[發明專利]一種溝槽型器件溝槽柵制備方法以及溝槽型器件溝槽柵

在審

• 申請號: 202010749798.5
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN112002635A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 吳軍民;王耀華;高明超
• 申請（專利權）人: 全球能源互聯網研究院有限公司;國網山西省電力公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/308;H01L29/423
• 代理公司: 北京安博達知識產權代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

本發明提供一種溝槽型器件溝槽柵制備方法以及溝槽型器件溝槽柵，在襯底(10)上生長掩膜層，并刻蝕掩膜層形成開口(41)；采用濕法刻蝕工藝刻蝕開口(41)處的掩膜層，之后刻蝕襯底(10)形成溝槽(40)和溝槽(40)頂部的削切面；去除掩膜層，并在溝槽(40)側壁、削切面以及襯底(10)的正面依次生長柵極氧化層(50)和柵極(60)，通過形成溝槽(40)和溝槽(40)頂部的削切面，避免溝槽頂部形成尖角，提高了削切面處的擊穿電壓，提高了溝槽型器件的擊穿電壓，大大降低了溝槽型器件被擊穿而失效的概率，延長了溝槽型器件的壽命，節省成本。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種溝槽型器件溝槽柵制備方法以及溝槽型器件溝槽柵。

背景技術

功率器件主要有大功率晶體管、晶閘管、雙向晶閘管、GTO、金屬半導體場效應管MOSFET、絕緣柵雙極晶體管IGBT等，其中MOSFET和IGBT均采用柵極來控制器件，實現器件的開關。柵極根據其結構特點可以分為平面型和溝槽型，平面型柵極置于襯底表面而溝槽型柵極通常垂直與襯底表面。

平面型柵極結構，柵極分布于襯底表面，溝道開啟的通道在柵極下方且平行于柵極，相鄰溝道間存在JEFT區域。技術進步后發展為溝槽型結構因溝道在襯底體內且垂直與表面，可有效消除JEFT效應而消除JEFT區電阻，同時，采用溝槽型柵極的器件，其發射極端的載流子濃度遠高于平面型柵極器件，從而減少漂移區電阻，器件降低了導通阻抗而實現低飽和電壓，減小自身損耗小。此外，溝槽型結構相比平面型結構可減少原胞表面積而實現原胞密度的增加，從而提升芯片電流密度，實現更大的功率應用。因而溝槽型柵極結構已成為功率器件的主要發展方向。

現有技術在制備溝槽型器件的溝槽柵過程中，在形成介質層以后，采用光刻和干法刻蝕方法，形成溝槽，所形成的溝槽的頂角處通常很尖銳，接近90°直角，電荷容易在該處累積并形成較強電場，在施加外部電壓時，容易發生電場擊穿而導致柵極漏電，而在溝槽的側壁和底部因為不易形成電荷的聚集而不容易發生擊穿，即溝槽頂角處擊穿電壓低。溝槽頂角的擊穿電壓也決定了溝槽型器件的擊穿電壓，由于溝槽頂角的擊穿電壓低，導致溝槽型器件易被擊穿而失效。

發明內容

為了克服上述現有技術中溝槽頂角尖銳導致溝槽型器件易被擊穿而失效的不足，本發明提供一種溝槽型器件溝槽柵制備方法，包括：

在襯底(10)上生長掩膜層，并刻蝕掩膜層形成開口(41)；

采用濕法刻蝕工藝刻蝕開口(41)處的掩膜層，之后刻蝕襯底(10)形成溝槽(40)和溝槽(40)頂部的削切面；

去除掩膜層，并在溝槽(40)側壁、削切面以及襯底(10)的正面依次生長柵極氧化層(50)和柵極(60)

在襯底(10)上生長掩膜層，并刻蝕掩膜層形成開口(41)，包括：

采用濕法清洗工藝對襯底(10)進行清洗；

采用熱氧化工藝生長第一介質層(20)，并采用低壓化學氣象沉積工藝或增強等離子體化學氣象沉積工藝生長第二介質層(30)；

利用光刻膠作為掩膜，采用干法刻蝕工藝依次刻蝕第二介質層(30)和第一介質層(20)；

去除光刻膠，形成開口(41)。

采用濕法刻蝕工藝刻蝕開口(41)處的掩膜層，包括：

采用濕法刻蝕工藝，以不同的刻蝕速率刻蝕開口(41)處的第一介質層(20)和第二介質層(30)。

所述刻蝕襯底(10)，形成溝槽(40)和溝槽(40)頂部的削切面，包括：

以刻蝕后第二介質層(30)作為掩模，采用干法刻蝕工藝刻蝕襯底(10)，形成溝槽40和溝槽40頂部的削切面。

所述去除掩膜層，包括：