[发明专利]半导体器件的栅极结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件的栅极结构及其制造方法。所述栅极结构包括沟槽栅和平面栅，平面栅包括多块相互分离的多晶硅结构，半导体器件栅极结构还包括：阱区，与沟槽栅相邻且设于平面栅下方；第一导电类型掺杂区，设于阱区内、相邻的多晶硅结构下方，各区域电性连接至平面栅；源极，设于阱区内；沟槽栅包括：氧化硅填充，包括侧壁氧化硅和底部氧化硅；控制栅，位于沟槽栅的上部，且侧面被侧壁氧化硅包围，控制栅电性连接至平面栅；屏蔽栅，为单段或纵向排列的多段结构；隔离氧化硅，填充于纵向上相邻的控制栅和屏蔽栅之间。本发明可在器件导通时提升平面栅下方沟道中的载流子迁移率，降低横向沟道的导通电阻。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体器件栅极结构，还涉及一种半导体器件栅极结构的制造方法。

背景技术

如何在恒定的器件长度(恒定面积、恒定导通电阻)下，优化沟槽隔离工艺、改善沟槽形貌，从而优化击穿时电场分布、提高击穿电压，进而为持续降低导通电阻Ron,sp(导通电阻)拓展优化空间，是横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOSFET)器件持续改善、优化的方向。

发明内容

基于此，有必要提供一种新型的半导体器件栅极结构。

一种半导体器件栅极结构，包括沟槽栅和平面栅，所述平面栅包括多块相互分离的多晶硅结构，所述半导体器件栅极结构还包括：阱区，为第二导电类型，与所述沟槽栅相邻且设于所述平面栅下方；第一导电类型掺杂区，设于所述阱区内，包括多个相互分离的区域，每个区域设于相邻的所述多晶硅结构下方，各所述区域电性连接至所述平面栅；所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型；源极，为第一导电类型，设于所述阱区内；所述沟槽栅包括：氧化硅填充，包括位于所述沟槽栅的沟槽侧壁的侧壁氧化硅和位于所述沟槽栅的底部的底部氧化硅，所述侧壁氧化硅越往下厚度越厚；控制栅，为多晶硅材质，位于所述沟槽栅的上部，且侧面被所述侧壁氧化硅包围，所述控制栅电性连接至所述平面栅；屏蔽栅，为多晶硅材质，为单段或纵向排列的多段结构；隔离氧化硅，填充于纵向上相邻的控制栅和屏蔽栅之间，或填充于纵向上相邻的控制栅和屏蔽栅之间、多段结构的相邻屏蔽栅之间。

在一个实施例中，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。

上述半导体器件栅极结构，采用了平面栅+纵向槽栅的结构，且槽栅包括纵向的控制栅和屏蔽栅。采用分裂式的第一导电类型掺杂区，可在器件导通时提升平面栅下方沟道中的载流子迁移率，降低横向沟道的导通电阻。

还有必要提供一种一种半导体器件的栅极结构的制造方法。

一种半导体器件的栅极结构的制造方法，包括：步骤A，在晶圆表面形成沟槽；步骤B，通过淀积向所述沟槽内填充氧化硅；步骤C，通过刻蚀去除掉沟槽内的氧化硅表面的一部分；步骤D，通过热氧化在沟槽顶部的拐角处形成氧化硅拐角结构，所述氧化硅拐角结构为从拐角处往下、位于沟槽内部的氧化硅逐渐变厚的结构；步骤E，在晶圆表面淀积含氮化合物，覆盖所述沟槽内的氧化硅表面及所述氧化硅拐角结构表面；步骤F，干法刻蚀所述含氮化合物，将沟槽内的氧化硅表面的含氮化合物去除，所述氧化硅拐角结构表面形成向沟槽内延伸的含氮化合物侧壁残留；步骤G，以所述含氮化合物侧壁残留为掩膜，通过刻蚀去除掉沟槽内的氧化硅表面的一部分；步骤H，去除所述沟槽内的含氮化合物；步骤I，向所述沟槽内填入多晶硅作为屏蔽栅；步骤J，在所述屏蔽栅上形成隔离氧化硅；步骤K，在所述隔离氧化硅上填入多晶硅作为控制栅；步骤L，通过注入第二导电类型的掺杂离子在与所述沟槽相邻的位置形成阱区；步骤M，在所述阱区上方形成多块相互分离的多晶硅结构作为平面栅；步骤N，将所述控制栅电性连接至所述平面栅。

在一个实施例中，还包括依次重复执行步骤E至步骤G，直至将沟槽内的氧化硅刻蚀至所需的底部氧化硅厚度，每执行一次步骤F所述含氮化合物侧壁残留就进一步向沟槽内延伸，所述沟槽内的氧化硅包括底部氧化硅和侧壁氧化硅，所述侧壁氧化硅的厚度从沟槽顶部至沟槽底部逐渐增厚；