專利名稱：溝槽mos器件制備中溝槽的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種溝槽MOS器件的制備方法，具體涉及一種溝槽的制備方法。
背景技術：
在溝槽型功率MOS器件的制備過程中，硅溝槽刻蝕工藝是對于溝槽型功率MOS器 件非常重要，其中溝槽的側壁和底部的形貌直接影響到溝槽型功率MOS器件的電特性和可 靠性。圖1所示為典型側壁垂直型溝槽結構，其溝槽側壁垂直于水平面，這種結構的優(yōu)點是 溝槽側壁作為MOS器件的溝道擁有較高的載流子遷移率；而這種結構的缺點是不利于導電 材料或介質填充，導電材料或介質填充到溝槽內容易出現縫隙或空洞。圖2所示為典型側 壁傾斜型溝槽結構，其側壁于水平面成80度到89度夾角，該種結構的優(yōu)點是有利于導電 材料或介質填充，導電材料或介質填充到溝槽內不容易出現縫隙或空洞；缺點是側壁作為 MOS器件的溝道載流子遷移率低。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，它 可以提高所制備的溝槽MOS器件的性能。為解決上述技術問題，本發(fā)明溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，包括如下步 驟1)先刻蝕出預設溝槽深度的一部分，該部分溝槽深度為預設溝槽深度的十分之一 至二分之一，采用刻蝕后使該部分溝槽側壁垂直于水平面的工藝條件；2)在所刻出的溝槽內壁生長氧化層；3)而后淀積介質層來填充所刻出的溝槽；4)回刻所述溝槽內的介質層，至所述硅平面上至少還有100埃厚的介質層，并在 所示溝槽側壁形成介質側墻；5)接著采用使所刻蝕的溝槽側壁傾斜的工藝條件，刻蝕襯底以形成完整的溝槽， 同時將步驟四中形成的介質側墻去除，最終形成上段垂直下段傾斜的溝槽形貌。本發(fā)明的溝槽制備方法，得到的溝槽可分為上下兩段上段溝槽側壁垂直于水平 面，下段溝槽側壁為傾斜，下段溝槽的開口從上到下逐漸減小，這種溝槽結構即保證了 MOS 器件溝道部分高電子遷移率又解決了溝槽內導電材料或介質填充難的問題。上段溝槽側壁 垂直于水平面，具有高載流子遷移率，上段溝槽側壁的一部分做為溝槽型功率MOS器件的 溝道。下段溝槽側壁傾斜，溝槽的開口從上到下逐漸減小，這種形貌有利于導電材料或介質 填充，使導電材料或介質材料填充后不會有縫隙或者空洞。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1為現有的一種溝槽結構示意圖2為現有的另一種溝槽結構示意圖；圖3為采用本發(fā)明的方法所制備的溝槽結構示意圖；圖4為本發(fā)明的流程示意圖；圖5至圖8為與本發(fā)明的方法步驟相應的結構示意圖；圖9為采用本發(fā)明的方法所制備的溝槽的應用實例。
具體實施例方式本發(fā)明的溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，包括如下步驟(見圖4)1)在有硬掩膜層(通常為氧化硅)的襯底里，先刻蝕出預設溝槽深度的一部分 (約為總溝槽深度的十分之一到二分之一)，采用刻蝕后使該部分溝槽側壁垂直于水平面 的工藝條件(見圖5)。具體可為采用SF6、02、CF4作為刻蝕氣體(SF6的流量為80 150毫 升/分，A的流量為90 150毫升/分，CF4的流量為20 50毫升/分)，使刻蝕過程中 產生的聚合物較少?？涛g腔內的壓力為20 50毫托，刻蝕采用雙功率源設備，其中偏置功 率設置為125 150瓦，源功率設置為600 900瓦。刻蝕腔內的壓力優(yōu)選為30毫托，偏 置功率優(yōu)選為135瓦，源功率優(yōu)選為750瓦。2)在所刻出的溝槽內壁生長氧化層(見圖6)；3)而后淀積介質層來填充所刻出的溝槽(見圖7)，可用的介質為氧化硅或氮化 娃；4)回刻所述溝槽內的介質層，至所述硅平面上至少還剩100埃厚的氧化層，并在 所示溝槽側壁形成介質側墻(見圖8)；5)接著以形成傾斜溝槽的刻蝕條件進行刻蝕，以形成完整的溝槽，同時將步驟四 中形成的介質側墻去除，最終形成上段垂直下段傾斜的溝槽形貌(見圖幻。具體的該步刻 蝕條件可在第一步刻蝕菜單的基礎上調整參數設置，主要方法如下通過增加O2對SF6的比 例或將CF4改成01&來實現，增加刻蝕過程中的聚合物；通過降低刻蝕設備的偏置功率或增 加壓力來實現刻蝕過程中降低等離子體垂直方向的物理轟擊；通過增加刻蝕設備的壓力來 實現增加刻蝕過程中等離子體對溝槽側壁的撞擊。具體的刻蝕工藝條件可為=SF6的流量設 置為50 75毫升/分，O2的流量設置為90 150毫升/分，CHF4的流量設置為20 50 毫升/分，刻蝕腔內壓力20 50毫托，刻蝕采用雙功率源設備，其中偏置功率的流量設置 為100 120瓦，源功率的流量設置為500 800瓦。所形成的溝槽形貌如圖3所示，上段溝槽側壁垂直于水平面，具有高載流子遷移 率，該段溝槽側壁的一部分做為溝槽型功率MOS器件的溝道。下段溝槽側壁傾斜，該段溝槽 的開口從上到下逐漸減小，這種形貌有利于導電材料或介質填充，使導電材料或介質材料 填充后不會有縫隙或者空洞。圖9為本發(fā)明所制備的溝槽的一個應用實例，所示器件為溝槽型雙層柵功率MOS 器件。應用了本發(fā)明的方法，使該器件的開關電極位于上段溝槽內，上段溝槽的一部分作為 該器件的溝道；該器件的屏蔽電極位于下段溝槽內，以提高器件的性能。
權利要求
1.一種溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，其特征在于，包括如下步驟1)先刻蝕出預設溝槽深度的一部分，該部分溝槽深度為預設溝槽深度的十分之一至二 分之一，采用刻蝕后使該部分溝槽側壁垂直于水平面的工藝條件；2)在所刻出的溝槽內壁生長氧化層；3)而后淀積介質層來填充所刻出的溝槽；4)回刻所述溝槽內的介質層，至所述硅平面上至少還有100埃厚的介質層，并在所示 溝槽側壁形成介質側墻；5)接著采用使所刻蝕的溝槽側壁傾斜的工藝條件，刻蝕襯底以形成完整的溝槽，同時 將步驟四中形成的介質側墻去除，最終形成上段垂直下段傾斜的溝槽形貌。
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟一的刻蝕中，采用SF6、02、 CF4作為刻蝕氣體，刻蝕中SF6的流量設置為80 150毫升/分，&的流量設置為90 150 毫升/分，CF4的流量設置為20 50毫升/分)，刻蝕腔內壓力設置為20 50毫托，刻蝕 采用雙功率源設備，其中偏置功率設置為125 150瓦，源功率設置為600 900瓦；所述 步驟五的刻蝕中的工藝條件為=SF6的流量設置為50 75毫升/分，&的流量設置為90 150毫升/分，CHF4的流量設置為20 50毫升/分，刻蝕腔內壓力20 50毫托，刻蝕采 用雙功率源設備，其中偏置功率的流量設置為100 120瓦，源功率的流量設置為500 800 瓦。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于所述步驟三中的介質層為氧化硅或氮化硅。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種溝槽MOS器件制備中溝槽的制備方法，包括如下步驟1)先刻蝕出預設溝槽深度的一部分，該部分溝槽深度為預設溝槽深度的十分之一至二分之一，采用刻蝕后使該部分溝槽側壁垂直于水平面的工藝條件；2)在所刻出的溝槽內壁生長氧化層；3)而后淀積介質層來填充所刻出的溝槽；4)回刻溝槽內的介質層，至硅平面上至少有100埃的介質層，并在所示溝槽側壁形成介質側墻；5)接著采用側壁傾斜的工藝條件，刻蝕形成完整的溝槽，同時將步驟四中形成的介質側墻去除，形成上段垂直下段傾斜的溝槽。采用本發(fā)明的方法所制備的溝槽，上段溝槽側壁垂直于水平面，具有高載流子遷移率，下段溝槽側壁傾斜有利于導電材料或介質填充。
文檔編號H01L21/3065GK102103996SQ20091020196
公開日2011年6月22日 申請日期2009年12月18日 優(yōu)先權日2009年12月18日
發(fā)明者叢茂杰, 劉麗艷, 金勤海 申請人:上海華虹Nec電子有限公司