[發(fā)明專(zhuān)利]溝槽氧化層和溝槽柵的制備方法及半導(dǎo)體器件

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011454720.7
• 申請(qǐng)日: 2020-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112635315A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李誠(chéng)瞻;羅燁輝;鄭昌偉;趙艷黎;丁杰欽;焦莎莎;羅海輝
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 株洲中車(chē)時(shí)代半導(dǎo)體有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/28
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/28;H01L29/423;H01L29/51
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;金淼

本公開(kāi)提供一種溝槽氧化層和溝槽柵的制備方法及半導(dǎo)體器件。該方法包括：以第二掩膜層作為掩蔽，注入氧離子到溝槽底部的外延層內(nèi)，以在溝槽底部的外延層內(nèi)形成氧離子注入?yún)^(qū)；去除覆蓋于溝槽底部的第二掩膜層部分，并對(duì)外延層進(jìn)行熱氧化處理，以在溝槽底部形成第一氧化層；去除剩余的第二掩膜層部分；再次對(duì)外延層進(jìn)行熱氧化處理，以在溝槽側(cè)壁上形成第二氧化層；其中，第一氧化層的厚度大于第二氧化層的厚度。通過(guò)在溝槽側(cè)壁和溝槽底部形成第二掩膜層，避免氧離子注入到溝槽側(cè)壁，抑制溝槽側(cè)壁的柵氧生長(zhǎng)速率，形成底部致密的厚柵氧化層(第一氧化層)，強(qiáng)化了溝槽底部抗擊穿能力，且降低了器件的柵?漏電容，開(kāi)關(guān)特性得到改善。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)涉及半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種溝槽氧化層和溝槽柵的制備方法及半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

SiC金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor，MOSFET)具有低導(dǎo)通電阻、開(kāi)關(guān)速度快、耐高溫等特點(diǎn)，在高壓變頻、新能源汽車(chē)、軌道交通等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。由于SiC材料是寬禁帶半導(dǎo)體材料中唯一可以直接通過(guò)熱氧化形成生成SiO₂的材料，這一優(yōu)點(diǎn)簡(jiǎn)化了SiC MOSFET的制造工藝，使得SiCMOSFET受到極大關(guān)注。

其中，溝槽柵型SiC MOSFET利用晶面高遷移率的溝道優(yōu)勢(shì)、元胞尺寸小等特點(diǎn)，可以獲得更小的比接觸電阻特性，輸出更大的電流密度。

然而，相對(duì)于平面柵型器件，溝槽柵型的器件存在溝槽側(cè)壁和溝槽底部等不同晶面。在進(jìn)行柵氧工藝時(shí)，氧化速率強(qiáng)烈依賴(lài)于SiC的晶面曲線(xiàn)，使得SiC溝槽側(cè)壁氧化層的生長(zhǎng)速率為底部的2倍以上，造成溝槽底部柵氧薄而側(cè)壁厚，器件柵極充放電容大，溝槽底部電場(chǎng)應(yīng)力比較大，容易造成器件柵極底部擊穿失效風(fēng)險(xiǎn)的增加。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述問(wèn)題，本公開(kāi)提供了一種溝槽氧化層和溝槽柵的制備方法及半導(dǎo)體器件，解決了現(xiàn)有技術(shù)中溝槽型半導(dǎo)體器件由于溝槽底部電場(chǎng)應(yīng)力比較大容易造成器件柵極底部擊穿失效的技術(shù)問(wèn)題。

第一方面，本公開(kāi)提供一種溝槽氧化層的制備方法，包括：

提供第一導(dǎo)電類(lèi)型襯底，并在所述襯底上方形成第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層；

在所述外延層上形成第一掩膜層，并在所述第一掩膜層上形成刻蝕窗口；

通過(guò)所述刻蝕窗口，對(duì)所述外延層進(jìn)行刻蝕，以在所述外延層表面形成溝槽；

形成覆蓋于所述第一掩膜層表面、所述刻蝕窗口側(cè)壁、所述溝槽側(cè)壁和底部的第二掩膜層；

以所述第二掩膜層作為掩蔽，注入氧離子到所述溝槽底部的所述外延層內(nèi)，以在所述溝槽底部的所述外延層內(nèi)形成氧離子注入?yún)^(qū)；

去除覆蓋于所述溝槽底部的所述第二掩膜層部分，并對(duì)所述外延層進(jìn)行熱氧化處理，以在所述溝槽底部形成第一氧化層；其中，所述第一氧化層延伸至未形成氧化層的所述溝槽側(cè)壁靠近所述溝槽底部的一側(cè)；

去除所述第一掩膜層和剩余的所述第二掩膜層部分；

再次對(duì)所述外延層進(jìn)行熱氧化處理，以在所述溝槽側(cè)壁上形成第二氧化層；其中，所述第一氧化層的厚度大于所述第二氧化層的厚度。

根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，優(yōu)選地，所述溝槽側(cè)壁包括相對(duì)的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁；

以所述第二掩膜層作為掩蔽，注入氧離子到所述溝槽底部的所述外延層內(nèi)，以在所述溝槽底部的所述外延層內(nèi)形成氧離子注入?yún)^(qū)，包括以下步驟：

以所述第二掩膜層作為掩蔽，注入氧離子到所述溝槽底部和所述第一側(cè)壁的所述外延層內(nèi)，以在所述溝槽底部和所述第一側(cè)壁的所述外延層內(nèi)形成氧離子注入?yún)^(qū)。