一种半导体元件的制备方法及半导体元件技术

本发明专利技术实施例公开了一种半导体元件的制备方法及半导体元件，制备方法包括：形成半导体基底，半导体基底包括衬底，以及位于衬底一侧的外延层；外延层远离衬底的一侧形成有多个沟槽；于沟槽中依次形成第一多晶硅层、第一绝缘层和第二多晶硅层；其中，第一绝缘层位于第一多晶硅层和第二多晶硅层之间、第二多晶硅层与沟槽之间以及外延层远离衬底一侧的表面；于第二多晶硅层远离衬底的一侧依次形成第二绝缘层和金属层；于金属层远离所述半导体基底的一侧形成钝化层，并且在形成钝化层前后分别通过氢气合金工艺中和位于第二多晶硅层与沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及接触界面的悬挂键，提高了半导体元件的阈值电压在晶圆内的均一性。

【技术实现步骤摘要】
一种半导体元件的制备方法及半导体元件
本专利技术实施例涉及半导体
，尤其涉及一种半导体元件的制备方法及半导体元件。
技术介绍
SGT(Shield-Gate-Trench，屏蔽栅极沟槽)结构因其具有电荷耦合效应，在传统沟槽MOSFET垂直耗尽(P-Body/N-Epi结)基础上引入了水平耗尽，将器件电场由三角形分布改变为近似矩形分布。在采用同样掺杂浓度的外延规格情况下，器件可以获得更高的击穿电压，该结构在中低压功率器件领域得到广泛应用。但是对于SGTMOSFET元件，由于是一个垂直的沟道的器件，需要在衬底上的外延层中挖沟槽，然后在沟槽内形成栅极氧化层和多晶硅栅极，而现有的制备SGTMOSFET元件的过程中，会导致多晶硅栅极与沟道侧壁之间的栅极氧化层中存在游离的离子，并且多晶硅栅极与栅极氧化层接触的界面存在悬挂键，导致半导体元件的阈值电压受到影响，造成了半导体元件的阈值电压在晶圆内的分布不稳定，降低了半导体元件的阈值电压在晶圆内的均一性。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种半导体元件的制备方法及半导体元件，以改善半导体元件的阈值电压在晶圆内分布不稳定的问题，提高半导体元件的阈值电压在晶圆内的均一性。第一方面，本专利技术实施例提供了一种半导体元件的制备方法，包括：形成半导体基底，所述半导体基底包括衬底，以及位于所述衬底一侧的外延层；其中，所述外延层包括N型外延层或P型外延层，所述外延层远离所述衬底的一侧形成有多个沟槽；于所述沟槽中依次形成第一多晶硅层、第一绝缘层和第二多晶硅层；其中，所述第一绝缘层位于所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间、所述第二多晶硅层与所述沟槽之间以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面；于所述第二多晶硅层远离所述衬底的一侧依次形成第二绝缘层和金属层；通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键；于所述金属层远离所述半导体基底的一侧形成钝化层；再次通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键。可选的，在形成所述钝化层前，通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键，包括：在预设温度下，以氮气为载体气体，使氢气透过所述金属层以及所述第二绝缘层，中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键；在形成所述钝化层后，通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键，包括：在预设温度下，以氮气为载体气体，使氢气透过所述钝化层、所述金属层以及所述第二绝缘层，中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键。可选的，于所述沟槽中形成所述第一多晶硅层之前，还包括：氧化沟槽的侧壁、沟槽的底部以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面，以在沟槽的侧壁、沟槽的底部以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面生长出第三绝缘层；通过化学气相沉积的方法于所述第三绝缘层的表面沉积预设厚度的第四绝缘层；其中，位于所述沟槽侧壁上的第三绝缘层与所述第四绝缘层的厚度之和小于所述沟槽的宽度的一半。可选的，于所述沟槽中形成第一多晶硅层，包括：通过化学气相沉积的方法于所述沟槽内沉积第一多晶硅材料层；通过干法刻蚀蚀刻所述第一多晶硅材料层，使刻蚀后形成的第一多晶硅层在所述沟槽内的高度小于所述沟槽的深度；所述于所述沟槽中形成第一多晶硅层之后，还包括：通过湿法刻蚀去除位于所述外延层远离所述衬底一侧，以及位于所述沟槽内未被所述第一多晶硅层覆盖的第四绝缘层和第三绝缘层。可选的，于所述沟槽中形成第一绝缘层，包括：通过湿氧氧化生长的方法于所述第一多晶硅层远离所述衬底的一侧、所述外延层远离所述衬底的一侧以及所述沟槽内未被所述第一多晶硅层覆盖的侧壁形成第一绝缘层；其中位于所述第一多晶硅层远离所述衬底一侧的第一绝缘层的厚度，大于位于所述沟槽的侧壁上的第一绝缘层的厚度。可选的，于所述沟槽中形成第一绝缘层，包括：通过高密度等离子体化学气相淀积工艺于所述沟槽内填充氧化物材料；通过湿法刻蚀去掉部分氧化物材料，以在所述第一多晶硅层远离所述衬底的一侧、所述外延层远离所述衬底的一侧留有氧化物材料；采用热氧化的方式在所述沟槽内未被所述第一多晶硅层覆盖的侧壁形成氧化硅；其中，在所述第一多晶硅层远离所述衬底的一侧、所述外延层远离所述衬底的一侧留有的氧化物材料，以及在所述沟槽内未被所述第一多晶硅层覆盖的侧壁形成的氧化硅形成第一绝缘层；位于所述第一多晶硅层远离所述衬底一侧的第一绝缘层的厚度，大于位于所述沟槽的侧壁上的第一绝缘层的厚度。可选的，所述第二绝缘层的材料包括硼磷硅玻璃。可选的，于所述第二多晶硅层远离所述衬底的一侧形成第二绝缘层之前，还包括：在所述外延层中形成体区和源极区；其中，所述体区位于所述源极区靠近所述衬底的一侧。可选的，方法还包括：于所述衬底远离所述外延层的一侧形成漏极区。第二方面，本专利技术实施例提供了一种半导体元件，通过第一方面任一所述的半导体的制备方法形成，包括：半导体基底，所述半导体基底包括衬底，以及位于所述衬底一侧的外延层；其中，所述外延层包括N型外延层或P型外延层，所述外延层远离所述衬底的一侧形成有多个沟槽；第一多晶硅层、第一绝缘层与第二多晶硅层，所述第一多晶硅层与所述第二多晶硅层位于所述沟槽中，相对于所述第二多晶硅层，所述第一多晶硅层靠近所述沟槽的槽底；第一绝缘层位于所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间、所述第二多晶硅层与所述沟槽之间以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面；第二绝缘层和金属层；所述第二绝缘层位于所述第二多晶硅层远离所述衬底的一侧，所述金属层位于所述第一绝缘层远离所述衬底的一侧；钝化层，位于所述金属层远离所述衬底的一侧。本专利技术实施例提供了一种半导体元件的制备方法及半导体元件，制备方法包括：形成半导体基底，所述半导体基底包括衬底，以及位于衬底一侧的外延层；其中，外延层包括N型外延层或P型外延层，外延层远离衬底的一侧形成有多个沟槽；于所述沟槽中依次形成第一多晶硅层、第一绝缘层和第二多晶硅层；其中，第一绝缘层位于第一多晶硅层和第二多晶硅层之间、第二多晶硅层与沟槽之间以及外延层远离衬底一侧的表面；于第二多晶硅层远本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件的制备方法，其特征在于，包括：/n形成半导体基底，所述半导体基底包括衬底，以及位于所述衬底一侧的外延层；其中，所述外延层包括N型外延层或P型外延层，所述外延层远离所述衬底的一侧形成有多个沟槽；/n于所述沟槽中依次形成第一多晶硅层、第一绝缘层和第二多晶硅层；其中，所述第一绝缘层位于所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间、所述第二多晶硅层与所述沟槽之间以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面；/n于所述第二多晶硅层远离所述衬底的一侧依次形成第二绝缘层和金属层；/n通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键；/n于所述金属层远离所述半导体基底的一侧形成钝化层；/n再次通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体元件的制备方法，其特征在于，包括：
形成半导体基底，所述半导体基底包括衬底，以及位于所述衬底一侧的外延层；其中，所述外延层包括N型外延层或P型外延层，所述外延层远离所述衬底的一侧形成有多个沟槽；
于所述沟槽中依次形成第一多晶硅层、第一绝缘层和第二多晶硅层；其中，所述第一绝缘层位于所述第一多晶硅层和所述第二多晶硅层之间、所述第二多晶硅层与所述沟槽之间以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面；
于所述第二多晶硅层远离所述衬底的一侧依次形成第二绝缘层和金属层；
通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键；
于所述金属层远离所述半导体基底的一侧形成钝化层；
再次通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键。


2.根据权利要求1所述的半导体元件的制备方法，其特征在于，
在形成所述钝化层前，通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键，包括：
在预设温度下，以氮气为载体气体，使氢气透过所述金属层以及所述第二绝缘层，中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键；
在形成所述钝化层后，通过氢气合金工艺中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键，包括：
在预设温度下，以氮气为载体气体，使氢气透过所述钝化层、所述金属层以及所述第二绝缘层，中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层中可动电荷，以及中和位于所述第二多晶硅层与所述沟槽之间的第一绝缘层与所述第二多晶硅层接触界面的悬挂键。


3.根据权利要求1所述的半导体元件的制备方法，其特征在于，于所述沟槽中形成所述第一多晶硅层之前，还包括：
氧化沟槽的侧壁、沟槽的底部以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面，以在沟槽的侧壁、沟槽的底部以及所述外延层远离所述衬底一侧的表面生长出第三绝缘层；
通过化学气相沉积的方法于所述第三绝缘层的表面沉积预设厚度的第四绝缘层；其中，位于所述沟槽侧壁上的第三绝缘层与所述第四绝缘层的厚度之和小于所述沟槽的宽度的一半。


4.根据权利要求3所述的半导体元件的制备方法，其特征在于，于所述沟槽中形成第一多晶硅层，包括：
通过化学气相沉积的方法于所述沟槽内沉积第一多晶硅材料层；
通过干法刻蚀蚀刻所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘梦瑜，罗志云，王飞，
申请(专利权)人：恒泰柯半导体上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31