高功率器件的栅极结构及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种高功率器件的栅极结构及其制造方法，其中方法包括：提供一其上形成有栅氧化层和栅极的衬底；在栅极的表面上形成保护层；形成氧化硅层和氮化硅层；形成侧墙结构；去除栅极两侧的部分侧墙结构和部分保护层，以及去除栅极两侧的栅氧化层以露出栅极底部边角；对衬底以及所述栅极底部边角进行氧化以得到微笑形貌的栅极。本申请通过先去除栅极两侧的部分侧墙结构和部分保护层以露出栅极底部边角，然后对栅极底部边角进行局部氧化从而增厚栅极底部边角位置的氧化硅以得到微笑形貌的栅极，可以在避免器件电学性能发生改变的同时，避免晶圆翘曲，避免沟道长度变短，提高了栅极的控制能力，优化C

【技术实现步骤摘要】
高功率器件的栅极结构及其制造方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，具体涉及一种高功率器件的栅极结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]高功率器件中将栅氧结构做成笑脸形貌有利于优化C
j
(结(极间)电容)、GIDL(栅诱导漏极泄漏电流)及非线性，以此改善谐波性能。
[0003]目前传统的栅氧加厚方法主要有两种：第一种是通过调整工艺，增加栅氧化层的淀积厚度，但是这样会导致高功率器件的电学性能改变，并且需对应调整后续的离子注入工艺，操作起来较为复杂且不可控；第二种是延长多晶硅栅极再次氧化的时长，但是过长时间热处理对大尺寸晶圆会恶化翘曲率，降低高功率器件的良率同时会牺牲栅极长度，导致沟道长度变短，降低栅极的控制能力，同时也会导致高功率器件的电学性能改变。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种高功率器件的栅极结构及其制造方法，可以解决目前制备笑脸形貌的栅氧结构的方法容易导致器件的电学性能改变的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种高功率器件的栅极结构的制造方法，包括：
[0006]提供一衬底，所述衬底上形成有覆盖所述衬底表面的栅氧化层和位于所述栅氧化层上的栅极；
[0007]对所述栅极进行氧化以在栅极的上表面和侧表面上形成一保护层；
[0008]依次形成氧化硅层和氮化硅层，所述氧化硅层覆盖所述保护层和所述栅氧化层的表面，所述氮化硅层覆盖所述氧化硅层；
[0009]去除远离所述栅极的所述衬底上的所述氮化硅层和所述氧化硅层以得到侧墙结构；
[0010]去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层，以及去除所述栅极两侧的所述栅氧化层以形成凹槽，此时露出所述栅极底部边角；
[0011]对所述衬底以及所述栅极底部边角进行氧化以分别得到衬垫氧化层和微笑形貌的栅极，其中，所述衬垫氧化层覆盖远离所述栅极的所述衬底表面。
[0012]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，所述去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层以露出所述栅极底部边角的步骤包括：
[0013]采用湿法腐蚀工艺去除所述栅极两侧的部分侧墙结构和部分所述保护层，以及去除所述栅极两侧的所述栅氧化层以形成凹槽，此时露出所述栅极底部边角。
[0014]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，在采用热氧化工艺对所述衬底表面以及所述栅极底部边角进行氧化以分别得到衬垫氧化层和微笑形貌的栅极之后，所述高功率器件的栅极结构的制造方法还包括：
[0015]采用LPCVD工艺在所述侧墙结构底部和所述衬垫氧化层之间形成介质层以填充所
述凹槽。
[0016]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，在对所述栅极进行氧化以形成所述保护层的过程中，氧化工艺时间为0s～200s。
[0017]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，所述保护层的厚度小于或者等于
[0018]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，采用快速热氧化工艺对所述衬底表面以及所述栅极底部边角进行氧化以分别得到所述衬垫氧化层和微笑形貌的栅极。
[0019]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，在采用快速热氧化工艺对所述衬底表面以及所述栅极底部边角进行氧化的过程中，氧化工艺时间为10min～30min，氧气流量为10SLM～50SLM。
[0020]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，在采用湿法腐蚀工艺去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层以形成凹槽的过程中，使用的腐蚀溶液包括：DHF溶液。
[0021]可选的，在所述高功率器件的栅极结构的制造方法中，所述衬底为硅衬底或者绝缘体上硅。
[0022]另一方面，本申请实施例还提供了一种高功率器件的栅极结构，包括：
[0023]衬底；
[0024]栅氧化层，所述栅氧化层位于所述衬底上；
[0025]栅极，所述栅极覆盖所述栅氧化层，其中，所述栅极具有微笑形貌；
[0026]保护层，所述保护层覆盖所述栅极的上表面和侧表面；
[0027]氧化硅层，所述氧化硅层覆盖所述保护层；
[0028]氮化硅层，所述氮化硅层覆盖所述氧化硅层；其中，所述栅极两侧的所述保护层、所述氧化硅层和所述氮化硅层构成侧墙结构；
[0029]凹槽，所述凹槽位于所述侧墙结构的底部；
[0030]衬垫氧化层，所述衬垫氧化层覆盖所述栅极两侧的所述衬底表面。
[0031]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0032]本申请通过先去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层，以及去除所述栅极两侧的所述栅氧化层以露出所述栅极底部边角，然后对栅极底部边角进行局部氧化从而增厚栅极底部边角位置的氧化硅以得到微笑形貌的栅极，可以在避免器件电学性能发生改变的同时，避免晶圆翘曲，避免牺牲栅极长度，从而不会导致沟道长度变短，变相地提高了栅极的控制能力，提高了高功率器件的良率，优化C
j
、GIDL及非线性，改善了谐波性能。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。
[0034]图1是本专利技术实施例的高功率器件的栅极结构的制造方法的流程图；
[0035]图2
‑
图8是本专利技术实施例的制造高功率器件的栅极结构的各工艺步骤中的半导体结构示意图；
[0036]其中，附图标记说明如下：
[0037]10
‑
衬底，11
‑
底层硅层，12
‑
中间氧化硅层，13
‑
顶层硅层，20
‑
栅氧化层，30
‑
栅极，40
‑
保护层，50
‑
氧化硅层，60
‑
氮化硅层，70
‑
凹槽，80
‑
侧墙结构，91
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衬垫氧化层，92
‑
介质层。
具体实施方式
[0038]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0039]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高功率器件的栅极结构的制造方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底上形成有覆盖所述衬底表面的栅氧化层和位于所述栅氧化层上的栅极；对所述栅极进行氧化以在栅极的上表面和侧表面上形成一保护层；依次形成氧化硅层和氮化硅层，所述氧化硅层覆盖所述保护层和所述栅氧化层的表面，所述氮化硅层覆盖所述氧化硅层；去除远离所述栅极的所述衬底上的所述氮化硅层和所述氧化硅层以得到侧墙结构；去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层，以及去除所述栅极两侧的所述栅氧化层以形成凹槽，此时露出所述栅极底部边角；对所述衬底以及所述栅极底部边角进行氧化以分别得到衬垫氧化层和微笑形貌的栅极，其中，所述衬垫氧化层覆盖远离所述栅极的所述衬底表面。2.根据权利要求1所述的高功率器件的栅极结构的制造方法，其特征在于，所述去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层以露出所述栅极底部边角的步骤包括：采用湿法腐蚀工艺去除所述栅极两侧的部分所述侧墙结构和部分所述保护层，以及去除所述栅极两侧的所述栅氧化层以形成凹槽，此时露出所述栅极底部边角。3.根据权利要求2所述的高功率器件的栅极结构的制造方法，其特征在于，在采用热氧化工艺对所述衬底表面以及所述栅极底部边角进行氧化以分别得到衬垫氧化层和微笑形貌的栅极之后，所述高功率器件的栅极结构的制造方法还包括：采用LPCVD工艺在所述侧墙结构底部和所述衬垫氧化层之间形成介质层以填充所述凹槽。4.根据权利要求1所述的高功率器件的栅极结构的制造方法，其特征在于，在对所述栅极进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，蒙飞，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：