[发明专利]在沟槽内部表面形成场氧化硅的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种在沟槽内部表面形成 场氧化硅的方法。

背景技术

如图1所示，是现有具有屏蔽栅的沟槽栅功率器件的结构示意图；在硅衬底2上 形成有硅外延层4，在硅外延层4中形成有沟槽。形成于沟槽底部的源多晶硅1组成 屏蔽栅1，屏蔽栅1也称为分离栅。沟槽底部氧化硅3位于屏蔽栅1和底部的硅外延 层4之间，沟槽侧壁氧化层5位于屏蔽栅1和沟槽侧面的硅外延层4之间。在沟槽的 顶部形成有多晶硅栅8,多晶硅栅8也称为门极多晶硅。多晶硅栅8和屏蔽栅1之间为 分离栅隔离氧化硅6也即为栅间隔离氧化硅。多晶硅栅8和侧面的硅外延层4之间隔 离有栅氧化层7。在硅外延层4的表面形成有体结注入层11，体结注入层11一般由 阱区组成。在体结注入层11的表面形成有源区12，之后在硅外延层4表面上形成有 层间膜13，接触孔9和正面金属层14；通过正面金属层14引出源极和栅极。在引出 源区12的接触孔9的底部形成有接触孔注入层即阱区接触区10，接触孔9由钨塞组 成。漏区形成于硅衬底2的背面，并通过背面金属引出漏极。

现有具有屏蔽栅的沟槽栅功率器件在外加反向电压时,分离栅多晶硅1所形成的 电场首先使硅外延层4耗尽,相当于降低了硅外延层4搀杂浓度.从而提高外延体结 击穿电压。但此种结构由于沟槽较深,沟槽底部电场很强.击穿容易从底部发生即图 1中标记13所示位置处发生。

现有工艺中，沟槽内侧的沟槽底部氧化硅3和沟槽侧壁氧化层5都是使用化学气 相沉积或者热氧直接生长的方式形成，如图4A所示，是现有方法形成的沟槽内侧表 面的场氧化硅的厚度示意图，而化学气相沉积或者热氧直接生长的本身的工艺特点, 决定了所形成的氧化硅总是底部比顶部薄，即图4A中的厚度b<厚度a。沟槽底部氧 化硅3的厚度b小于沟槽侧壁氧化层5的厚度a的结构，会使沟槽底部的电场强度增 加，加上沟槽深度较深使沟槽底部的电场强度较高的缺点，二个使电场强度增加的效 应的叠加大大降低了器件的击穿电压。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在沟槽内部表面形成场氧化硅的方法，能 在沟槽内形成底部场氧化硅厚、侧面场氧化硅薄的场氧化硅结构，且不需要增加额外 光刻工艺、成本较低，应用于具有屏蔽栅的沟槽栅功率MOS器件的栅极沟槽时能增加 栅极沟槽底部的电场强度、提高器件的击穿电压。

为解决上述技术问题，本发明提供的在沟槽内部表面形成场氧化硅的方法包括如 下步骤：

步骤一、采用光刻刻蚀工艺在硅衬底上形成沟槽。

步骤二、在所述沟槽的底部表面和侧面同时形成第一层场氧化硅。

步骤三、形成第二氮化硅层，所述第二氮化硅层形成于所述第一层场氧化硅的表 面并延伸到所述沟槽外部的平台区。

步骤四、进行光刻胶涂布，通过控制所述光刻胶的厚度使所述光刻胶仅覆盖在所 述沟槽底部、而在所述沟槽外部的平台区没有所述光刻胶覆盖。

步骤五、采用干法刻蚀工艺对所述第二氮化硅层进行刻蚀，所述干法刻蚀工艺将 所述沟槽外部的平台区的所述第二氮化硅去除，位于所述沟槽底部表面的所述第二氮 化硅层由于被所述光刻胶覆盖而保留，所述沟槽侧面的所述第二氮化硅层也保留。

步骤六、去除所述光刻胶并对所述第一层场氧化硅进行湿法刻蚀，在由所述第二 氮化硅层和所述沟槽侧面的硅的自对准定义下，所述湿法刻蚀工艺沿着所述沟槽的顶 部往下对所述第一层场氧化硅进行刻蚀，所述湿法刻蚀工艺完成后在所述沟槽底部保 留部分所述第一层场氧化硅。

步骤七、去除所述第二氮化硅层。

步骤八、在底部保留有所述第一层氧化硅的所述沟槽的底部表面和侧面同时形成 第二层场氧化硅，所述第一层场氧化硅和所述第二层场氧化硅叠加后使得所述沟槽底 部的场氧化硅的厚度大于侧面的场氧化硅的厚度。

进一步的改进是，所述沟槽为具有屏蔽栅的沟槽栅功率MOS器件的栅极沟槽。

进一步的改进是所述沟槽的深度为2微米～7微米。

进一步的改进是步骤六中所述湿法刻蚀工艺完成后在所述沟槽底部保留的所述第二层场氧化硅的高度为

进一步的改进是步骤一中在所述硅衬底表面形成有硅外延层，所述沟槽形成于所 述硅外延层中。

进一步的改进是步骤一中形成所述沟槽包括如下分步骤：

在所述硅衬底表面形成硬质掩模层。