[发明专利]沟槽栅及沟槽栅功率器件的制作方法

说明书

本发明提供一种沟槽栅及沟槽栅功率器件的制作方法，包括：1)提供一基底，于基底中形成沟槽；2)于沟槽中形成覆盖沟槽的上部的非保形衬垫层；3)于裸露的沟槽的下部及底部形成第一栅介质层；4)去除非保形衬垫层，裸露沟槽的上部；5)于裸露的沟槽的上部形成第二栅介质层，第二栅介质层的厚度小于第一栅介质层的厚度；6)于沟槽中填充栅极层。本发明通过非保形衬垫使得沟槽内的栅介质层分别制备，沟槽下部的第一栅介质层首先通过氧化或原子层沉积控制其厚度，并在沟槽上部的第二栅介质层沉积时可同时增加第一栅介质层的厚度，可以有效降低栅极与漏极之间的电容，使QG参数明显减小，从而大大优化功率器件的品质因素。

技术领域

本发明属于半导体设计制造领域，特别是涉及一种沟槽栅及沟槽栅功率器件的制作方法。

背景技术

功率器件是一种以输出较大功率为目的的放大器件。因此，要求其可以同时输出较大的电压和电流。品质因素通常用来评价功率MOSFET产品的质量，功率MOSFET的品质因素以FOM＝RDSON*QG来表示，其中，RDSON表示功率MOSFET的导通阻抗，QG表示栅电荷。

功率MOSFET的功率损耗通常为传导损耗与开关损耗的总和，功率MOSFET的导通阻抗RDSON越高，传到损耗就越高。而栅电荷QG参数越高，会导致功率MOSFET的开关时间变高，最终会表现为功率MOSFET的开关损耗变高，其中，栅电荷QG参数与栅极和漏极之间的电容有很大的关系。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种沟槽栅及沟槽栅功率器件的制作方法，用于解决现有技术中功率MOSFET的栅极和漏极之间的电容较大而导致品质因素较差问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沟槽栅的制作方法，所述制作方法包括步骤：1)提供一基底，于所述基底中形成沟槽；2)于所述沟槽中形成覆盖所述沟槽的上部的非保形衬垫层，裸露所述沟槽的下部及底部；3)于裸露的所述沟槽的下部及底部形成第一栅介质层；4)去除所述非保形衬垫层，裸露所述沟槽的上部；5)于裸露的所述沟槽的上部形成第二栅介质层，所述第二栅介质层的厚度小于所述第一栅介质层的厚度；6)于所述沟槽中填充栅极层。

可选地，步骤2)采用原子层沉积法于所述沟槽中形成覆盖所述沟槽的上部的非保形衬垫层。

可选地，所述非保形衬垫层的厚度范围介于5埃～200埃。

可选地，所述非保形衬垫层的材料包括TaN、TiN、Al₂O₃、ZrO₂、Y₂O₃及HfO₂中的一种。

可选地，步骤4)采用H₃PO₄溶液去除所述非保形衬垫层。

可选地，步骤5)于裸露的所述沟槽的上部形成第二栅介质层的过程中，同时增加所述第一栅介质层的厚度。

可选地，所述第一栅介质层的厚度不小于所述第二栅介质层的厚度的2倍。

可选地，所述第一栅介质层及所述第二栅介质层的材料包括二氧化硅。

可选地，所述第一栅介质层及所述第二栅介质层的制备工艺包括干氧氧化工艺、湿氧氧化工艺及原位水气氧化工艺及原子层沉积中的一种。

可选地，所述干氧氧化工艺、湿氧氧化工艺及原位水气氧化工艺的氧化气氛包括H₂、N₂及NO中的一种或多种。

可选地，所述第一栅介质层及所述第二栅介质层的材料包括高k介质层，所述高k介质层的制备工艺包括化学气相沉积工艺及原子层沉积工艺中的一种。

可选地，所述高k介质层的材料包括HFO₂、Al₂O₃及AlN中的一种。