[發明專利]具有厚底部屏蔽氧化物的溝槽DMOS器件的制備

有效

• 申請號: 201510095207.6
• 申請日: 2010-08-27
• 公開（公告）號: CN104701183B
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 李亦衡;戴嵩山;常虹;陳軍
• 申請（專利權）人: 萬國半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 吳俊

本發明涉及提出了一種半導體器件的制備方法。器件的制備方法包括：在半導體層中制備；用絕緣材料填充溝槽；除去所選的部分絕緣材料，留下在溝槽底部的一部分絕緣材料；在剩余部分溝槽的一個或多個側壁上，制備一個或多個隔片；使用一個或多個隔片作為掩膜，各向異性地刻蝕溝槽底部的絕緣材料，以便在絕緣物中形成溝槽；除去隔片；并用導電材料填充絕緣物中的溝槽。還可選擇，在溝槽的側壁和底部，形成一個氧化物?氮化物?氧化物(ONO)結構，并在沒有被ONO結構占用的部分溝槽中，形成一個或多個導電結構。

技術領域

本發明主要涉及一種溝槽DMOS的制備方法，更確切地說，是一種帶有可變厚度的柵極氧化物的溝槽DMOS的制備方法。

背景技術

DMOS(雙擴散MOS)晶體管是一種MOSFET(金屬氧化物半導體場效應管)，利用兩個順序擴散階梯，校準到一個公共邊上，構成晶體管的通道區。DMOS晶體管通常是高電壓、高電流器件，既可以作為分立式晶體管，也可以作為功率集成電路的元件。DMOS晶體管僅用很低的正向電壓降，就可以在單位面積上產生高電流。

典型的DMOS晶體管是一種叫做溝槽DMOS晶體管的器件，其中通道位于溝槽的側壁上，柵極形成在溝槽中，溝槽從源極延伸到漏極。布滿了薄氧化層的溝槽用多晶硅填充，比平面垂直DMOS晶體管結構對電流的限制還低，因此它的導通電阻較小。

必須簡單地制備一種溝槽DMOS晶體管，使可變厚度柵極溝槽氧化物的巧妙地置于溝槽內部的各個部分，以便使器件的性能達到最優化。例如，最好將一個較薄的柵極氧化物，置于溝槽的上部，以便最大化通道電流。相比之下，將一個較厚的柵極氧化物置于溝槽底部，可以承載較高的柵極-至-漏極擊穿電壓。

美國專利號為US4941026的專利提出了一種垂直溝道半導體器件，包括一個具有可變厚度氧化物的絕緣柵極電極，但文中沒有說明如何制備該器件。

美國專利號為US4914058的專利提出了一種制備DMOS的工藝，包括將氮化物布滿凹槽，刻蝕內部凹槽，使側壁穿過第一凹槽的底部延伸，通過氧化生長，將電介質材料布滿內部凹槽，以增加內部凹槽側壁上的柵極溝槽電介質的厚度。

美國專利號為2008/0310065的專利提出了一種瞬態電壓抑制

(TVS)電路，具有單向阻滯以及對稱的雙向阻滯性能，與電磁干擾(EMI)過濾器相結合，位于第一導電類型的半導體襯底上。TVS電路與EMI過濾器相結合還包括一個沉積在表面上的接地端，用于對稱的雙向阻滯結構，在半導體襯底的底部，用于單向阻滯結構，輸入端和輸出端沉積在頂面上，至少一個穩壓二極管和多個電容器沉積在半導體襯底中，通過直接電容耦合，無需中間的浮體區，以便將接地端耦合到輸入和輸出端上。電容器沉積在溝槽中，內襯有氧化物和氮化物。

正如原有技術所示，如果在溝槽中均勻地形成一種厚氧化物的話，使溝槽的縱橫比(深度A比上寬度B)較高，這在溝槽中進行多晶硅柵極背部填充時，會遇到困難。例如，圖1A-1D表示制備原有技術的單一柵極的原有技術的剖面圖。正如圖1A所示，溝槽106形成在半導體層102中。厚氧化物104形成在溝槽106的底部和側壁上，增大了溝槽的縱橫比A/B。多晶硅108原位沉積在溝槽106中。由于多晶硅沉積的高縱橫比，如圖1B所示，會形成一個鎖眼110。如圖1C所示，先對多晶硅108進行回刻，然后如圖1D所示，對整個多晶硅108進行各向同性的高溫氧化(HTO)氧化物刻蝕，僅保留一部分鎖眼110。