一種溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]功率晶體管一般用于控制功率電子器件合理工作，通過(guò)功率電子器件為負(fù)載提供大功率的輸出。功率晶體管已廣泛用于控制功率輸出，高頻大功率晶體管的應(yīng)用電子設(shè)備的掃描電路中，如彩電，顯示器，示波器，大型游戲機(jī)的水平掃描電路，視放電路，發(fā)射機(jī)的功率放大器等,亦廣泛地應(yīng)用到例如對(duì)講機(jī),手機(jī)的射頻輸出電路，高頻振蕩電路和高速電子開(kāi)關(guān)電路等電路中。
[0003]為了縮小功率器件的尺寸，改善功率器件的性能，溝槽結(jié)構(gòu)被引入到功率器件中，形成溝槽型功率器件。溝槽型功率器件是電力電子電路的重要組成部分，在截止?fàn)顟B(tài)時(shí)擊穿電壓高、漏電流??；在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)通電阻低、導(dǎo)通管壓降低；在開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換時(shí)，開(kāi)關(guān)速度快，并且具有通態(tài)損耗、斷態(tài)損耗和開(kāi)關(guān)損耗小等顯著優(yōu)點(diǎn)，溝槽型功率器件已經(jīng)成為集成電路等領(lǐng)域的主流功率器件。
[0004]現(xiàn)有的溝槽型功率器件的制備方法通常包括如下步驟:于硅襯底表面生長(zhǎng)硬掩膜(Hardmask)層；在硬掩膜上進(jìn)行光刻，露出溝槽區(qū)域；形成溝槽(Trench);進(jìn)行柵氧層及多晶硅的沉積，填充溝槽；采用干法刻蝕進(jìn)行多晶硅的回蝕，去掉多余的多晶硅；之后，還包括P型離子注入以及退火推進(jìn)形成P型體區(qū)；N型離子注入以及退火形成N型源區(qū)；沉積ILD絕緣介質(zhì)層，接觸孔，金屬層和鈍化層等步驟。
[0005]在上述制作P型體區(qū)102的過(guò)程中，P型離子注入形成P型注入層101后，需要高溫退火使P型離子向下推進(jìn)使其擴(kuò)散形成P型體區(qū)102，這時(shí)，在硅襯底以及多晶硅104表面會(huì)形成一層厚度大約為1300埃的熱氧化硅層105，該熱氧化硅層105的作用是促進(jìn)P型離子向硅襯底內(nèi)部擴(kuò)散，同時(shí)限制離子向硅表面擴(kuò)散，這時(shí)，由于柵氧層處不能再退火時(shí)產(chǎn)生新的二氧化硅，因此在柵氧層103處會(huì)形成一個(gè)凹槽106，如圖1?圖2所示。之后，這個(gè)熱氧化硅層需要通過(guò)濕法腐蝕工藝進(jìn)行減薄至大概220埃，即需要去除1080埃厚度的二氧化硅層，同時(shí)，位于上述凹槽內(nèi)的柵氧層也會(huì)被腐蝕掉相當(dāng)大的一個(gè)厚度，形成一個(gè)非常狹窄的凹陷區(qū)域107，如圖3所示。這個(gè)凹陷區(qū)域在后續(xù)沉積ILD絕緣介質(zhì)層108時(shí)使非常難被完全填充的，因此在沉積后往往會(huì)形成一些孔洞109，如圖4所示。這些孔洞109會(huì)使功率器件工作過(guò)程中的漏電流大大增大，甚至使功率器件直接被燒壞，嚴(yán)重影響功率器件的性能和穩(wěn)定性。
[0006]因此，提供一種能夠克服上述缺陷的溝槽型功率器件的制作方法實(shí)屬必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]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溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中柵氧層容易出現(xiàn)孔洞導(dǎo)致器件性能下降或器件破壞等問(wèn)題。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法，該制作方法包括以下步驟:
[0009]I)提供具有溝槽結(jié)構(gòu)的硅襯底，所述溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述硅襯底中的溝槽、結(jié)合于所述溝槽內(nèi)表面的柵氧層以及填充于所述柵氧層內(nèi)的多晶硅層；
[0010]2)去除位于頂部的部分柵氧層形成第一深度的凹槽，所述凹槽側(cè)壁露出有硅襯底及多晶娃層；
[0011]3)進(jìn)行退火工藝，于所述硅襯底及多晶硅層表面形成第一厚度的第一熱氧化層，同時(shí)，所述凹槽內(nèi)露出的硅襯底及多晶硅層被氧化形成充滿所述凹槽且高出所述凹槽的第二熱氧化層；
[0012]4)濕法腐蝕所述第一熱氧化層及第二熱氧化層，直至將所述第一熱氧化層減薄至第二厚度；
[0013]5)沉積ILD絕緣介質(zhì)層。
[0014]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)采用濕法腐蝕工藝去除位于頂部的部分柵氧層形成第一深度的凹槽。
[0015]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟2)所述第一深度的范圍為300?500埃。
[0016]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)所述第一厚度的范圍為600?800埃。
[0017]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟4)所述第二厚度的范圍為100?250埃。
[0018]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)所述退火工藝的氣氛為02氣氛。
[0019]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)所述退火工藝的退火溫度范圍為900?1200°C。
[0020]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟3)所述退火工藝的退火時(shí)間范圍為80?120min。
[0021]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，步驟5)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法沉積所述ILD絕緣介質(zhì)層。
[0022]作為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的一種優(yōu)選方案，所述ILD絕緣介質(zhì)層的材料為二氧化硅。
[0023]如上所述，本發(fā)明提供一種溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法，包括以下步驟:1)提供具有溝槽結(jié)構(gòu)的硅襯底，所述溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述硅襯底中的溝槽、結(jié)合于所述溝槽內(nèi)表面的柵氧層以及填充于所述柵氧層內(nèi)的多晶硅層；2)去除位于頂部的部分柵氧層形成第一深度的凹槽，所述凹槽側(cè)壁露出有硅襯底及多晶硅層；3)進(jìn)行退火工藝，于所述硅襯底及多晶娃層表面形成第一厚度的第一熱氧化層，同時(shí)，所述凹槽內(nèi)露出的娃襯底及多晶硅層被氧化形成充滿所述凹槽且高出所述凹槽的第二熱氧化層；4)濕法腐蝕所述第一熱氧化層及第二熱氧化層，直至將所述第一熱氧化層減薄至第二厚度；5)沉積ILD絕緣介質(zhì)層。本發(fā)明可以有效避免ILD絕緣介質(zhì)層沉積時(shí)孔洞的產(chǎn)生，避免由于孔洞而導(dǎo)致的漏電流的廣生，提聞器件的性能和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1?4顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法各步驟所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖5顯示為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法的步驟流程示意圖。
[0026]圖6顯示為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟I)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖7顯示為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟2)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖8顯示為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟3)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖9顯示為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟4)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖10顯示為本發(fā)明的溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法步驟5)所呈現(xiàn)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0032]201硅襯底
[0033]202P型注入層
[0034]203柵氧層
[0035]204多晶硅層
[0036]205凹槽
[0037]206第一熱氧化層
[0038]207第二熱氧化層
[0039]208凹陷區(qū)域
[0040]209ILD絕緣介質(zhì)層
[0041]Sll?S15步驟I)?步驟5)
【具體實(shí)施方式】
[0042]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(shū)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(shū)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。
[0043]請(qǐng)參閱圖5?圖10。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。
[0044]如圖5?圖10所示，本實(shí)施例提供一種溝槽型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制作方法，該制作方法包括以下步驟:
[0045]如圖5及圖6所示，首先進(jìn)行步驟I)S11，提供具有溝槽結(jié)構(gòu)的硅襯底201，所述溝槽結(jié)構(gòu)包括形成于所述硅襯底201中的溝槽、結(jié)合于所述溝槽內(nèi)表面的柵氧層203以及填充于所述柵氧層203內(nèi)的多晶硅層204。
[0046]如圖6所示，所述溝槽結(jié)構(gòu)