沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备方法技术

本发明专利技术涉及一种TMBS制备方法，包括：提供半导体结构，半导体结构包括硅衬底和形成于硅衬底表面的氧化硅层，氧化硅层上定义有刻蚀窗口；刻蚀氧化硅层形成工艺孔，刻蚀步骤包括：步骤A：将半导体结构置于反应腔内；步骤B：充入第一刻蚀气体并调节射频功率为第一功率，对氧化硅层进行刻蚀，第一功率大于400W；步骤C：在氧化硅层被全部刻蚀前，调节射频功率为第二功率，对氧化硅层继续刻蚀，直至氧化硅层被完全刻蚀形成工艺孔，第二功率小于第一功率；刻蚀工艺孔下方的硅衬底并形成TMBS。上述制备方法，将氧化硅层的刻蚀分为两个阶段且在第二阶段降低射频功率，从而减小对硅表面的损伤，得到的TMBS性能较好。

Preparation of Schottky barrier transistor

【技术实现步骤摘要】
沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备方法
本专利技术涉及半导体工艺领域，特别是涉及一种沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备方法。
技术介绍
沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管(TrenchMOSBarrierSchottky，TMBS)与传统肖特基整流器件相比，TMBS具有更低的反向漏电流和更高的反向击穿电压，即TMBS具有更好的正向导通和反向阻断特性。如图1所示，TMBS管芯包含半导体结构，半导体结构是以硅衬底110为基底，在硅衬底上形成一层氧化层120，然后通过刻蚀工艺刻蚀掉中间的氧化层，形成工艺孔121以暴露出硅衬底，然后刻蚀工艺孔下方的硅以形成沟槽并在沟槽内壁淀积栅氧层111以及在沟槽内填充多晶硅112，最后在半导体结构上覆盖一层金属层130，由此形成TMBS管芯，TMBS边缘处的金属层和硅衬底之间保留有氧化层，可以改善提高TMBS耐压。在刻蚀氧化层以形成工艺孔的步骤中，通常使用干法刻蚀工艺，为保证氧化层被完全刻蚀掉，一般会适当延长刻蚀时间，但是若氧化层刻蚀完成后未及时停止刻蚀，刻蚀气体会继续轰击硅衬底而会导致下方的硅衬底损伤，影响器件的反向漏电和反向耐压性能。
技术实现思路
基于此，有必要针对沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备过程中的氧化层刻蚀工艺会损伤下方硅衬底的问题，提供一种沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备方法。一种沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备方法，包括：提供半导体结构，所述半导体结构包括硅衬底和形成于硅衬底表面的氧化硅层，所述氧化硅层上定义有刻蚀窗口；刻蚀所述氧化硅层形成工艺孔，刻蚀步骤包括：步骤A：将所述半导体结构置于反应腔内；步骤B：充入第一刻蚀气体并调节射频功率为第一功率，对所述氧化硅层进行刻蚀，所述第一功率大于400W；步骤C：在所述氧化硅层被全部刻蚀前，调节射频功率为第二功率，对所述氧化硅层继续刻蚀，直至所述氧化硅层被完全刻蚀形成工艺孔，所述第二功率小于所述第一功率；刻蚀所述工艺孔下方的硅衬底并形成所述沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管。在其中一个实施例中，在步骤B中，当所述氧化硅层的厚度被刻蚀超过50％时，实施步骤C。在其中一个实施例中，所述刻蚀步骤还包括：步骤D：在所述氧化硅层被完全刻蚀后，充入第二刻蚀气体并调节射频功率为第三功率继续刻蚀，所述第三功率的功率范围为90W～110W。在其中一个实施例中，所述第一功率范围为440W～460W。在其中一个实施例中，所述第二功率范围为270W～330W。在其中一个实施例中，所述第一刻蚀气体为Ar、CHF3和CF4，所述Ar、CHF3和CF4的气体流量范围分别为140sccm～160sccm、40sccm～50sccm和13sccm～17sccm。在其中一个实施例中，从所述步骤B到所述步骤C中，反应腔内气体压强和磁感应强度不变，反应腔内气体压强范围为180毫托～220毫托，反应腔内磁感应强度范围为27高斯～33高斯。在其中一个实施例中，所述氧化层的厚度范围为1.0～1.3μm，所述步骤B中的刻蚀时间范围为135S～145S，所述步骤C中的刻蚀时间范围为210S～220S。在其中一个实施例中，所述第二刻蚀气体为CF4，调节反应腔内气体压强范围为90毫托～110毫托，调节反应腔内磁感应强度为0，调节CF4气体流量范围为35sccm～45sccm，刻蚀时间范围为7S～13S。在其中一个实施例中，所述刻蚀所述工艺孔下方的硅衬底并形成所述沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管包括：刻蚀所述工艺孔下方的硅衬底形成沟槽；在所述沟槽内淀积栅氧层后在所述沟槽内填充多晶硅；在所述半导体结构表面覆盖一层金属层以形成沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管。上述TMBS制备过程中，对氧化硅层的刻蚀过程分为两个阶段，第一阶段的射频功率大于400W，射频功率较高，刻蚀速率较快；在氧化硅层被完全刻蚀之前，进入第二阶段，第二阶段的射频功率小于第一阶段的射频功率，此时刻蚀速率相对较慢但会继续刻蚀氧化硅层直至氧化硅层被完全刻蚀掉。由于第二阶段射频功率较低，刻蚀气体对硅衬底的轰击力度减弱，相比于一直用第一功率刻蚀氧化硅层，第二功率环境下对硅衬底损伤程度降低，且由于第一阶段射频功率较高，刻蚀速率较快，在第一阶段大部分氧化硅层已经被刻蚀掉，因此整体的刻蚀时间也可得到控制。上述TMBS制备方法，由于使用上述刻蚀步骤刻蚀氧化层，对硅衬底的损伤程度小，得到的TMBS器件性能较好。附图说明图1为一实施例中TMBS结构剖视图；图2为一实施例中TMBS制备方法步骤流程图；图3为一实施例中反应腔内环境示意图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的首选实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本专利技术涉及一种沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管制备方法，如图2所示，该制备方法包括：步骤S110：提供半导体结构，所述半导体结构包括硅衬底和形成于硅衬底表面的氧化硅层，所述氧化硅层上定义有刻蚀窗口。如图3所示，半导体结构包括硅衬底210和形成于硅衬底上的氧化硅层220，氧化硅层220上定义有刻蚀窗口，具体可通过光刻胶层230定义出刻蚀窗口，即有光刻胶覆盖的氧化硅层不被刻蚀，暴露出来的氧化硅层会被刻蚀。在本实施例中，刻蚀窗口位于半导体结构的中间区域，即需将中间区域的氧化硅层刻蚀掉形成工艺孔，暴露出中间区域的硅衬底。步骤S120：刻蚀所述氧化硅层形成工艺孔，刻蚀步骤包括：步骤S121：将所述半导体结构置于反应腔内。本申请中涉及的TMBS制备方法中，氧化硅层刻蚀工艺具体使用干法刻蚀工艺，本实施例中，干法刻蚀工艺具体可为反应离子刻蚀。反应离子刻蚀包括化学刻蚀和物理刻蚀，化学刻蚀是通过气体放电，使刻蚀气体分解电离产生活性基及离子，活性基及离子与氧化硅层发生化学反应生成挥发性化合物而实现化学刻蚀；物理刻蚀是刻蚀气体在电场的作用下加速运动并轰击氧化硅层表面，即通过溅射作用实现物理刻蚀。干法刻蚀需要使用特性仪器实现刻蚀，其中，待刻蚀物需置于反应腔内完成刻蚀过程。在本实施例中，如图3所示，将半导体结构置于反应腔A内，反应腔A包含上电极板C1和下电极板C2，上电极板C1和下电极板C2与射频电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管的制备方法，其特征在于，包括：/n提供半导体结构，所述半导体结构包括硅衬底和形成于硅衬底表面的氧化硅层，所述氧化硅层上定义有刻蚀窗口；/n刻蚀所述氧化硅层形成工艺孔，刻蚀步骤包括：/n步骤A：将所述半导体结构置于反应腔内；/n步骤B：充入第一刻蚀气体并调节射频功率为第一功率，对所述氧化硅层进行刻蚀，所述第一功率大于400W；/n步骤C：在所述氧化硅层被全部刻蚀前，调节射频功率为第二功率，对所述氧化硅层继续刻蚀，直至所述氧化硅层被完全刻蚀形成工艺孔，所述第二功率小于所述第一功率；/n刻蚀所述工艺孔下方的硅衬底并形成所述沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管。/n

【技术特征摘要】
1.一种沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
提供半导体结构，所述半导体结构包括硅衬底和形成于硅衬底表面的氧化硅层，所述氧化硅层上定义有刻蚀窗口；
刻蚀所述氧化硅层形成工艺孔，刻蚀步骤包括：
步骤A：将所述半导体结构置于反应腔内；
步骤B：充入第一刻蚀气体并调节射频功率为第一功率，对所述氧化硅层进行刻蚀，所述第一功率大于400W；
步骤C：在所述氧化硅层被全部刻蚀前，调节射频功率为第二功率，对所述氧化硅层继续刻蚀，直至所述氧化硅层被完全刻蚀形成工艺孔，所述第二功率小于所述第一功率；
刻蚀所述工艺孔下方的硅衬底并形成所述沟槽式金属氧化物半导体肖特基势垒晶体管。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤B中，当所述氧化硅层的厚度被刻蚀超过50％时，实施步骤C。


3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀步骤还包括：
步骤D：在所述氧化硅层被完全刻蚀后，充入第二刻蚀气体并调节射频功率为第三功率继续刻蚀，所述第三功率的功率范围为90W～110W。


4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一功率范围为440W～460W。


5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二功率范围为270W～330W。


6.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓日，冒义祥，周俊芳，
申请(专利权)人：无锡华润上华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32