[发明专利]沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种沟槽MOS器件的制备方法，具体涉及一种沟槽的制备方法。

背景技术

在沟槽型功率MOS器件的制备过程中，硅沟槽刻蚀工艺是对于沟槽型功率MOS器件非常重要，其中沟槽的侧壁和底部的形貌直接影响到沟槽型功率MOS器件的电特性和可靠性。图1所示为典型侧壁垂直型沟槽结构，其沟槽侧壁垂直于水平面，这种结构的优点是沟槽侧壁作为MOS器件的沟道拥有较高的载流子迁移率；而这种结构的缺点是不利于导电材料或介质填充，导电材料或介质填充到沟槽内容易出现缝隙或空洞。图2所示为典型侧壁倾斜型沟槽结构，其侧壁于水平面成80度到89度夹角，该种结构的优点是有利于导电材料或介质填充，导电材料或介质填充到沟槽内不容易出现缝隙或空洞；缺点是侧壁作为MOS器件的沟道载流子迁移率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，它可以提高所制备的沟槽MOS器件的性能。

为解决上述技术问题，本发明沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，包括如下步骤：

1)先刻蚀出预设沟槽深度的一部分，该部分沟槽深度为预设沟槽深度的十分之一至二分之一，采用刻蚀后使该部分沟槽侧壁垂直于水平面的工艺条件；

2)在所刻出的沟槽内壁生长氧化层；

3)而后淀积介质层来填充所刻出的沟槽；

4)回刻所述沟槽内的介质层，至所述硅平面上至少还有100埃厚的介质层，并在所示沟槽侧壁形成介质侧墙；

5)接着采用使所刻蚀的沟槽侧壁倾斜的工艺条件，刻蚀衬底以形成完整的沟槽，同时将步骤四中形成的介质侧墙去除，最终形成上段垂直下段倾斜的沟槽形貌。

本发明的沟槽制备方法，得到的沟槽可分为上下两段：上段沟槽侧壁垂直于水平面，下段沟槽侧壁为倾斜，下段沟槽的开口从上到下逐渐减小，这种沟槽结构即保证了MOS器件沟道部分高电子迁移率又解决了沟槽内导电材料或介质填充难的问题。上段沟槽侧壁垂直于水平面，具有高载流子迁移率，上段沟槽侧壁的一部分做为沟槽型功率MOS器件的沟道。下段沟槽侧壁倾斜，沟槽的开口从上到下逐渐减小，这种形貌有利于导电材料或介质填充，使导电材料或介质材料填充后不会有缝隙或者空洞。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为现有的一种沟槽结构示意图；

图2为现有的另一种沟槽结构示意图；

图3为采用本发明的方法所制备的沟槽结构示意图；

图4为本发明的流程示意图；

图5至图8为与本发明的方法步骤相应的结构示意图；

图9为采用本发明的方法所制备的沟槽的应用实例。

具体实施方式

本发明的沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，包括如下步骤(见图4)：

1)在有硬掩膜层(通常为氧化硅)的衬底里，先刻蚀出预设沟槽深度的一部分(约为总沟槽深度的十分之一到二分之一)，采用刻蚀后使该部分沟槽侧壁垂直于水平面的工艺条件(见图5)。具体可为采用SF₆、O₂、CF₄作为刻蚀气体(SF₆的流量为80～150毫升/分，O₂的流量为90～150毫升/分，CF₄的流量为20～50毫升/分)，使刻蚀过程中产生的聚合物较少。刻蚀腔内的压力为20～50毫托，刻蚀采用双功率源设备，其中偏置功率设置为125～150瓦，源功率设置为600～900瓦。刻蚀腔内的压力优选为30毫托，偏置功率优选为135瓦，源功率优选为750瓦。

2)在所刻出的沟槽内壁生长氧化层(见图6)；

3)而后淀积介质层来填充所刻出的沟槽(见图7)，可用的介质为氧化硅或氮化硅；

4)回刻所述沟槽内的介质层，至所述硅平面上至少还剩100埃厚的氧化层，并在所示沟槽侧壁形成介质侧墙(见图8)；