[發(fā)明專(zhuān)利]一種碳化硅厚底氧化層溝槽MOS制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010109602.6
• 申請(qǐng)日: 2020-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111180316A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉敏;鄧小川
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶偉特森電子科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/04
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/04
• 代理公司: 重慶中流知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50214
• 代理人: 郭桂林

一種厚底氧化層溝槽MOS的制備方法，包括如下步驟：1在半導(dǎo)體外延層上表面刻蝕形成溝槽；2在外延層上表面和溝槽內(nèi)壁沉積多晶硅或非晶硅；3將溝槽底部的多晶硅或非晶硅高溫氧化形成第一厚度介質(zhì)層，將外延層上表面和溝槽側(cè)壁均高溫氧化成第二厚度介質(zhì)層，第二厚度介質(zhì)層的厚度小于第一厚度介質(zhì)層的厚度；4在溝槽內(nèi)還未填充的部分形成MOS的柵極。采用本發(fā)明的制備方法具有如下優(yōu)勢(shì)：通過(guò)氧化溝槽底部的多晶硅或非晶硅實(shí)現(xiàn)厚氧化層的制備，從而使得MOS結(jié)構(gòu)溝槽底部的氧化層厚度明顯厚于側(cè)壁，進(jìn)而有效降低了其中的電場(chǎng)強(qiáng)度，提高SiC溝槽MOSFET的可靠性，同時(shí)，有助于降低溝槽型MOSFET器件的柵漏電容，從而降低器件的動(dòng)態(tài)損耗，提高器件的開(kāi)關(guān)速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種MOS制備方法，特別涉及一種碳化硅厚底氧化層溝槽MOS制備方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)代電子技術(shù)對(duì)半導(dǎo)體材料提出了高壓、高頻、高功率、高溫以及抗輻射等新要求，而寬帶隙第三代半導(dǎo)體材料SiC擁有寬禁帶、高臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子遷移率、高熔點(diǎn)和高熱導(dǎo)率等優(yōu)點(diǎn)，是制備功率電子器件的理想材料。在SiC開(kāi)關(guān)器件中，SiC MOSFET具有開(kāi)關(guān)速度快、耐高壓和功耗低等優(yōu)點(diǎn)，SiC MOSFET主要分為平面型和溝槽型，由于溝槽型器件采用的豎直溝道，電子遷移率更高且沒(méi)有JFET效應(yīng)，與平面型SiC MOSFET相比，溝槽型SiC MOSFET可以實(shí)現(xiàn)更低的導(dǎo)通電阻，因此溝槽型SiC MOSFET具有更加廣闊的發(fā)展前景。

通過(guò)常規(guī)氧化工藝制備SiC溝槽MOS結(jié)構(gòu)時(shí)，由于SiC各晶面的氧化速度不同，外延晶面（0001）面（Si面）的氧化速度比豎直晶面（11-20）面和（1-100）面小一個(gè)數(shù)量級(jí)，因此溝槽底部生長(zhǎng)的氧化層厚度遠(yuǎn)不及側(cè)壁，底部氧化層太薄會(huì)導(dǎo)致電場(chǎng)強(qiáng)度的增加，當(dāng)器件反向偏壓時(shí)，溝槽底部的薄氧化層會(huì)因?yàn)殡妶?chǎng)過(guò)強(qiáng)引發(fā)電流遂穿效應(yīng)，從而縮短器件的壽命。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種碳化硅厚底氧化層溝槽MOS制備方法，通過(guò)氧化溝槽底部的多晶硅或非晶硅來(lái)增加MOS結(jié)構(gòu)底部氧化層的厚度，從而有效降低其中的電場(chǎng)強(qiáng)度，提高SiC溝槽MOSFET的可靠性。

本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種厚底氧化層溝槽MOS的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，在半導(dǎo)體外延層上表面刻蝕形成溝槽；

步驟二，在半導(dǎo)體外延層上表面和溝槽內(nèi)壁沉積一層多晶硅或非晶硅；

步驟三，將溝槽底部的多晶硅或非晶硅高溫氧化形成第一厚度介質(zhì)層，將半導(dǎo)體外延層上表面和溝槽側(cè)壁均高溫氧化成第二厚度介質(zhì)層，第二厚度介質(zhì)層的厚度小于第一厚度介質(zhì)層的厚度；

步驟四，在溝槽內(nèi)還未填充的部分形成MOS的柵極。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體外延層材料為SiC；第一厚度介質(zhì)層和第二厚度介質(zhì)層均為SiO₂；柵極為多晶硅或金屬電極。

進(jìn)一步地，步驟三的方法可以為：A1在步驟二中形成的多晶硅或非晶硅表面涂敷光刻膠并光刻顯影，去除多余的光刻膠并只保留溝槽底部的光刻膠；A2腐蝕去除未與光刻膠接觸的多晶硅或非晶硅；A3去除溝槽底部的光刻膠；A4將溝槽底部的多晶硅或非晶硅高溫氧化形成第一厚度SiO₂氧化層；A5將SiC外延層上表面和溝槽側(cè)壁經(jīng)高溫氧化形成第二厚度SiO₂氧化層。

進(jìn)一步地，步驟三的方法為還可以為：B1將步驟二中形成的多晶硅或非晶硅完全氧化成第一厚度SiO₂氧化層；B2在氧化形成的第一厚度SiO₂氧化層表面涂敷光刻膠并光刻顯影，去除多余的光刻膠并只保留溝槽底部的光刻膠；B3腐蝕去除未與光刻膠接觸的第一厚度SiO₂氧化層；B4去除溝槽底部的光刻膠；B5將SiC外延層上表面和溝槽側(cè)壁經(jīng)高溫氧化形成第二厚度SiO₂氧化層。