【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体制造，特别涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
1、屏蔽栅(shielded gate trench，sgt，又称为分离栅)场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，mosfet)器件，由于其具有较低的栅漏电容cgd、较低的导通电阻、较高的耐压性能以及较快的开关速度，相较传统沟槽mosfet更有利于半导体功率器件的灵活应用。
2、具体而言，在sgt mosfet中，通过在栅电极的下方设置屏蔽电极，从而可以大幅降低栅漏电容并优化器件电场提高击穿电压，并且sgt mosfet的漂流区中还具有较高的杂质载流子浓度，相应的可以降低导通电阻。
3、然而，作为评价sgt mosfet的重要指标，现有器件的比导通电阻rsp和寄生电容仍然较高(比导通电阻rsp为导通电阻与有效管芯面积的乘积)，需要对其改进，更好地满足需求。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体器件及其形成方法，可以有效降低比导通电阻rsp和寄生电容。
2、为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底内形成器件沟槽；在所述器件沟槽的底部和下部侧壁表面形成场氧介质层和屏蔽电极；形成隔离介质层，所述隔离介质层覆盖所述场氧介质层和屏蔽电极，且暴露出所述器件沟槽的上部侧壁表面；形成栅氧介质层，所述栅氧介质层覆盖所述器件沟槽的上部
3、可选的，所述形成栅氧介质层，包括：形成初始栅氧薄膜，所述初始栅氧薄膜覆盖所述器件沟槽的上部侧壁表面和所述隔离介质层；形成高k值栅氧介质层，所述高k值栅氧介质层覆盖所述初始栅氧薄膜，并具有所述第一空腔。
4、可选的，所述栅氧介质层的厚度是根据所述金属栅极的标准阈值电压确定的；所述标准阈值电压越高，所述栅氧介质层的厚度越大。
5、可选的，所述隔离介质层为低k值隔离介质层。
6、可选的，所述低k值隔离介质层的材料的介电常数和/或所述低k值隔离介质层的厚度是根据所述栅氧介质层的厚度确定的；其中，所述栅氧介质层的厚度越大，所述低k值隔离介质层的材料的介电常数越小；和/或，所述栅氧介质层的厚度越大，所述低k值隔离介质层的厚度越大。
7、可选的，所述场氧介质层为初始场氧薄膜和高k值场氧介质层的叠层；所述形成场氧介质层和屏蔽电极，包括：形成所述初始场氧薄膜，所述初始场氧薄膜覆盖所述器件沟槽的底部和下部侧壁表面；形成所述高k值场氧介质层，所述高k值场氧介质层覆盖所述初始场氧薄膜，并具有第二空腔；在所述第二空腔内填充栅电极材料，以形成所述屏蔽电极；去除所述器件沟槽的上部的屏蔽电极，以及去除围绕被去除部分屏蔽电极的初始场氧薄膜以及高k值场氧介质层。
8、可选的，所述初始场氧薄膜的厚度为标准场氧厚度的1/10至1/2；和/或，所述高k值场氧介质层的厚度为所述初始场氧薄膜的厚度的2倍至20倍。
9、为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有器件沟槽；场氧介质层和屏蔽电极，位于所述器件沟槽的底部和下部侧壁表面；隔离介质层，覆盖所述场氧介质层和屏蔽电极，且暴露出所述器件沟槽的上部侧壁表面；栅氧介质层，覆盖所述器件沟槽的上部侧壁表面和所述隔离介质层，且具有第一空腔；金属栅极，形成于所述第一空腔内。
10、可选的，所述栅氧介质层包括：初始栅氧薄膜，覆盖所述器件沟槽的上部侧壁表面和所述隔离介质层；高k值栅氧介质层，覆盖所述初始栅氧薄膜，并具有所述第一空腔。
11、可选的，所述隔离介质层为低k值隔离介质层。
12、可选的，所述场氧介质层为初始场氧薄膜和高k值场氧介质层的叠层；所述初始场氧薄膜覆盖所述器件沟槽的底部和下部侧壁表面；所述高k值场氧介质层覆盖所述初始场氧薄膜，并具有第二空腔；所述屏蔽电极形成于所述第二空腔内；其中，所述初始场氧薄膜、高k值场氧介质层、屏蔽电极的顶部表面齐平，且均位于所述器件沟槽的下部。
13、与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：
14、在本专利技术实施例中，在形成场氧介质层和屏蔽电极之后，通过形成具有第一空腔的栅氧介质层，然后在第一空腔内沉积金属栅电极材料，以形成金属栅极，相比于采用多晶硅材料形成的多晶硅栅极，可以有效降低比导通电阻rsp和寄生电容。进一步地，相比于缩小器件的元胞尺寸和提高漂移区的掺杂浓度等技术手段，采用本专利技术实施例的方法，并不需要调整器件结构和尺寸，对电学性能影响也较小，研发成本较低。
15、进一步，所述形成栅氧介质层，包括：形成初始栅氧薄膜，所述初始栅氧薄膜覆盖所述器件沟槽的上部侧壁表面和所述隔离介质层；形成高k值栅氧介质层，所述高k值栅氧介质层覆盖所述初始栅氧薄膜，并具有所述第一空腔，采用上述方案，通过引入高k值栅氧介质层与金属栅极的栅极叠层结构，不仅可以降低器件栅极寄生电容，提高器件开关速度，还可以有效地改善栅极漏电流及其引起的功耗，进一步提高器件品质。
16、进一步，所述标准阈值电压越高，所述栅氧介质层的厚度越大，从而可以通过选择适当的栅氧介质层的厚度，更好地满足sgt mosfet的具体应用场景需求。进一步地，由于本专利技术实施例中的栅氧介质层包含初始栅氧薄膜和高k值栅氧介质层两层材料，可以提高设置的灵活性和增大可选厚度范围。
17、进一步，所述隔离介质层为低k值隔离介质层，从而可以通过采用k值更低的隔离介质层代替普通绝缘介质层，以对屏蔽电极与金属栅极之间进行隔离，由于寄生电容与低k值隔离介质层的介电常数成正比关系，从而可以通过使用低k值隔离介质层，降低栅极与源极间电容(即cgs)，达到减小寄生电容的目的。
18、进一步，所述栅氧介质层的厚度越大，所述低k值隔离介质层的材料的介电常数越小；和/或，所述栅氧介质层的厚度越大，所述低k值隔离介质层的厚度越大，可以在栅氧介质层的厚度较大，对降低寄生电容的贡献下降时，通过减小低k值隔离介质层的材料的介电常数，和/或，通过减小低k值隔离介质层的厚度，进一步降低寄生电容，弥补栅氧介质层的厚度增大的影响。
19、进一步，所述场氧介质层为初始场氧薄膜和高k值场氧介质层的叠层，通过初始场氧薄膜覆盖所述器件沟槽的底部和下部侧壁表面，高k值场氧介质层覆盖所述初始场氧薄膜，可以降低pn结处的电场强度，提高漂移区中间区域的电场强度，有效提高器件击穿电压，增强器件的抗击穿能力。
20、进一步，所述初始场氧薄膜的厚度为标准场氧厚度的1/10至1/2，和/或，所述高k值场氧介质层的厚度为所述初始场氧薄膜的厚度的2倍至20倍。从而可以通过减小初始场氧薄膜的厚度，在增强器件的抗击穿能力的基础上，保持较小的场氧介质层的厚度，使第二空腔预留更大的开本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成栅氧介质层，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述栅氧介质层的厚度是根据所述金属栅极的标准阈值电压确定的；
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述低K值隔离介质层的材料的介电常数和/或所述低K值隔离介质层的厚度是根据所述栅氧介质层的厚度确定的；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述场氧介质层为初始场氧薄膜和高K值场氧介质层的叠层；
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，
8.一种半导体器件，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述栅氧介质层包括：初始栅氧薄膜，覆盖所述器件沟槽的上部侧壁表面和所述隔离介质层；
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离介质层为低K值隔离介质层。
11.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述场氧介
...【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成栅氧介质层，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述栅氧介质层的厚度是根据所述金属栅极的标准阈值电压确定的；
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述低k值隔离介质层的材料的介电常数和/或所述低k值隔离介质层的厚度是根据所述栅氧介质层的厚度确定的；
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈益群，贾成涛，施云生，孙少芳，吕刚，
申请(专利权)人：宁波群芯微电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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