[发明专利]沟槽栅结构的制作方法

说明书

本申请公开了一种沟槽栅结构的制作方法，涉及半导体制造领域。该方法包括在衬底上形成沟槽，所述沟槽的侧壁与所述衬底表面的夹角小于89°；在所述沟槽内形成氧化层；在所述沟槽内填充多晶硅，形成沟槽栅结构；解决了沟槽栅的顶部容易出现缺陷的问题；达到了改善沟槽栅顶部形貌，优化沟槽栅型IGBT器件的阈值电压性能的效果。

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，具体涉及一种沟槽栅结构的制作方法。

背景技术

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极晶体管)是电力电子产品中的核心器件，近年来得到广泛推广，被用于电动汽车、新能源设备、智能电网、轨道交通、航空航天等领域。

IGBT包括平面栅结构和沟槽栅结构，沟槽型IGBT相较于平面型IGBT，将处于硅片表面的水平栅极以沟槽的形式垂直挖在硅片内部，可以降低IGBT的导通电阻，减小每个晶胞单元的面积，增大电流密度。

对于沟槽型IGBT器件而言，衬底内的沟槽刻蚀和多晶硅填充关系到整个器件的性能。在填充多晶硅的工艺中，多晶硅填充后，沟槽顶部形貌可能会出现诸如缝隙、裂纹等不合理现象，极易在后续氧化工艺中对沟道产生影响，造成阈值电压的不稳定。另外，在IGBT器件密度的提升中，会通过进一步降低饱和电压来减少器件的损耗，由于饱和电压与沟道长度成正比，因此，短沟道长度是降低饱和电压的一种重要方法，但是这样多晶硅填充后，可能会加重对沟槽沟道的挤压。

发明内容

为了解决相关技术中的问题，本申请提供了一种沟槽栅结构的制作方法。该技术方案如下：

一方面，本申请实施例提供了一种沟槽栅结构的制作方法，该方法包括：

在衬底上形成沟槽，所述沟槽的侧壁与所述衬底表面的夹角小于89°；

在所述沟槽内形成氧化层；

在所述沟槽内填充多晶硅，形成沟槽栅结构。

可选的，所述在衬底上形成沟槽，包括：

通过光刻工艺在所述衬底表面定义沟槽开口图案；

根据所述沟槽开口图案，通过刻蚀工艺刻蚀所述衬底，形成所述沟槽。

可选的，所述通过刻蚀工艺刻蚀所述衬底，形成所述沟槽，包括：

通过干法刻蚀工艺刻蚀所述衬底，形成所述沟槽。

可选的，衬底为P型，所述衬底上形成有N型外延层，所述沟槽的底部位于所述N型外延层内。

可选的，所述在所述沟槽栅内填充多晶硅，形成沟槽栅结构，包括：

淀积多晶硅；

去除所述衬底表面的多晶硅，保留所述沟槽内的多晶硅，形成沟槽栅结构。

可选的，所述去除所述衬底表面的多晶硅，保留所述沟槽内的多晶硅，形成沟槽栅结构，包括：

通过干法刻蚀工艺或化学机械平坦化工艺去除所述衬底表面的多晶硅，保留所述沟槽内的多晶硅，形成沟槽栅结构。

可选的，所述沟槽的侧壁与所述衬底表面的夹角的取值范围为(85°，89°)。

可选的，所述在所述沟槽内形成氧化层，包括：

通过热氧化工艺在所述沟槽内形成氧化层，所述氧化层覆盖所述沟槽的侧壁和底部。

本申请技术方案，至少包括如下优点：

通过在衬底上形成沟槽，沟槽的侧壁与衬底表面的夹角小于89°，在沟槽内形成氧化层，在沟槽内填充多晶硅，形成沟槽栅结构，改善了填充后的沟槽的顶部形貌。