本发明专利技术涉及提出了一种半导体器件的制备方法。器件的制备方法包括：在半导体层中制备；用绝缘材料填充沟槽；除去所选的部分绝缘材料，留下在沟槽底部的一部分绝缘材料；在剩余部分沟槽的一个或多个侧壁上，制备一个或多个隔片；使用一个或多个隔片作为掩膜，各向异性地刻蚀沟槽底部的绝缘材料，以便在绝缘物中形成沟槽；除去隔片；并用导电材料填充绝缘物中的沟槽。还可选择，在沟槽的侧壁和底部，形成一个氧化物‑氮化物‑氧化物(ONO)结构，并在没有被ONO结构占用的部分沟槽中，形成一个或多个导电结构。
【技术实现步骤摘要】
具有厚底部屏蔽氧化物的沟槽DMOS器件的制备
本专利技术主要涉及一种沟槽DMOS的制备方法，更确切地说，是一种带有可变厚度的栅极氧化物的沟槽DMOS的制备方法。
技术介绍
DMOS(双扩散MOS)晶体管是一种MOSFET(金属氧化物半导体场效应管)，利用两个顺序扩散阶梯，校准到一个公共边上，构成晶体管的通道区。DMOS晶体管通常是高电压、高电流器件，既可以作为分立式晶体管，也可以作为功率集成电路的元件。DMOS晶体管仅用很低的正向电压降，就可以在单位面积上产生高电流。典型的DMOS晶体管是一种叫做沟槽DMOS晶体管的器件，其中通道位于沟槽的侧壁上，栅极形成在沟槽中，沟槽从源极延伸到漏极。布满了薄氧化层的沟槽用多晶硅填充，比平面垂直DMOS晶体管结构对电流的限制还低，因此它的导通电阻较小。必须简单地制备一种沟槽DMOS晶体管，使可变厚度栅极沟槽氧化物的巧妙地置于沟槽内部的各个部分，以便使器件的性能达到最优化。例如，最好将一个较薄的栅极氧化物，置于沟槽的上部，以便最大化通道电流。相比之下，将一个较厚的栅极氧化物置于沟槽底部，可以承载较高的栅极-至-漏极击穿电压。美国专利号为US4941026的专利提出了一种垂直沟道半导体器件，包括一个具有可变厚度氧化物的绝缘栅极电极，但文中没有说明如何制备该器件。美国专利号为US4914058的专利提出了一种制备DMOS的工艺，包括将氮化物布满凹槽，刻蚀内部凹槽，使侧壁穿过第一凹槽的底部延伸，通过氧化生长，将电介质材料布满内部凹槽，以增加内部凹槽侧壁上的栅极沟槽电介质的厚度。美国专利号为2008/0310065的专利提出了一种瞬态电压抑制(TVS)电路，具有单向阻滞以及对称的双向阻滞性能，与电磁干扰(EMI)过滤器相结合，位于第一导电类型的半导体衬底上。TVS电路与EMI过滤器相结合还包括一个沉积在表面上的接地端，用于对称的双向阻滞结构，在半导体衬底的底部，用于单向阻滞结构，输入端和输出端沉积在顶面上，至少一个稳压二极管和多个电容器沉积在半导体衬底中，通过直接电容耦合，无需中间的浮体区，以便将接地端耦合到输入和输出端上。电容器沉积在沟槽中，内衬有氧化物和氮化物。正如原有技术所示，如果在沟槽中均匀地形成一种厚氧化物的话，使沟槽的纵横比(深度A比上宽度B)较高，这在沟槽中进行多晶硅栅极背部填充时，会遇到困难。例如，图1A-1D表示制备原有技术的单一栅极的原有技术的剖面图。正如图1A所示，沟槽106形成在半导体层102中。厚氧化物104形成在沟槽106的底部和侧壁上，增大了沟槽的纵横比A/B。多晶硅108原位沉积在沟槽106中。由于多晶硅沉积的高纵横比，如图1B所示，会形成一个锁眼110。如图1C所示，先对多晶硅108进行回刻，然后如图1D所示，对整个多晶硅108进行各向同性的高温氧化(HTO)氧化物刻蚀，仅保留一部分锁眼110。图2为一种现有的具有屏蔽多晶硅栅极的屏蔽栅极沟槽(SGT)器件200的剖面图，第一多晶硅结构之间的内部-多晶硅氧化物(IPO)202，构成栅极204，第二多晶硅结构206作为导电屏蔽。依据一种原有技术工艺，这种结构是在两个多晶硅结构204和206之间形成IPO202时，通过含有两个(IPO氧化层202和多晶硅层206的)回刻工序的过程形成的。尤其是，构成屏蔽206的多晶硅沉积在沟槽中，并回刻，HDP氧化物形成在屏蔽206上，并回刻，以便为构成栅极结构204的多晶硅的沉积留出空间。这种方法的不足在于，整个晶圆上，IPO的厚度可操控性很差。IPO的厚度与两个独立、不相关的回刻工艺有关，即多晶硅的刻蚀或氧化物的刻蚀或总的刻蚀过程，都会影响IPO厚度的不均匀性以及局部减薄。而且，在上述方法中，栅极沟槽电介质在侧壁的较厚部分上的厚度，以及在沟槽底部的厚度，是相互关联的。一个厚度的改变必然引起另一个厚度的改变。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施方式中，本专利技术提供的一种用于制备半导体器件的方法，包括：步骤a：在半导体层中制备宽度为A的第一沟槽；步骤b：用绝缘材料填充第一沟槽；步骤c：除去所选的部分绝缘材料，留下在第一沟槽底部的一部分绝缘材料；步骤d：在第一沟槽的剩余部分的一个或多个侧壁上，制备一个或多个预设宽度为T1的隔片；步骤e：使用一个或多个隔片作为掩膜，各向异性地刻蚀第一沟槽底部的绝缘材料，在绝缘物中形成第二沟槽，使绝缘物在第二沟槽底部的预设厚度为T2，宽度A'由隔片的厚度T1决定，其中A'小于A；以及步骤f：移去隔片，留在半导体中的第一沟槽的剩余部分具有宽度A"大于A'；以及步骤g：用导电材料至少填充绝缘物中的第二沟槽。上述的方法，步骤d还包括：在第一沟槽的剩余部分的侧壁上、沉积在沟槽中的绝缘物上方以及半导体层上方形成预设厚度为T1的氮化层；以及各向异性刻蚀氮化层，以构成一个或多个隔片。上述的方法，步骤d还包括在所述制备一个氮化层之前，至少在第一沟槽的剩余部分的侧壁上，制备第一氧化层。上述的方法，还包括在步骤g之前：在第一沟槽的剩余部分的侧壁上，制备一个介质层，作为栅极电介质；其中步骤g还包括用导电材料，至少填充一部分第一沟槽。上述的方法，还包括在步骤g之后：回刻导电材料。上述的方法，还包括：用绝缘材料填充一个在导电材料中的开口；以及回刻蚀绝缘材料和导电材料。上述的方法，还包括在步骤b之前：在沟槽的侧壁和底部，制备第一氧化层；以及在第一氧化层上方制备一个氮化层。上述的方法，步骤d还包括：在所述的氮化层上方，制备一个预设厚度为T1的多晶硅层；以及各向异性地刻蚀多晶硅层，以构成隔片。上述的方法还包括在步骤g之后：将导电材料回刻到沟槽中的绝缘材料顶面之下，构成一个屏蔽电极；在沟槽中的导电材料上方形成一个绝缘层；除去裸露在沟槽侧壁上以及半导体层上方的第一氧化层及氮化层；在沟槽侧壁上以及半导体层上方，形成一个栅极介质层；以及用另一种导电材料，填充沟槽剩余部分，并回刻该导电材料，以构成栅极电极。在另外一个实施方式中，本专利技术还提供另外一种用于制备半导体器件的方法，包括：步骤a：在半导体层中制备一个沟槽；步骤b：在沟槽的侧壁和底部，形成一个氧化物-氮化物-氧化物结构，其中氧化物-氮化物-氧化物结构含有一个位于第一和第二氧化层之间的氮化层；以及步骤c：在没有被氧化物-氮化物-氧化物结构占用的一部分沟槽中，形成一个或多个导电结构。上述的方法，一个或多个导电结构含有一个具有夹在第一导电结构和第二导电结构之间的绝缘材料的屏蔽栅极结构。上述的方法，步骤b包括：在沟槽侧壁和底部以及半导体层的顶部，形成一个第一氧化层；在第一氧化层上方形成一个氮化层；以及在氮化层上方形成一个第二氧化层。上述的方法，制备第二氧化层包括：用第二氧化物填充沟槽；回刻第二氧化层，保留沟槽底部的一部分第二氧化层；在第二氧化层上以及剩余部分沟槽的侧壁上，形成一个带有预设厚度T1的隔片层；各向异性刻蚀隔片层，在侧壁上构成一个或多个隔片；在沟槽底部，将第二氧化层各向异性刻蚀到预设厚度T2；并且除去一个或多个隔片。上述的方法，步骤c包括：用第一导电结构填充沟槽；将第一导电结构回刻到第二氧化层的顶面以下；在第一导电结构上方，形成一个再次氧化层；除去裸露在沟槽侧壁上以及半导体层上方的第一氧化层、氮化层以及第三氧化层；在沟本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于制备半导体器件的方法，其特征在于，包括：步骤a：在半导体层中制备一个沟槽；步骤b：在沟槽的侧壁和底部，形成一个氧化物‑氮化物‑氧化物结构，其中氧化物‑氮化物‑氧化物结构含有一个位于第一和第二氧化层之间的氮化层，包括在沟槽侧壁和底部以及半导体层的顶部，形成一个第一氧化层；在第一氧化层上方形成一个氮化层；在氮化层上方形成一个第二氧化层；以及步骤c：在没有被氧化物‑氮化物‑氧化物结构占用的一部分沟槽中，形成一个或多个导电结构，一个或多个导电结构含有一个具有夹在第一导电结构和第二导电结构之间的绝缘材料的屏蔽栅极结构；其中步骤c包括：用第一导电结构填充沟槽底部部分；在沟槽中的第一导电结构上方，形成一个再次氧化层；除去裸露在沟槽中的第二氧化层和氮化层；在沟槽侧壁上，形成一个栅极氧化物；并且用第二导电结构填充沟槽的剩余部分，回刻第二导电结构。
【技术特征摘要】
2009.08.31 US 12/551,4171.一种用于制备半导体器件的方法，其特征在于，包括：步骤a：在半导体层中制备一个沟槽；步骤b：在沟槽的侧壁和底部，形成一个氧化物-氮化物-氧化物结构，其中氧化物-氮化物-氧化物结构含有一个位于第一和第二氧化层之间的氮化层，包括在沟槽侧壁和底部以及半导体层的顶部，形成一个第一氧化层；在第一氧化层上方形成一个氮化层；在氮化层上方形成一个第二氧化层；以及步骤c：在没有被氧化物-氮化物-氧化物结构占用的一部分沟槽中，形成二个或多个导电结构，二个或多个导电结构含有一个具有夹在第一导电结构和第二导电结构之间的绝缘材料的屏蔽栅极结构；其中步骤c包括：用第一导电结构填充沟槽底部部分；在沟槽中的第一导电结构上方，形成一个再次氧化层；除去裸露在沟槽中的第二氧化层和氮化层；在沟槽侧壁上，形成一个栅极氧化物；并且用第二导电结构填充沟槽的剩余部分，回刻第二导电结构；其中在步骤b中制备第二氧化层包括：用第二氧化物填充沟槽；回刻第二氧化物，保留沟槽底部的一部分第二氧化层；在第二氧化层上以及剩余部分沟槽的侧壁上，形成一个带有预设厚度T1的隔片层；各向异性刻蚀隔片层，在沟槽的侧壁上构成一个或多个隔片；在沟槽底部，将第二氧化层各向异性刻蚀到预设厚度T2；并且除去一个或多个隔片。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用一个或多个隔片...
【专利技术属性】
技术研发人员：李亦衡，戴嵩山，常虹，陈军，
申请(专利权)人：万国半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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