[發明專利]ONO屏蔽柵的SGT結構及其制造方法

有效

• 申請號: 202110055819.8
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112382572B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 楊樂;李鐵生;樓穎穎;李恩求;劉琦
• 申請（專利權）人: 龍騰半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/786
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 李罡

本發明涉及ONO屏蔽柵的SGT結構及其制造方法，在Si襯底片表面生長N型外延層，在外延層表面形成硬掩膜；刻蝕出深溝槽，內填硼硅玻璃BSG；將溝槽內BSG腐蝕至溝槽指定位置，進行第二層氮化硅淀積和厚氧化層淀積；溝槽內回填源極多晶硅并回刻；去除露出的厚氧化層；將溝槽內源極多晶硅刻蝕至溝槽指定位置；形成源極多晶硅氧化層，同時使硼硅玻璃BSG中硼Boron擴散至深溝槽外圍的Si材料中形成P柱；去除露出的氮氧化物、薄氧化物；形成柵極氧化層,回填柵極多晶硅并回刻，形成器件的柵極；開接觸孔和金屬布線。本發明在暴露的硼硅玻璃上方淀積了高密度氮化硅，能有效阻止硼在后續的高溫爐管工藝過程中析出。

技術領域

本發明屬于半導體功率器件技術領域，具體涉及一種氧化硅-氮化硅-氧化硅（ONO）屏蔽柵的屏蔽柵極溝槽（Shield-Gate-Trench，SGT）結構及其制造方法。

背景技術

SGT結構因其具有電荷耦合效應，在傳統溝槽金屬-氧化物半導體場效應晶體管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET）垂直耗盡（P-Body/N-Epi結）基礎上引入了水平耗盡，將器件電場由三角形分布改變為近似矩形分布。在采用同樣摻雜濃度的外延規格情況下，器件可以獲得更高的擊穿電壓，該結構在中低壓功率器件領域得到廣泛應用。

圖14為現有的三段式SGT結構，在制造過程中，硼硅玻璃（Borosilicate glass，BSG）回刻蝕后，暴露的硼硅玻璃進入了前段工藝的爐管設備，硼硅玻璃在高溫下會析出硼并擴散至爐管，沾污爐管設備，進而影響到其他進入該爐管設備的產品。另外此結構制造方法還需要使用工藝復雜的高密度等離子淀積工藝和高成本的化學機械研磨工藝，工藝成本稍高。

發明內容

本發明的目的是提供一種ONO屏蔽柵的SGT結構及其制造方法，SGT結構的屏蔽柵由ONO膜包圍，克服現有技術的缺陷。

本發明所采用的技術方案為：

一種ONO屏蔽柵的SGT結構的制造方法，其特征在于：

所述SGT的屏蔽柵由ONO包圍，所述方法包括以下步驟：

步驟一：在Si襯底片表面生長N型外延層；

步驟二：在外延層表面依次形成薄氧化層、薄氮化硅、厚氧化層，組成硬掩膜；

步驟三：利用溝槽光刻版進行光刻工藝，對溝槽位置曝光，再通過干法刻蝕，將曝光位置刻蝕出深溝槽；

步驟四：利用化學氣相積淀（Chemical Vapor Deposition，CVD）工藝在深溝槽內填滿硼硅玻璃，并通過回流工藝使表面平坦化；

步驟五：利用干法腐蝕將溝槽內硼硅玻璃腐蝕至溝槽指定位置；

步驟六：進行第二層氮化硅淀積；

步驟七：進行厚氧化層淀積；

步驟八：溝槽內回填源極多晶硅并回刻蝕至溝槽指定位置；

步驟九：使用濕法刻蝕將露出的厚氧化層去除；

步驟十：使用各向同性刻蝕，再次將溝槽內源極多晶硅刻蝕至溝槽指定位置；

步驟十一：使用熱氧化工藝形成源極多晶硅氧化層，同時使硼硅玻璃材料中硼擴散至深溝槽外圍的Si材料中，形成P柱；

步驟十二：使用濕法去除露出的氮氧化物、薄氧化物；

步驟十三：使用熱氧化工藝形成柵極氧化層,回填柵極多晶硅并回刻蝕至溝槽指定位置，形成器件的柵極；然后與常規MOSFET的制程一樣，直到開接觸孔和金屬布線。

步驟一中，外延層厚度為5微米至20微米。