[實用新型]半導體溝槽結構

有效

• 申請號: 201420106256.6
• 申請日: 2014-03-10
• 公開（公告）號: CN203733772U
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 楊彥濤;季鋒;江宇雷;趙金波;劉琛;桑雨果
• 申請（專利權）人: 杭州士蘭集成電路有限公司
• 主分類號: H01L21/762
• 分類號: H01L21/762
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 鄭瑋

技術領域

本實用新型涉及集成電路制造技術領域，特別涉及一種半導體溝槽結構。

背景技術

功率器件可分為功率集成電路（IC）器件和功率分立器件兩類，其中，功率分立器件又包括功率MOSFET、大功率晶體管和IGBT等器件。早期功率器件均是基于平面工藝生產，但隨著半導體技術的發展，小尺寸、大功率、高性能成了半導體器件發展的趨勢。但以平面工藝MOSFET器件為例，由于其本身體內JFET寄生電阻的限制，單個元胞的面積減小有限，這樣就使增加原胞密度變得很困難，不能使平面工藝MOSFET的導通電阻RDSON進一步減小。溝槽工藝由于將溝槽從水平變成垂直，消除了平面結構寄生JFET電阻的影響，使元胞尺寸大大縮小，在此基礎上增加元胞密度，提高單位面積芯片內溝道的總寬度，就可以使得器件在單位硅片上的溝道寬長比增大從而使電流增大、導通電阻下降以及相關參數得到優化，實現了更小尺寸的管芯擁有更大功率和高性能的目標。

溝槽工藝常用于制作柵極、隔離技術等，甚至用于超結工藝中的P、N型摻雜。在上述具體應用中，通常溝槽工藝均包括如下過程，結合圖1～圖5，傳統的溝槽工藝包括：

如圖1所示，提供襯底10，并在所述襯底10上淀積介質層11；通常的，所述襯底10為N型<100>晶向襯底。

如圖2所示，去除部分所述介質層11，形成第一窗口12。

接著，如圖3所示，刻蝕所述襯底10，去除介質層11，形成第二窗口13。在此過程中，將形成多個夾角，具體的，第二窗口13側壁和襯底上表面之間形成夾角θ1；第二窗口13側壁和第二窗口13底壁之間形成夾角θ2；第二窗口13底壁之間形成夾角θ3。通常的，夾角θ1的角度要求為90°～100°；夾角θ2和夾角θ3的角度均要求為鈍角，即大于90°。

接著，如圖4所示，在所述第二窗口13及襯底10表面進行修復層生長；接著去除生長的修復層，形成溝槽14。這層修復層通過對硅襯底執行氧化工藝而形成，其目的是修復刻蝕形成第二窗口13時對槽形貌的損傷，常用溫度為950℃～1000℃。由于襯底10是<100>晶向，而第二窗口13側壁是<011>晶向，根據半導體特性，<011>晶向生長氧化層的速率比<100>晶向要快。所以在相同的生長環境下，第二窗口13側壁的修復層生長較厚，從而導致第二窗口13側壁消耗硅的厚度多于襯底10上表面的厚度。由此，形成溝槽14后，將使得溝槽14側壁和襯底上表面的夾角變小，形成銳角夾角θ4，即溝槽14頂部出現了明顯的突起。

接著，如圖5所示，在所述溝槽14及襯底10表面進行氧化層15生長。根據半導體膜層在平坦處易于生長、在尖銳/突起處不易于生長的特性，從而在拐角位置d2、d4、d6的氧化層15厚度小于平面處d1、d3、d5氧化層15厚度。也就是說，所形成的氧化層15非常的不平坦，即所形成的氧化層15的質量不高。

已知的，氧化層的質量將影響到后續所形成的柵極、隔離結構或者PN結的質量。例如，在柵極的制作中，氧化層（在柵極中通常稱為柵氧層）的質量決定了MOSFET器件的開啟電壓、柵源耐壓等一系列基本參數，柵氧層的厚度均勻性是衡量柵氧耐壓的重要因素，如果柵氧層的厚度不均勻，當柵極施加電壓時，能量會先從柵氧層上厚度薄的區域擊穿，從而使器件失效，并存在可靠性風險。

因此，如何優化溝槽形貌，以得到質量更佳的氧化層，成了本領域技術人員亟待解決的技術難題。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種半導體溝槽結構，以解決現有的溝槽形貌較差、頂部具有明顯的突起，從而導致所形成的氧化層不平坦的問題。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種半導體溝槽結構，所述半導體溝槽結構包括：半導體襯底；所述半導體襯底中形成有溝槽，所述溝槽的轉折處均為圓弧形；所述溝槽及半導體襯底表面形成有氧化層。

可選的，在所述的半導體溝槽結構中，所述半導體襯底為N型<100>晶向的半導體襯底。

可選的，在所述的半導體溝槽結構中，所述溝槽的深度為0.1微米～50微米。

在本實用新型提供的半導體溝槽結構中，所述溝槽的轉折處均為圓弧形，即得到了形貌良好、圓滑的溝槽，從而能夠在此溝槽內得到厚度均勻的氧化層，改善了半導體器件的特性，保證半導體器件的穩定性和可靠性。

附圖說明

圖1～圖5是傳統的形成半導體溝槽結構的剖面示意圖；

圖6是本實用新型實施例的半導體溝槽結構的形成方法的流程示意圖；