[发明专利]沟槽栅的制造方法

说明书

本发明公开了一种沟槽栅的制造方法，包括：步骤一、在半导体衬底表面形成沟槽。步骤二、形成第一氧化层，第一氧化层形成后需要使沟槽的顶部保持为开口状态并在沟槽内包围处第二沟槽。步骤三、沉积第二介质层，第二介质层形成后需要使沟槽的顶部开口保持或封闭。步骤四、进行第一次化学机械研磨工艺使第二沟槽外第二介质层都去除，保留的所述第二介质层覆盖位于在所述第二沟槽的侧面和底部表面。步骤五、以保留的第二介质层为掩膜对第一氧化层进行从顶部到底部的第二次刻蚀以形成栅极底部氧化层。步骤六、去除第二介质层。步骤七、进行栅氧化层的生长。本发明能简化BTO的形成工艺，从而能降低工艺成本。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种沟槽栅的制造方法。

背景技术

MOS晶体管中，栅结构包括栅氧化层和形成于栅氧化层表面的多晶硅栅，多晶硅栅通常覆盖沟道区并用于在沟道区表面形成连接源漏的沟道，为了提供栅的高控制性，一般要求较薄的栅氧化层；但是为了高的栅可靠性，以及小的米勒电容，又需要厚的栅氧化层。也即较薄的栅氧化层有利于对沟道开启的控制，但是较薄的栅氧化层的刻蚀性又会降低同时会增加米勒电容。

栅结构包括平面栅和沟槽栅两种，沟槽栅能够得到更大的电流密度和更小的导通电阻而经常应用于功率器件中。

对于沟槽栅，通常包括沟槽，形成于沟槽内侧表面包括底部表面和侧面的栅氧化层以及将所述沟槽完全填充的多晶硅栅。沟槽栅需要穿过沟道区，从而能使得多晶硅栅从侧面覆盖沟道区从而能在栅开启时在被多晶硅栅侧面覆盖的沟道区表面形成沟道。

由于上面描述可知，栅氧化层的厚度对于栅控制性和可靠性以及米勒电容的要求之间存在矛盾，对于沟槽栅来说，为了在这一矛盾中折衷。通常需要在沟槽栅中采用沟槽底部厚氧化层(Bottom Thick Oxide，BTO)工艺，本发明说明书中将BTO称为栅极底部氧化层，沟槽底部厚氧化层中的“厚”的意思是和栅氧化层相比沟槽底部厚氧化层的厚度更厚。

这样，在沟槽栅中就存在两种后的氧化层，一种为BTO，一种为栅氧化层。多晶硅栅和沟道区之间的氧化层为较薄的栅氧化层，这样能保证稿的栅控制力。而在在容易出现可靠性问题的底部及底部角落(Corner)采用厚的氧化层即BTO来保证器件的高可靠性。

但是采用BTO工艺会增加工艺流程，也就致使制造成本的增加。如何低成本地实现这一结构就显得非常重要。现有技术中有两个主流的实现BTO的方法。

现有第一种方法为：利用高密度等离子体(HDP)氧化层(Oxide)填充沟槽，之后再通过化学机械研磨(CMP)平坦化和回刻技术实现，成本非常高昂。

现有第二种方法为：先形成较厚的BTO层，BTO层形成后会位于沟槽的整个内侧表面和沟槽外表面；这时需要涂布光刻胶将整个沟槽完全填充，光刻胶同时会填充到沟槽外的表面；通过光刻胶在沟槽外表面和沟槽内部的厚度差，调节曝光量，保证表面完全曝光，沟槽内曝光不足，这样在显影后会在沟槽内部保留需要厚度的光刻胶；通过保留于沟槽内部的光刻胶，保护事先成膜的厚栅氧即BTO层，利用湿法工艺去除其他区域的厚栅氧；之后，通过再次成膜实现沟道区的薄栅氧即上面所述的栅氧化层。由上可知，现有第二种方法需要增加一次光刻，成本也比较高。而且由于光刻胶的涂布特性，对于低深宽比的沟槽结构，此方法也难以实现。

如图1所示，是现有方法形成的具有BTO的沟槽栅的示意图；可以看出，在沟槽101的底部形成有较厚的BTO层102，在BTO层102的顶部的沟槽101的侧面上形成有较薄的栅氧化层103，最后多晶硅栅104将沟槽101完全填充。