[发明专利]沟槽栅极结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种沟槽栅极结构及其制造方法。沟槽栅极结构包括衬底，衬底表面的沟槽，衬底上的绝缘衬垫，所述沟槽内表面的栅氧层，以及所述栅氧层上的多晶硅栅极，所述绝缘衬垫通过自身的斜坡结构与所述沟槽邻接，所述多晶硅栅极从沟槽内沿所述斜坡结构延伸至所述绝缘衬垫上，所述绝缘衬垫包括较衬垫的其他部分下凹的多晶硅栅极拉抬区，从沟槽中伸出的所述多晶硅栅极搭在所述多晶硅栅极拉抬区上。本发明沟槽内的多晶硅栅极与延伸至绝缘衬底上的部分相对独立，因此沟槽深度和接触孔深度不会相互构成限制。多晶硅栅极的光刻步骤与器件的多晶硅光刻在同一步中进行，不需要额外增加光刻版(mask)和光刻层次，因此不会造成这方面成本的提高。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，特别是涉及一种沟槽栅极结构，还涉及一种沟槽栅极结构的制造方法。

背景技术

传统的沟槽型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(VDMOS)产品因成本原因，大多采用加大引出沟槽的端部尺寸，在其上打接触孔的方式将沟槽栅极结构引出，如图1所示。该方案的优点是可以利用产品工艺已有的光罩(mask)层次进行，无需增加光罩层次成本。但其缺点是受到沟槽深度、多晶硅厚度、接触孔深度等工艺限制，从而限制了此传统方案的应用。

发明内容

基于此，有必要提供一种设计时相对更灵活的沟槽栅极结构。

一种沟槽栅极结构，包括衬底，衬底表面的沟槽，衬底上的绝缘衬垫，所述沟槽内表面的栅氧层，以及所述栅氧层上的多晶硅栅极，所述绝缘衬垫通过自身的斜坡结构与所述沟槽邻接，所述多晶硅栅极从沟槽内沿所述斜坡结构延伸至所述绝缘衬垫上，所述绝缘衬垫包括较衬垫的其他部分下凹的多晶硅栅极拉抬区，从沟槽中伸出的所述多晶硅栅极是搭在所述多晶硅栅极拉抬区上。

在其中一个实施例中，所述多晶硅栅极拉抬区的所述斜坡结构的宽度与所述沟槽的宽度相等，两个所述宽度的方向均为与所述多晶硅栅极的延伸方向相垂直的方向。

在其中一个实施例中，所述绝缘衬垫为场氧层。

在其中一个实施例中，所述沟槽栅极结构为垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管或横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的沟槽栅极结构。

还有必要提供一种沟槽栅极结构的制造方法。

一种沟槽栅极结构的制造方法，包括：在衬底表面形成绝缘衬垫，所述绝缘衬垫的一端形成斜坡结构；在所述衬底和绝缘衬垫表面形成硬掩膜；使用光刻胶光刻形成多晶硅栅极窗口；通过所述窗口将露出的硬掩膜刻蚀掉，所述绝缘衬垫因硬掩膜的过刻蚀在所述窗口处形成相对绝缘衬垫的其他部分下凹的多晶硅栅极拉抬区；通过所述窗口刻蚀露出的衬底，形成沟槽；所述绝缘衬垫通过自身的斜坡结构与所述沟槽邻接；进行栅氧氧化，在所述沟槽的内表面形成栅氧层；向所述沟槽内淀积多晶硅，形成多晶硅栅极；所述多晶硅栅极从沟槽内伸至所述多晶硅栅极拉抬区上作为与接触孔接触的区域；将所述硬掩膜剥离。

在其中一个实施例中，所述将所述硬掩膜剥离的步骤之后，还包括步骤：进行多晶硅氧化；进行阱注入和推阱；进行有源区光刻及注入；在所述衬底上形成介质层；形成接触孔，并填充金属形成金属塞；所述金属塞打进所述多晶硅栅极拉抬区上的多晶硅栅极中；在所述介质层上形成与所述金属塞连接的金属连线。

在其中一个实施例中，所述在衬底表面形成绝缘衬垫的步骤是生长场氧层后进行有源区光刻及湿法腐蚀。

在其中一个实施例中，所述形成沟槽的步骤之后、所述进行栅氧氧化的步骤之前，还包括步骤：进行沟槽牺牲氧化，形成牺牲氧化层；剥除所述牺牲氧化层。

在其中一个实施例中，所述向所述沟槽内淀积多晶硅的步骤之后，是通过多晶硅回刻形成所述多晶硅栅极。

在其中一个实施例中，所述多晶硅栅极窗口包括用于形成所述多晶硅栅极与所述金属塞接触的部位的金属塞接触窗口，用于形成所述多晶硅栅极的主体的主体窗口，以及连接所述金属塞接触窗口和主体窗口的连接窗口，所述连接窗口为长方形。