一種分裂柵型溝槽mosfet的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制備，特別是涉及一種分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于通常用在電力電子系統(tǒng)和電源管理中的半導(dǎo)體器件而言，功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 MOSFET (Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)，或絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管，被廣泛引入。
[0003]溝槽型功率MOSFET是繼MOSFET之后新發(fā)展起來(lái)的高效、功率開(kāi)關(guān)器件，它采用溝槽型柵極結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管，它不僅繼承了 MOS場(chǎng)效應(yīng)管輸入阻抗高(多108Ω)、驅(qū)動(dòng)電流小(0.1yA左右)的優(yōu)點(diǎn)，還具有耐壓高、工作電流大、輸出功率高、跨導(dǎo)線性好、開(kāi)關(guān)速度快等優(yōu)良特性。正是由于它將電子管與功率晶體管的優(yōu)點(diǎn)集于一身，因此在開(kāi)關(guān)電源、逆變器、電壓放大器、功率放大器等電路中獲得廣泛應(yīng)用。因此，高擊穿電壓、大電流、低導(dǎo)通電阻是功率MOSFET的最為關(guān)鍵的指標(biāo)。
[0004]目前，功率溝槽MOS器件的結(jié)構(gòu)已經(jīng)適用于大多數(shù)功率MOSFET的應(yīng)用中，并且器件的特性不斷地接近硅材料的一維限制(表述了器件漂移區(qū)特征導(dǎo)通電阻和關(guān)斷態(tài)時(shí)擊穿電壓的理論關(guān)系)。降低表面電場(chǎng)Reduced Surface Field(RESURF)技術(shù)的提出，可以令擊穿電壓為600V的功率溝槽MOS器件超過(guò)硅材料的一維限制。分裂柵型溝槽Split-GateTrench MOS器件結(jié)構(gòu)，可以在等比例縮小的30V左右的低壓下超過(guò)娃材料的一維限制。因此，分裂柵型溝槽MOS器件在低、中壓(20?200V)范圍內(nèi)，擁有較低的正向?qū)娮?，占有明顯的優(yōu)勢(shì)。
[0005]但是現(xiàn)有的分裂柵型溝槽MOSFET的溝槽都是上部較寬、下部較窄，這就會(huì)導(dǎo)致源區(qū)的面積小，雪崩特性低，并且這種結(jié)構(gòu)的器件中溝槽的密度也低，Rsp較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制備的器件中源區(qū)接觸面積小，雪崩性能差、溝槽密度低等問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法，所述制備方法至少包括:
[0008]I)提供一襯底，在所述襯底表面生長(zhǎng)一外延層；
[0009]2)刻蝕所述外延層，形成具有第一深度的溝槽，在所述溝槽表面淀積氮化物層，之后腐蝕掉溝槽底部的氮化物層，保留側(cè)壁的氮化物層；
[0010]3)繼續(xù)刻蝕所述溝槽底部的外延層材料至第二深度，并熱生長(zhǎng)氧化物層附著在未被氮化物層覆蓋的溝槽側(cè)壁及底部；
[0011]4)在所述溝槽下部填充第一導(dǎo)電材料，去除側(cè)壁上的氮化物層，在所述第一導(dǎo)電材料表面制作一層隔離層；
[0012]5)生長(zhǎng)柵氧化層，覆蓋于溝槽上部裸露的側(cè)壁上，并在溝槽上部填充滿第二導(dǎo)電材料，形成上窄下寬的分裂柵型溝槽MOSFET。
[0013]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述第一深度的范圍為0.8?2 μπι。
[0014]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述氮化物層厚度范圍為800?1200埃。
[0015]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述第二深度的范圍為2?5 μπι。
[0016]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟3)中的氧化物層的厚度為3000?6000埃。
[0017]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟4)中，包括步驟:沉積的第一導(dǎo)電材料，覆蓋在外延層表面，并填充于溝槽內(nèi)，回刻所述第一導(dǎo)電材料至外延層表面以下I?2μπι，保留溝槽下部的第一導(dǎo)電材料，去除側(cè)壁上的氮化物層后，淀積隔離材料，回刻隔離材料到距第一導(dǎo)電材料上表面2000?3000埃，形成一層隔離層O
[0018]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述第一導(dǎo)電材料和第二導(dǎo)電材料為多晶硅。
[0019]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述氮化物層的材料為氮化硅。
[0020]作為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的一種優(yōu)化的方案，所述步驟2)中包括步驟:在所述外延層表面形成硬掩膜層，藉由硬掩膜層刻蝕所述外延層形成具有第一深度的溝槽，之后在步驟4)去除氮化物層的同時(shí)去除該硬掩膜層。
[0021]如上所述，本發(fā)明的分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法，包括步驟:1)提供一襯底，在所述襯底表面生長(zhǎng)一外延層；2)刻蝕所述外延層，形成具有第一深度的溝槽，在所述溝槽表面淀積氮化物層，之后腐蝕掉溝槽底部的氮化物層，保留側(cè)壁的氮化物層；3)繼續(xù)刻蝕所述溝槽底部的外延層材料至第二深度，并熱生長(zhǎng)氧化物層附著在未被氮化物層覆蓋的溝槽側(cè)壁及底部；4)在所述溝槽下部填充第一導(dǎo)電材料，去除側(cè)壁上的氮化物層，在所述第一導(dǎo)電材料表面制作一層隔離層；5)生長(zhǎng)柵氧化層，覆蓋于溝槽上部裸露的側(cè)壁上，并在溝槽上部填充滿第二導(dǎo)電材料，形成上窄下寬的分裂柵型溝槽MOSFET。利用本發(fā)明的制備方法制備的器件結(jié)構(gòu)可以獲得更寬的源區(qū)面積，更大的源區(qū)接觸孔，提升雪崩特性，還有助于增加溝槽密度，獲得更低的RSP。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的步驟I)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2?圖4為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的步驟2)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5?圖6為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的步驟3)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖7?圖10為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的步驟4)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖11為本發(fā)明分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法的步驟5)呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0028]101襯底
[0029]102外延層
[0030]103硬掩膜層
[0031]104溝槽
[0032]105氮化物層
[0033]106氧化物層
[0034]107第一導(dǎo)電材料
[0035]108隔離材料
[0036]109柵氧化層
[0037]110第二導(dǎo)電材料
[0038]Dl第一深度
[0039]D2第二深度
【具體實(shí)施方式】
[0040]以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0041]請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。
[0042]本發(fā)明提供一種分裂柵型溝槽MOSFET的制備方法，所述制備方法至少包括以下步驟:
[0043]首先執(zhí)行步驟I)，請(qǐng)參閱附圖1，提供一襯底101，在所述襯底101表面生長(zhǎng)一外延層 102。
[0044]所述襯底101可以是一個(gè)重?fù)诫sN+型襯底，所述外延層102可以為摻濃度較輕的輕摻雜N型外延層，在所述外延層102表面沉積一層硬掩膜層103。所述硬掩膜層103可以是二氧化硅，在此不限。
[0045]然后執(zhí)行步驟2)，請(qǐng)參閱附圖2?圖4，刻蝕所述外延層102，形成具有第一深度的溝槽104，在所述溝槽104及硬掩膜層表面淀積氮化物層105，之后腐蝕掉溝槽104底部及硬掩膜層表面的氮化物層105，保留側(cè)壁的氮化物層105。
[0046]如圖2所示，圖案化所述步驟I)中的硬掩膜層103，形成開(kāi)口，藉由該硬掩膜層103，采用干法刻蝕工藝刻蝕所述外延層102，在外延層102中形成多個(gè)具有第一深度Dl的溝槽104。所述第一深度Dl可以控