[发明专利]一种具有厚绝缘底部的沟槽及其半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种沟槽及沟槽型半导体器件的制造方法。

背景技术

在现有的沟槽型半导体器件制造过程中，通常采用硅局部氧化(LOCOS)的方法在沟槽底部生成厚绝缘层来改善器件的栅漏电容，达到减少器件栅电荷的目的，提高器件的效率。但是，在采用硅局部氧化(LOCOS)的方法在沟槽底部生成厚绝缘层的过程中，在对氮化物进行非等向性蚀刻时，沟槽上沿部分的氮化物被去除，使下面的薄氧化层被暴露，结果在生成沟槽底部厚氧化层的同时，沟槽上沿的氧化层也变厚，影响了器件阈值电压等电参数的一致性。图23为采用硅局部氧化(LOCOS)的方法在沟槽侧壁及上沿沉积栅极氧化物和氮化物的示意图，如图23所示，在沟槽侧壁及上沿沉积有一层薄的栅极氧化物，在栅极氧化物外表面又沉积一层氮化物。图24为现有技术中采用非等向性蚀刻处理后，在沟槽侧壁及上沿沉积的栅极氧化物示意图，如图24所示，在沟槽上沿沉积的栅极氧化物变得较厚，而沟槽侧壁沉积的栅极氧化层厚度也不均匀。

美国专利文献(US6551900B1)公开了一种沟槽栅极氧化物的形成方法，在该方法中，利用了沉积加蚀刻的方法生成沟槽底部的厚绝缘层，但是通过这种方法，很难使沟槽底部厚绝缘层的厚度保持一致。

中国专利文献(CN200910150226.9)公开了一种形成用于沟槽栅器件厚的底部电介质(TBD)的结构的方法，该方法公开了使用掩模在半导体区中形成多个沟槽，掩模包括半导体区的表面上的第一绝缘层，第一绝缘层上的第一氧化阻挡层，以及第一氧化阻挡层上的第二绝缘层。第一氧化阻挡层防止在形成TBD的过程中沿半导体区的表面形成电介质层。采用上述在沟槽栅器件厚的底部电介质结构的方法由于制造沟槽栅极器件的工艺过程比较复杂，生产控制难度较大。

发明内容

为了解决现有技术存在的不足，本发明提供一种具有厚绝缘底部的沟槽及其半导体器件制造方法，保证了沟槽侧壁栅极氧化层(绝缘层)的一致性，采用简单地控制方法，达到阈值电压等电参数的一致性，减少了器件的制造工序，避免了有关工序造成的污染，提高了器件的质量和可靠性，同时减少成本和制造时间。

为了实现上述目的，根据本发明的具有厚绝缘底部的沟槽制造方法，该方法包括以下步骤：

1)利用沟槽掩模对衬底上的外延层进行侵蚀而形成多个栅极沟槽，并在沟槽侧壁和上沿沉积氮化物；

2)在沟槽底部生成第三氧化层，并去除氮化物；

3)在沟槽中沉积多晶硅，并生成第四氧化层。

进一步地，所述沟槽制造方法的步骤1)还包括以下步骤：

a)在衬底的外延层上沉积第一氧化层；

b)在第一氧化层表面放置沟槽掩模侵蚀第一氧化层，暴露出外延层的一部分，并在暴露的外延层的上表面生成第二氧化层；

c)沉积氮化物，并对其进行非等向性蚀刻，暴露出部分外延层；

d)对外延层暴露部分进行蚀刻形成沟槽，并所述沟槽进行牺牲氧化处理；

e)在沟槽侧面和底部形成栅极氧化层；

f)沉积氮化物，并对其进行非等向性蚀刻，去除沟槽底部和第一氧化层上表面的氮化物，保留沟槽侧壁和上沿的氮化物。

进一步地，所述沟槽制造方法的步骤2)还包括以下步骤：

a)采用硅局部氧化的方法在所述沟槽底部生成第三氧化层；

b)去除所述沟槽侧壁和上沿的氮化物。

进一步地，所述沟槽制造方法的步骤3)还包括以下步骤：

a)在所述沟槽内沉积多晶硅填充沟槽，并使其覆盖沟槽顶面以及第一氧化层上表面；

b)采用化学机械抛光的方法去除覆盖沟槽顶面的多晶硅、第一氧化层以及其上表面的多晶硅；

c)在所述沟槽顶面和外延层的上表面生成第四氧化层。

为了实现上述目的，根据本发明的一种具有厚绝缘底部的沟槽型半导体器件制造方法，该方法包括以下步骤：

1)具有厚绝缘底部的沟槽的制造；

2)利用基区和源区掩模分别形成基区和源区；

3)生成层间介质，通过接触孔掩模，对它进行侵蚀形成接触沟槽，并对接触沟槽进行填充形成沟槽插塞；

4)利用金属掩模进行金属侵蚀，形成金属垫层和连线。

进一步地，所述半导体器件制造方法的步骤1)包括根据本发明的具有厚绝缘底部的沟槽制造方法。

为了实现上述目的，根据本发明的一种具有厚绝缘底部的沟槽型半导体器件制造方法，该方法进一步地包括以下步骤：

1)利用基区掩模注入硼元素，形成基区；

2)厚绝缘底部的沟槽的制造；