[發(fā)明專利]一種SGT器件及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211483902.6
• 申請日: 2022-11-24
• 公開（公告）號(hào): CN115954272A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫少娟;周佛靈
• 申請（專利權(quán)）人: 紹興中芯集成電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/78;H01L29/423
• 代理公司: 北京磐華捷成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11851
• 代理人: 翟海青

本發(fā)明公開了一種SGT器件及其制造方法，所述方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底中形成有溝槽，溝槽的內(nèi)表面覆蓋有第一介電層，溝槽中形成有屏蔽柵極；回刻蝕第一介電層，以暴露屏蔽柵極的頂部以及溝槽側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底；沉積形成覆蓋屏蔽柵極的頂部、第一介電層頂部和溝槽側(cè)壁的介電材料層；回刻蝕介電材料層，屏蔽柵極的頂部剩余的介電材料作為第二介電層。根據(jù)本發(fā)明提供的SGT器件及其制造方法，通過在溝槽中沉積形成覆蓋屏蔽柵的頂部和溝槽側(cè)壁的介電材料層形成IPO，可以避免屏蔽柵極的摻雜離子擴(kuò)散，改善柵極介電層(GOX)的厚度均勻性，進(jìn)而提高閾值電壓(Vth)的一致性，同時(shí)保證形成的IPO的厚度，降低柵極漏電流(IGSS)升高或器件失效的風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種SGT器件及其制造方法。

背景技術(shù)

具有屏蔽柵溝槽(Shield?Gate?Trench，SGT)的功率MOSFET器件能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻(Rdson)和低反向恢復(fù)電容(Crss)，從而同時(shí)降低了系統(tǒng)的導(dǎo)通損耗和開關(guān)損耗，提高了系統(tǒng)使用效率。

SGT器件的柵極結(jié)構(gòu)包括屏蔽柵極(又稱為源多晶硅或屏蔽多晶硅)和控制柵極(又稱為多晶硅柵)，二者都形成于溝槽中，根據(jù)屏蔽柵極和控制柵極在溝槽中的設(shè)置不同通常分為上下結(jié)構(gòu)和左右結(jié)構(gòu)。上下結(jié)構(gòu)中屏蔽柵極位于溝槽的底部，控制柵極位于溝槽的頂部，屏蔽柵極和控制柵極之間呈上下結(jié)構(gòu)關(guān)系，柵間氧化層(inter-poly?oxide，IPO)位于屏蔽柵極和控制柵極之間。

在一步成型SGT器件IPO層形成工藝流程中，在回刻蝕襯墊氧化層(Liner?oxide)后，溝槽側(cè)壁和屏蔽柵極頂部裸露，在柵氧化層(Gate?oxide，GOX)形成過程中屏蔽柵極中的摻雜離子(例如，磷離子)易擴(kuò)散至溝槽側(cè)壁，對溝槽側(cè)壁造成污染，導(dǎo)致GOX厚度均勻性不佳，閾值電壓(Vth)一致性較差。此外，一步成型SGT器件IPO層是由屏蔽柵極熱氧化形成的，IPO層的厚度主要由屏蔽柵極的離子摻雜濃度和氧化的溫度決定，摻雜濃度過高易產(chǎn)生填充問題，離子擴(kuò)散還有可能引起柵極漏電流(IGSS)升高或器件失效等問題。

因此，有必要提出一種新的SGT器件及其制造方法，以解決上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

本發(fā)明提供了一種SGT器件的制造方法，包括以下步驟：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底中形成有溝槽，所述溝槽的內(nèi)表面覆蓋有第一介電層，所述溝槽中形成有屏蔽柵極；

回刻蝕所述第一介電層，以暴露所述屏蔽柵極的頂部以及所述溝槽側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底；

沉積形成覆蓋所述屏蔽柵極的頂部、所述第一介電層頂部和所述溝槽側(cè)壁的介電材料層；

回刻蝕所述介電材料層，所述屏蔽柵極的頂部剩余的介電材料作為第二介電層。

進(jìn)一步，沉積形成覆蓋所述屏蔽柵極的頂部、所述第一介電層頂部和所述溝槽側(cè)壁的介電材料層包括：

執(zhí)行第一化學(xué)氣相沉積，以在所述屏蔽柵極的頂部、所述第一介電層頂部和所述溝槽側(cè)壁上形成具有第一厚度的第一介電材料層；

執(zhí)行第二化學(xué)氣相沉積，以在所述屏蔽柵極的頂部、所述第一介電層頂部和所述溝槽側(cè)壁上形成第二介電材料層，其中，在所述屏蔽柵極的頂部的所述第二介電材料層具有第二厚度，在所述溝槽側(cè)壁上的所述第二介電材料層具有第三厚度。

進(jìn)一步，所述第一化學(xué)氣相沉積包括亞常壓化學(xué)氣相沉積，所述第二化學(xué)氣相沉積包括高密度等離子體化學(xué)氣相沉積。