[發明專利]具有氮化硅阻擋層的SGT器件及制備方法

有效

• 申請號: 202110477496.1
• 申請日: 2021-04-29
• 公開（公告）號: CN113224148B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 李澤宏;莫家寧;王彤陽;葉俊;肖璇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;無錫華潤華晶微電子有限公司
• 主分類號: H01L29/423
• 分類號: H01L29/423;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

1.一種具有氮化硅阻擋層的SGT器件，其特征在于：包括從下至上依次層疊設置的金屬化漏極(1)、N+襯底(2)、N-漂移區(3)和金屬化源極(11)；

所述N-漂移區(3)中具有溝槽柵結構、P型摻雜區(4)、P+重摻雜區(6)和N+重摻雜區(5)；

所述溝槽柵結構包括氧化層(8)、位于氧化層(8)內部的控制柵電極(7)及氮化硅阻擋層(9)和屏蔽柵電極(10)，氮化硅阻擋層(9)和屏蔽柵電極(10)位于控制柵電極(7)下方，控制柵電極(7)和屏蔽柵電極(10)不接觸，氮化硅阻擋層(9)為U形，氮化硅阻擋層(9)位于屏蔽柵電極(10)左右兩側和底部的氧化層(8)中；

P型摻雜區(4)位于所述溝槽柵結構兩側的N-漂移區(3)的頂層，P+重摻雜區(6)和N+重摻雜區(5)并排位于所述P型摻雜區(4)的頂層，所述P型摻雜區(4)、N+重摻雜區(5)靠近控制柵電極(7)的側面都與所述氧化層(8)接觸；P型摻雜區(4)的垂直深度不超過控制柵電極(7)的深度；P+重摻雜區(6)和N+重摻雜區(5)的上表面都和金屬化源極(11)接觸，金屬化源極(11)和控制柵電極(7)通過所述氧化層(8)相隔離；屏蔽柵電極(10)和金屬化源極(11)短接；

當器件正向導通時，控制柵電極(7)接正電位，金屬化漏極(1)接正電位，金屬化源極(11)接零電位；當器件反向阻斷時，控制柵電極(7)和金屬化源極(11)短接且接零電位，金屬化漏極(1)接正電位。

2.根據權利要求1所述的一種具有氮化硅阻擋層的SGT器件，其特征在于：所述氧化層(8)為二氧化硅，或者為二氧化硅和氮化硅的復合材料。

3.根據權利要求1所述的一種具有氮化硅阻擋層的SGT器件，其特征在于：所述控制柵電極(7)和屏蔽柵電極(10)為多晶硅。

4.根據權利要求1所述的一種具有氮化硅阻擋層的SGT器件，其特征在于：器件所使用的半導體材料為體硅、或碳化硅、或砷化鎵或鍺硅。

5.權利要求1至4任意一項所述的一種具有氮化硅阻擋層的SGT器件的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)單晶硅準備及外延生長：采用重摻雜單晶硅N+襯底(2)，晶向為100，采用氣相外延方法生長N^-漂移區(3)；

(2)刻槽：淀積硬掩膜作為后續挖槽的阻擋層，利用光刻板進行槽刻蝕，刻蝕出槽柵區；

(3)二氧化硅的填充：去掉硬掩膜，在槽內生長氧化層(8)；

(4)氮化硅的淀積：采用淀積工藝，在氧化層(8)上形成氮化硅阻擋層(9)；

(5)二氧化硅的淀積：采用淀積工藝，在氮化硅阻擋層(9)上形成氧化層(8)；

(6)多晶硅的淀積與刻蝕：淀積屏蔽柵電極(10)；利用光刻板刻掉氧化層(8)、氮化硅阻擋層(9)和屏蔽柵電極(10)的上半部分；

(7)二氧化硅的淀積：采用淀積工藝，在槽柵底部形成氧化層(8)；

(8)熱氧化層生長：對槽柵區進行氧化層熱生長，形成側壁柵氧化層(8)；

(9)多晶硅的淀積與刻蝕：淀積控制柵電極(7)，多晶硅的厚度要保證能夠填滿槽型區域；利用光刻板對控制柵電極(7)刻蝕，并在控制柵電極(7)上方淀積二氧化硅，刻蝕表面二氧化硅；

(10)離子注入：P型摻雜區(4)硼注入，P型摻雜區(4)的垂直深度不超過控制柵電極(7)的深度；

(11)離子注入：N型重摻雜區砷注入，形成N+重摻雜區(5)；P型重摻雜區硼注入，形成P⁺重摻雜區(6)；

(12)金屬化：正面金屬化，金屬刻蝕，背面金屬化，鈍化。