[发明专利]一种底部厚氧沟槽MOSFET器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种底部厚氧沟槽MOSFET器件的制造方法，包括：在重掺杂的衬底上生长设定掺杂浓度和厚度的外延层，在外延层形成沟槽；在所述沟槽表面形成厚氧化层，再沉积多晶硅填满沟槽；将沟槽内多晶硅刻蚀至设定高度，采用湿法刻蚀沟槽表面的厚氧化层，以实现侧壁厚氧化层刻蚀干净，底部沟槽厚氧化层保留；然后刻蚀多晶硅直至多晶硅表面与厚氧表面平齐；生长栅氧化层，形成MOSFET器件。本发明不需要用到高密度等离子体设备和化学机械研磨设备等相对昂贵的工艺设备，可以降低制造成本，同时达到底部厚氧沟槽MOSFET器件具备的优势效果。

技术领域

本发明涉及底部厚氧沟槽MOSFET器件技术领域，尤其涉及一种底部厚氧沟槽MOSFET器件的制造方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

沟槽型绝缘栅金属氧化半导体场效应晶体管(MOSFET)因为其垂直导电特点，使其元胞尺寸可以做得更小，且消除了JFET(结型场效应管)区，具有功率密度高，导通电阻小等优点，作为功率开关被广泛应用在各种功率转化和功率保护电路。

沟槽型MOSFET栅氧化层(GOX)作为控制沟道形成的介质层，栅氧化层厚度一般要求比较薄，但是沟槽底部因为距离衬底近，当器件反偏，底部氧化层电场集中，容易击穿，且GOX薄，Cgd电容(GD寄生电容)大，影响器件开关速度。因此一种沟槽底部厚氧的(Bottomthick Oxide，以下简称BTO)沟槽MOSFET结构被提出，沟槽底部氧化层远厚于侧壁氧化层，保证了底部氧化层能够承受强电场，且底氧化层加厚减小Cgd电容，提高器件开关速度，减小了开关损耗。

目前，BTO结构的形成过程一般采用高密度等离子体(HDP)氧化层淀积的方法填满沟槽，再用化学机械研磨(CMP)配合湿法刻蚀(wet etch)的方式将沟槽内氧化层刻蚀到需要的厚度。该方法要求高密度等离子体设备和化学机械研磨设备，对设备要求较高，且高密度等离子体氧化层(HDPOxied)的填充对沟槽的深宽比有要求，如果将沟道密度做得足够小，窄沟槽就会带来高密度等离子体填充难的问题。且该工艺刻蚀沟槽内的氧化层，往往是氧化层保留部分占沟槽内氧化层的小比例，沟槽内大部分氧化层是要刻蚀掉的，导致刻蚀的均匀性无法保证，剩余氧化层厚度不好控制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种底部厚氧沟槽MOSFET器件的制造方法，沟槽底部的厚氧化层采用热氧工艺形成，氧化层厚度均匀性和致密性好；能够解决现有的高密度等离子体氧化层填充方法存在的工艺难控制和设备要求高等问题。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种底部厚氧沟槽MOSFET器件的制造方法，包括：

在重掺杂的衬底上生长设定掺杂浓度和厚度的外延层，在外延层形成沟槽；

在所述沟槽表面形成厚氧化层，再沉积多晶硅填满沟槽；

将沟槽内多晶硅刻蚀至设定高度，采用湿法刻蚀沟槽表面的厚氧化层，以实现侧壁厚氧化层刻蚀干净，底部沟槽厚氧化层保留；然后刻蚀多晶硅直至多晶硅表面与厚氧表面平齐；

生长栅氧化层，形成MOSFET器件。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用本发明的工艺方法形成的底部厚氧沟槽MOSFET器件，工艺过程简单，工艺控制难度小，相比常规沟槽MOSFET只增加了一次多晶的淀积与刻蚀。不需要用到高密度等离子体设备和化学机械研磨设备等相对昂贵的工艺设备，可以降低制造成本，同时达到底部厚氧沟槽MOSFET器件具备的优势效果。

(2)本发明利用沟槽内多晶的遮挡作用和湿氧刻蚀的各向同性，刻蚀掉侧壁氧化层，保留底部氧化层，从而形成沟槽底部厚氧结构。

(3)本发明沟槽周围通过注入形成N+区，能够降低积累层电阻。