一种Trench MOS器件及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Trench MOS器件及制备方法，涉及半导体功率器件领域。用于提高Trench MOS器件的击穿电压和抗冲击能力，并能降低栅漏极间电容。包括：外延层，栅极沟槽和外围分压沟槽；所述外延层上设置所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽；所述栅极沟槽从下至上分为栅极沟槽底部区域和栅极沟槽侧壁区域，所述栅极沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层或氮化硅层；所述栅极沟槽侧壁区域从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层。

【技术实现步骤摘要】
一种TrenchMOS器件及制备方法
本专利技术涉及半导体功率器件
，更具体的涉及一种TrenchMOS器件及制备方法。
技术介绍
TrenchMOS(沟槽式金属氧化物半导体场效应管)是在VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)的基础上发展起来的。TrenchMOS和平面型功率器件相比，栅极形成在垂直的沟槽中，因此在单位面积上能够得到更多的集成单元，有更多的沟道，能大大的降低器件的导通内阻。众所周知，沟槽底部的栅氧对器件性能影响较大，其在一定程度上影响着器件的击穿电压，包括栅极和漏极之间的电容。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种TrenchMOS器件及制备方法，用于提高TrenchMOS器件的击穿电压和抗冲击能力，并能降低栅漏极间电容。本专利技术实施例提供一种TrenchMOS器件，包括：外延层，栅极沟槽和外围分压沟槽；所述外延层上设置所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽；所述栅极沟槽从下至上分为栅极沟槽底部区域和栅极沟槽侧壁区域，所述栅极沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层或氮化硅层；所述栅极沟槽侧壁区域从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层。优选地，所述外围分压沟槽从下至上分为外围分压沟槽底部区域和外围分压沟槽侧壁区域，所述外围分压沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；所述外围分压沟槽包括有多个，与所述栅极沟槽相邻的第一外围分压沟槽的外围分压沟槽侧壁区域包括与栅极沟槽相邻的一部分侧壁和与外围分压沟槽相邻的一部分侧壁。优选地，当所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层时；与栅极沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层，与外围分压沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层；所述外围分压沟槽从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层。优选地，当所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和氮化硅层时；与栅极沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层，与外围分压沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层；所述外围分压沟槽侧壁从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层；所述外围分压沟槽底部从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和氮化硅层。优选地，位于所述栅极沟槽之间的外延层上表面包括栅极氧化层，外延所述外围分压沟槽中间的外延层上表面包括栅极氧化层，牺牲氧化层和第二氧化层。本专利技术实施例还提供一种TrenchMOS器件的制备方法，包括：通过光刻、刻蚀方法在外延层内形成有栅极沟槽和外围分压沟槽；所述外围分压沟槽的宽度大于所述栅极沟槽的宽度；在所述外延层上表面、所述栅极沟槽内和所述外围分压沟槽内依次形成牺牲氧化层、第二氧化层和氮化硅；所述氮化硅填满所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽并将所述外延层上表面覆盖；刻蚀掉栅极沟槽侧壁区域内的所述氮化硅、第二氧化层和牺牲氧化层，在所述栅极沟槽的侧壁上生长栅极氧化层，并向所述栅极沟槽内沉积多晶硅层；通过离子注入方式在所述栅极沟槽之间和所述栅极与所述外围分压沟槽之间形成阱区层以及源极层；在所述阱区层、所述多晶硅层上形成接触孔金属层，并通过所述接触孔形成源、栅极区金属层。优选地，所述刻蚀掉栅极沟槽侧壁区域内的所述氮化硅、第二氧化层和牺牲氧化层，在所述栅极沟槽的侧壁上生长栅极氧化层，具体包括：通过干法刻蚀掉所述栅极沟槽侧壁区域内的所述氮化硅，外围分压沟槽侧壁区域内的所述氮化硅；在所述外围分压沟槽内以及上表面设置光刻胶，通过湿法刻蚀掉所述栅极沟槽侧壁区域的所述第二氧化层和所述牺牲氧化层，在所述栅极沟槽侧壁区域生成第三氧化层；刻蚀掉栅极沟槽底部区域的所述氮化硅以及所述第三氧化层，在所述栅极沟槽侧壁区域生成栅极氧化层。优选地，所述并向所述栅极沟槽内沉积多晶硅层，具体包括：向所述栅极沟槽内沉积多晶硅层，以使所述多晶硅填满所述栅极沟槽底部区域和所述栅极沟槽侧壁区域。优选地，所述刻蚀掉栅极沟槽侧壁区域内的所述氮化硅、第二氧化层和牺牲氧化层，在所述栅极沟槽的侧壁上生长栅极氧化层，具体包括：通过干法刻蚀掉所述栅极沟槽侧壁区域内的所述氮化硅，外围分压沟槽侧壁区域内的所述氮化硅；在所述外围分压沟槽内以及上表面设置光刻胶，通过湿法刻蚀掉所述栅极沟槽侧壁区域的所述第二氧化层和所述牺牲氧化层，在所述栅极沟槽侧壁区域生成栅极氧化层。优选地，所述通过离子注入方式在所述栅极沟槽之间和所述栅极与所述外围分压沟槽之间形成阱区层以及源极层，具体包括：通过第一次离子注入在所述栅极沟槽之间、所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽之间形成所述阱区层；通过光刻工艺形成在所述外围分压沟槽上和所述外围分压沟槽与所述有源沟槽之间形成源极区光刻胶，通过第二次离子注入在所述栅极沟槽之间的所述阱区层上形成源极层。本专利技术实施例提供一种TrenchMOS器件，包括：外延层，栅极沟槽和外围分压沟槽；所述外延层上设置所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽；所述栅极沟槽从下至上分为栅极沟槽底部区域和栅极沟槽侧壁区域，所述栅极沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层或氮化硅层；所述栅极沟槽侧壁区域从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层。该结构通过氮化硅作为阻挡层，在不增加光罩的情况下在栅极沟槽和外围分压沟槽底部形成了由栅极氧化层、牺牲氧化层和第二氧化层组成的厚氧化层。该结构能提高产品可靠性和器件的击穿电压、提升器件的抗冲击能力、减低寄生电容和降低开关时间。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的一种TrenchMOS器件结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的另一种TrenchMOS器件结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的一种TrenchMOS器件制备流程示意图；图4A为本专利技术实施例一提供的在外延层上制备栅极沟槽和外围分压沟槽示意图；图4B为本专利技术实施例一提供的在栅极沟槽和外围分压沟槽上制备牺牲氧化层和第二氧化层示意图；图4C为本专利技术实施例一提供的在栅极沟槽和外围分压沟槽上沉淀氮化硅示意图；图4D为本专利技术实施例一提供的刻蚀掉栅极沟槽侧壁本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Trench MOS器件，其特征在于，包括：外延层，栅极沟槽和外围分压沟槽；/n所述外延层上设置所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽；/n所述栅极沟槽从下至上分为栅极沟槽底部区域和栅极沟槽侧壁区域，所述栅极沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；/n所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层或氮化硅层；所述栅极沟槽侧壁区域从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层。/n

【技术特征摘要】
1.一种TrenchMOS器件，其特征在于，包括：外延层，栅极沟槽和外围分压沟槽；
所述外延层上设置所述栅极沟槽和所述外围分压沟槽；
所述栅极沟槽从下至上分为栅极沟槽底部区域和栅极沟槽侧壁区域，所述栅极沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；
所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层或氮化硅层；所述栅极沟槽侧壁区域从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层。


2.如权利要求1所述的器件，其特征在于，所述外围分压沟槽从下至上分为外围分压沟槽底部区域和外围分压沟槽侧壁区域，所述外围分压沟槽底部区域的底面与衬底层上表面之间的距离小于阱区层的底面与衬底层上表面之间的距离；
所述外围分压沟槽包括有多个，与所述栅极沟槽相邻的第一外围分压沟槽的外围分压沟槽侧壁区域包括与栅极沟槽相邻的一部分侧壁和与外围分压沟槽相邻的一部分侧壁。


3.如权利要求2所述的器件，其特征在于，当所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层时；
与栅极沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层，与外围分压沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层；
所述外围分压沟槽从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层。


4.如权利要求2所述的器件，其特征在于，当所述栅极沟槽底部区域从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和氮化硅层时；
与栅极沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层和多晶硅层，与外围分压沟槽相邻的一部分侧壁从外至内包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层；
所述外围分压沟槽侧壁从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和多晶硅层；所述外围分压沟槽底部从外至内依次包括栅极氧化层、牺牲氧化层、第二氧化层和氮化硅层。


5.如权利要求1所述的器件，其特征在于，位于所述栅极沟槽之间的外延层上表面包括栅极氧化层，外延所述外围分压沟槽中间的外延层上表面包括栅极氧化层，牺牲氧化层和第二氧化层。


6.一种TrenchMOS器件的制备方法，其特征在于，包括：
通过光刻、刻蚀方法在外延层内形成有栅极沟槽和外围分压沟槽；所述外围分压沟槽的宽度大于所述栅极沟槽的宽度；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐呈前，李生龙，袁力鹏，常虹，
申请(专利权)人：华羿微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61