[发明专利]半导体器件的栅极结构及其制造方法

说明书

本发明涉及一种半导体器件的栅极结构及其制造方法，所述栅极结构包括：平面多晶硅栅；沟槽多晶硅栅，从所述平面多晶硅栅的边缘向下延伸形成环状结构；栅氧化层，设于所述沟槽多晶硅栅的周围；底部场氧，设于所述平面多晶硅栅下方，被环状的所述沟槽多晶硅栅包围。本发明的沟槽多晶硅栅为包围底部场氧的环状结构，提高了栅密度，并优化了栅极下方的电场。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体器件的栅极结构，还涉及一种半导体器件的栅极结构的制造方法。

背景技术

如今的开关电源工作频率已提升至1MHz以上的高频。降低开关器件栅-漏之间的反馈电容(以下简称C_GD)是一个主要的研究方向。近几年获得关注的方案是在buck-converter(降压转换器)中，将低压VDMOS(垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管)器件的单一槽栅(trench-gate)优化为带有Shield-Plate(屏蔽板)的分裂栅(split-gate)结构，其可以从器件结构和电学角度，显著改善器件的可靠性和开关特性。

对于分裂栅，如何改善工艺流程、加厚分裂栅处氧化层厚度、降低反馈电容，是槽栅VDMOS器件持续改善、优化的方向。氧化层厚度加厚，可以调整该处电场形貌，增加漂移区浓度、降低导通电阻；而反馈电容的降低则有助于降低器件开关损耗。

图1是一种传统的分裂栅结构，硅片10表面形成有沟槽，沟槽内填充有氧化硅20和分裂栅。传统的制造分裂栅结构的方法，沟槽底部的氧化硅20是用较高温度、较长时间的氧化过程生长而成的，若在此基础上需要形成更厚的氧化层，则需要更长时间氧化，由此增加了工艺时间，降低了生产效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种新型的半导体器件的栅极结构。

一种半导体器件的栅极结构，包括：平面多晶硅栅；沟槽多晶硅栅，从所述平面多晶硅栅的边缘向下延伸形成环状结构；栅氧化层，设于所述沟槽多晶硅栅的周围；底部场氧，设于所述平面多晶硅栅下方，被环状的所述沟槽多晶硅栅包围。

上述半导体器件的栅极结构，沟槽多晶硅栅为包围底部场氧的环状结构，提高了栅密度，并优化了栅极下方的电场。

还有必要提供一种半导体器件的栅极结构的制造方法。

一种半导体器件的栅极结构的制造方法，包括：在晶圆表面形成含氮化合物作为硬掩膜，并光刻和刻蚀所述硬掩膜露出沟槽窗口；刻蚀沟槽窗口下方的晶圆，形成上宽下窄的第一沟槽；向所述第一沟槽的内表面淀积含氮化合物；干法刻蚀第一沟槽内表面的含氮化合物，将第一沟槽底部和靠近底部的含氮化合物去除，第一沟槽顶部形成向下方延伸的含氮化合物侧壁残留；以所述含氮化合物侧壁残留为掩膜，继续向下刻蚀晶圆形成第二沟槽；向所述第二沟槽内填充多晶硅；通过各向异性腐蚀去除所述含氮化合物侧壁残留，且保留所述硬掩膜；将所述多晶硅氧化成氧化硅作为底部厚场氧，并在第一沟槽的侧壁形成氧化硅薄层；以所述硬掩膜和底部厚场氧为掩膜进行刻蚀，刻穿所述氧化硅薄层后继续向下刻蚀晶圆，从而环绕所述底部厚场氧侧面形成第三沟槽；在所述第三沟槽的内表面形成栅氧化层；向所述第三沟槽内填充多晶硅。

在一个实施例中，所述硬掩膜为氮化硅，所述向所述第一沟槽的内表面淀积含氮化合物是淀积氮化硅。

在一个实施例中，所述向所述第一沟槽的内表面淀积含氮化合物是化学气相淀积200埃～400埃厚的氮化硅。

在一个实施例中，所述干法刻蚀第一沟槽内表面的含氮化合物的步骤中，刻蚀剂包括CHCl₃和/或CH₂Cl₂。

在一个实施例中，所述将所述多晶硅氧化成氧化硅作为底部厚场氧的步骤，是形成厚度为5000埃～10000埃的底部厚场氧。