[发明专利]一种分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件的制备，特别是涉及一种分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法。

背景技术

对于通常用在电力电子系统和电源管理中的半导体器件而言，功率金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor-Field-Effect-Transistor)，或绝缘栅场效应晶体管，被广泛引入。

沟槽型功率MOSFET是继MOSFET之后新发展起来的高效、功率开关器件，它采用沟槽型栅极结构场效应管，它不仅继承了MOS场效应管输入阻抗高(≥10⁸Ω)、驱动电流小(0.1μA左右)的优点，还具有耐压高、工作电流大、输出功率高、跨导线性好、开关速度快等优良特性。正是由于它将电子管与功率晶体管的优点集于一身，因此在开关电源、逆变器、电压放大器、功率放大器等电路中获得广泛应用。因此，高击穿电压、大电流、低导通电阻是功率MOSFET的最为关键的指标。

目前，功率沟槽MOS器件的结构已经适用于大多数功率MOSFET的应用中，并且器件的特性不断地接近硅材料的一维限制(表述了器件漂移区特征导通电阻和关断态时击穿电压的理论关系)。降低表面电场Reduced Surface Field(RESURF)技术的提出，可以令击穿电压为600V的功率沟槽MOS器件超过硅材料的一维限制。分裂栅型沟槽Split-Gate Trench MOS器件结构，可以在等比例缩小的30V左右的低压下超过硅材料的一维限制。因此，分裂栅型沟槽MOS器件在低、中压(20～200V)范围内，拥有较低的正向导通电阻，占有明显的优势。

但是现有的分裂栅型沟槽MOSFET的沟槽都是上部较宽、下部较窄，这就会导致源区的面积小，雪崩特性低，并且这种结构的器件中沟槽的密度也低，R_SP较高。

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分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法，用于解决现有技术中制备的器件中源区接触面积小，雪崩性能差、沟槽密度低等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法， 所述制备方法至少包括：

1)提供一衬底，在所述衬底表面生长一外延层；

2)刻蚀所述外延层，形成具有第一深度的沟槽，在所述沟槽表面淀积氮化物层，之后腐蚀掉沟槽底部的氮化物层，保留侧壁的氮化物层；

3)继续刻蚀所述沟槽底部的外延层材料至第二深度，并热生长氧化物层附着在未被氮化物层覆盖的沟槽侧壁及底部；

4)在所述沟槽下部填充第一导电材料，去除侧壁上的氮化物层，在所述第一导电材料表面制作一层隔离层；

5)生长栅氧化层，覆盖于沟槽上部裸露的侧壁上，并在沟槽上部填充满第二导电材料，形成上窄下宽的分裂栅型沟槽MOSFET。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述第一深度的范围为0.8～2μm。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述氮化物层厚度范围为800～1200埃。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述第二深度的范围为2～5μm。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述步骤3)中的氧化物层的厚度为3000～6000埃。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述步骤4)中，包括步骤：沉积的第一导电材料，覆盖在外延层表面，并填充于沟槽内，回刻所述第一导电材料至外延层表面以下1～2μm，保留沟槽下部的第一导电材料，去除侧壁上的氮化物层后，淀积隔离材料，回刻隔离材料到距第一导电材料上表面2000～3000埃，形成一层隔离层。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述第一导电材料和第二导电材料为多晶硅。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述氮化物层的材料为氮化硅。

作为本发明分裂栅型沟槽MOSFET的制备方法的一种优化的方案，所述步骤2)中包括步骤：在所述外延层表面形成硬掩膜层，藉由硬掩膜层刻蚀所述外延层形成具有第一深度的沟槽，之后在步骤4)去除氮化物层的同时去除该硬掩膜层。