[發明專利]屏蔽柵場效應晶體管及其形成方法、半導體器件

有效

• 申請號: 202010964286.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN111834464B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 李艷旭;宋金星
• 申請（專利權）人: 中芯集成電路制造（紹興）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/06;H01L21/336
• 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: 曹廷廷

本發明提供了一種屏蔽柵場效應晶體管及其形成方法、半導體器件。利用犧牲層在溝槽的下溝槽中形成第一介質層，以構成上寬下窄的溝槽，從而在填充電極材料層時可以控制所產生空隙會位于下溝槽部中，避免了空隙的存在而對電極材料層的刻蝕過程造成影響，保障所形成的晶體管器件的性能。此外，本發明提供的形成方法，由于可容許電極材料層中產生有空隙，進而使得溝槽的側壁可以為垂直或接近垂直的側壁，有利于實現晶體管器件的尺寸縮減。

技術領域

本發明涉及影像傳感器技術領域，特別涉及一種屏蔽柵場效應晶體管及其形成方法，以及半導體器件。

背景技術

屏蔽柵場效應晶體管（Shielded Gate Trench，SGT），由于其具有較低的柵漏電容Cgd、很低的導通電阻、以及較高的耐壓性能，進而更有利于半導體集成電路的靈活應用。具體而言，在屏蔽柵場效應晶體管中，通過在柵電極的下方設置屏蔽電極，從而可以大幅降低了柵漏電容，并且屏蔽柵場效應晶體管的漂流區中還具有較高的雜質載流子濃度，能夠為器件的擊穿電壓提供額外的益處，相應的可以降低導通電阻。

其中，屏蔽柵場效應晶體管的形成方法通常包括：首先，在溝槽中填充電極材料層并回刻蝕所述電極材料層，以在溝槽的底部形成屏蔽電極；接著，在所述屏蔽電極的上方依次形成隔離層和柵電極。

然而，在填充屏蔽電極的電極材料時，材料是由兩側向中心對稱生長，因此在填充的過程中電極材料層在靠近溝槽開口的位置容易產生有空隙，此時，再對頂部形成有空隙的電極材料層進行回刻蝕時，不僅會導致刻蝕不均勻，并且還會進一步引發所形成的屏蔽電極對應于空隙的頂表面相應的凹陷，而基于屏蔽電極其凹陷的頂表面則會進一步影響所構成的晶體管器件的性能。例如，由于屏蔽電極的頂表面具有凹陷區域，相應的會使得屏蔽電極與其上方的柵電極在凹陷區域和非凹陷區域的間距不同，進而影響屏蔽電極和柵電極之間的耦合性能。尤其是，在批量制備晶體管器件時，存在工藝參數的波動，因此不同批次制備出的屏蔽電極的形貌也相應的會有偏差（例如，部分批次的屏蔽電極不存在凹陷；部分批次的屏蔽電極存在凹陷；或者，不同批次制備出的屏蔽電極的凹陷程度不同），進而使得所制備出的晶體管器件的性能不穩定。

發明內容

本發明的目的在于提供一種屏蔽柵場效應晶體管的形成方法，以解決在屏蔽電極的制備過程中由于空隙的存在而導致刻蝕不均，影響屏蔽電極的形貌。

為解決上述技術問題，本發明提供一種屏蔽柵場效應晶體管的形成方法，包括：

提供襯底，并在所述襯底中形成溝槽；

在所述溝槽中形成第一介質層，所述第一介質層覆蓋所述溝槽的底壁和側壁；

在所述溝槽中填充犧牲層，并使所述第一介質層中高于所述犧牲層的部分暴露出；

至少去除所述第一介質層中高于所述犧牲層的部分；

去除所述犧牲層；

在所述溝槽中形成屏蔽電極，所述屏蔽電極形成在所述第一介質層上，并且所述屏蔽電極的頂表面不高于所述第一介質層的頂表面；

在所述溝槽中依次形成隔離層和柵電極。

可選的，所述溝槽的側壁相對于高度方向的傾斜角度小于等于5°。

可選的，所述犧牲層的形成方法包括：在所述溝槽中填充犧牲材料層，以及刻蝕所述犧牲材料層，并刻蝕停止在預定高度位置的上方；

以及，在形成所述屏蔽電極時，所述屏蔽電極的頂表面不高于所述預定高度位置。

可選的，至少去除所述第一介質層中高于所述犧牲層的部分的方法包括：對所述第一介質層執行刻蝕工藝，并過刻蝕所述第一介質層，使得剩余的第一介質層的頂表面低于所述犧牲層的頂表面，并且不低于所述預定高度位置。