[发明专利]形成非对称厚度氧化物沟槽的方法在审

申请号：	202080007135.4	申请日：	2020-06-18
公开（公告）号：	CN114586134A	公开（公告）日：	2022-06-03
发明（设计）人：	路德-金·恩格文森;伊恩·德文尼;约翰·哈钦斯	申请（专利权）人：	丹尼克斯半导体有限公司;株洲中车时代半导体有限公司
主分类号：	H01L21/331	分类号：	H01L21/331;H01L21/336;H01L29/40;H01L29/423;H01L29/739;H01L29/417
代理公司：	北京聿宏知识产权代理有限公司 11372	代理人：	吴大建;但提提
地址：	英国***	国省代码：	暂无信息
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摘要：
搜索关键词：	形成对称厚度氧化物沟槽方法
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【说明书】：

在此描述了一种制造具有带有绝缘层的一个或多个沟槽的半导体器件的方法。使用以下步骤制造具有绝缘层的一个或多个沟槽：执行蚀刻过程以形成一个或多个沟槽；在一个或多个沟槽的下表面和侧壁上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上方沉积亲水层；在一个或多个沟槽中沉积光刻胶材料，其中沉积光刻胶材料包括暴露一个或多个沟槽的第一侧的上部区域上的亲水层；执行湿蚀刻过程以将一个或多个沟槽的第一侧的侧壁上的绝缘层蚀刻至光刻胶材料的表面下方的预定距离处；去除光刻胶材料；去除亲水层；并在进行湿蚀刻过程、去除光刻胶材料、以及去除亲水层之后，在一个或多个沟槽的第一侧的侧壁上形成第二绝缘层。

技术领域

本公开涉及一种制造在选择性沟槽侧壁上具有绝缘层的半导体器件的制造方法。

背景技术

许多应用使用快速开关、低损耗绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。由于高栅极集电极电容(C_GC)和栅极发射极电容(C_GE)，具有均匀薄氧化物的沟槽栅极IGBT具有高开启能量(E_ON)和关闭能量(E_OFF)损失。

非对称沟槽氧化物(一个沟槽侧壁的一部分是薄氧化物并且其余区域是厚氧化物)用于提高采用硅和SiC的沟槽栅极IGBT和MOSFET的性能。例如，在IGBT内，在不用作传导沟道的沟槽侧壁区域中提供厚氧化物并在形成传导沟道所在的区域中提供薄氧化物是有利的。这降低了栅极集电极电容(C_GC)和栅极发射极电容(C_GE)并提高了开关速度。这也减少了开启能量损耗(E_ON)和关闭能量损耗(E_OFF)。在电场是硅的10倍的SiC的情况下，栅极结构还增强了击穿电压(BV)能力。

当前用于制造具有非恒定氧化物层的沟槽的可用过程不可靠并且导致低产量。

传统处理方法依赖于使用光刻曝光剂量来确定蚀刻深度。由于固有不准确性，蚀刻深度在横跨晶圆的一个位点到另一个位点、晶圆与晶圆之间以及批次之间有显著变化的趋势。

“IGBT with superior long-term switching behaviour by asymmetrictrench oxide”，2018年第30届关于功率半导体器件和IC的国际学术报告会第24-27页涉及具有非对称厚氧化物层的沟槽的IGBT芯片及制造芯片的过程。

图1(a)和1(b)示出了根据现有技术制造具有非对称绝缘层的沟槽的步骤。制造过程从均匀厚氧化物绝缘层开始，其由光刻胶材料覆盖。曝光光刻胶以将光刻胶去除至期望深度X。曝光剂量用于确定深度X，并因此确定将在何处形成薄栅极氧化物。然后使用蚀刻溶液去除所有暴露区域上方的厚氧化物层。

这种制造方法导致X在晶圆与晶圆之间以及晶圆上的管芯与管芯之间的巨大变化。在蚀刻过程期间，沟槽内光刻胶的完整性和稳定性也降低。

发明内容

各方面和优选特征在所附权利要求中陈述。

根据本公开的实施例，提供了一种制造具有一个或多个沟槽的半导体器件的制造方法，所述一个或多个沟槽具有绝缘层，其中具有绝缘层的所述一个或多个的沟槽采用以下步骤进行制造：

执行蚀刻过程以形成所述一个或多个沟槽；

在所述一个或多个沟槽的下表面和侧壁上形成第一绝缘层；

在所述第一绝缘层上沉积亲水层；

在所述一个或多个沟槽中沉积光刻胶材料，其中，沉积光刻胶材料包括暴露所述一个或多个沟槽的第一侧的上部区域上的亲水层；