：	201310291537.3	申請日：	2013-07-11
公開（公告）號：	CN104282543A	公開（公告）日：	2015-01-14
發明（設計）人：	郭曉波;胡榮星	申請（專利權）人：	上海華虹宏力半導體制造有限公司
主分類號：	H01L21/28	分類號：	H01L21/28;H01L29/423
代理公司：	上海浦一知識產權代理有限公司 31211	代理人：	王函
地址：	201203 上海市浦東***	國省代碼：	上海;31
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摘要：
搜索關鍵詞：	應用于溝槽 mos 器件及其制備方法
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【說明書】：

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造工藝，尤其涉及一種應用于溝槽型MOS器件的溝槽柵及其制備方法。

背景技術

傳統的平面型MOS(金屬氧化物半導體)器件中，其MOS晶體管的源極、柵極和漏極都位于硅片的水平面上，不僅占用的面積大，而且導通電阻和功耗也較大，無法滿足功率器件小型化和低功耗化的要求。而溝槽型MOS器件巧妙地將晶體管的柵極形成于垂直于硅片表面的溝槽內，從而使導通通道轉移到硅片的縱向方向，這樣做有三個優點：(1)縮小器件面積，進一步提高器件集成密度，(2)有效降低了導通電阻和功耗，(3)基本消除了空穴在P阱的橫向流動，有效地抑制了pnpn閂鎖效應(pnpn閂鎖效應是指當器件的工作電流比閂鎖臨界電流大時，器件的寄生pnpn管會導通，而此時實際控制器件的MOS管可能還沒導通，因此就無法由外電路通過MOS管來控制器件的關斷)。因此溝槽型MOS器件被普遍應用于功率器件。

在溝槽型MOS器件制造工藝中，晶體管的柵極在溝槽內部形成，用來控制MOS器件的開與關，因此溝槽柵的制作是非常關鍵和重要的工藝，圖1是傳統溝槽柵的結構，其制備工藝主要包括以下步驟：(1)在需要制作溝槽柵的硅基片100上經由光刻和刻蝕的方法形成溝槽400；(2)使用濕法清洗或犧牲氧化的方法去除溝槽表面的缺陷和雜質；(3)柵氧化層201的生長；(4)多晶硅700的填充；(5)經由光刻和刻蝕的方法形成最終所需的由多晶硅700和柵氧化層201組成的溝槽柵結構。在上述方法中，因為步驟(1)所形成的溝槽頂角404很尖銳(90°直角)，電荷容易在此累積并形成較密集的電場(尖端放電)，在施加同樣的外部電壓的情況下，容易在溝槽頂角404處發生電擊穿(Break?down)而形成漏電，而在溝槽的側壁和底部因為沒有電場的累積而不容易發生擊穿，因此溝槽頂角404處的擊穿電壓(BV:Breakdown?Voltage)通常都會小于溝槽的側壁和底部的擊穿電壓，這個較小的擊穿電壓也決定了整個器件的擊穿電壓。因此在傳統工藝中，往往因為在尖銳的溝槽頂角404處容易發生電擊穿而降低了整個器件的擊穿電壓。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供一種應用于溝槽型MOS器件的溝槽柵及其制備方法，通過兩次熱氧化法來圓滑溝槽的頂角，以解決傳統溝槽柵結構中因尖銳溝槽頂角而導致的擊穿電壓降低的問題，提高整個器件最終的擊穿電壓。

為解決上述技術問題，本發明提供一種應用于溝槽型MOS器件的溝槽柵的制備方法，包括以下步驟：

(1)在需要制作溝槽柵的硅基片上依次生長第一柵氧化層和氮化硅層；

(2)依次刻蝕氮化硅層和第一柵氧化層以形成溝槽開口；

(3)使用熱氧化法在溝槽開口處生長一二氧化硅層，形成圓滑后的溝槽頂角；

(4)以溝槽表面剩余的氮化硅層為刻蝕掩模，刻蝕去除溝槽開口處的二氧化硅層；

(5)以溝槽表面剩余的氮化硅層為刻蝕掩模，刻蝕硅基片，形成溝槽；

(6)使用熱氧化法在溝槽側壁和圓滑后的溝槽頂角處生長第二柵氧化層，獲得再次圓滑后的溝槽頂角；

(7)使用濕法刻蝕法去除溝槽表面剩余的氮化硅層；

(8)使用化學氣相淀積方法在溝槽內填充多晶硅；

(9)經由光刻和刻蝕的方法形成最終所需的由多晶硅、第一柵氧化層和第二柵氧化層組成的具有圓滑頂角的溝槽柵結構。