[发明专利]具有沟槽内渐变厚度的场板结构的半导体器件的制造方法

说明书

本发明涉及一种具有沟槽内渐变厚度的场板结构的半导体器件的制造方法，包括：在晶圆表面形成沟槽；通过淀积向沟槽内填充氧化硅；将沟槽内的氧化硅通过刻蚀去除掉表面的一部分；通过热氧化在沟槽顶部的拐角处形成氧化硅拐角结构；在晶圆表面淀积含氮化合物；干法刻蚀含氮化合物，氧化硅拐角结构表面形成向沟槽内延伸的含氮化合物侧壁残留；以含氮化合物侧壁残留为掩膜，将沟槽内的氧化硅通过刻蚀去除掉表面的一部分；重复执行以上三个步骤，直至将沟槽内的氧化硅刻蚀至所需的底部氧化硅厚度；去除沟槽内的含氮化合物，向沟槽内填入多晶硅。本发明减少了氧化时间，提高了生产效率。且减少了衬底杂质向外延层的反扩，同时工艺简单。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种具有沟槽内渐变厚度的场板 结构的半导体器件的制造方法。

背景技术

为了降低能耗、节省能源，低压功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET) 技术在进行持续的技术改进，场板、超结等器件结构也由高压功率器件移植到 低压器件中，并加以改进和优化，以降低低压功率器件的比导通电阻。

这其中，基于恒定厚度的具有沟槽场板结构的MOSFET尤为常见。但正由 于恒定的场板介质厚度导致了电势、电场的分布不均，使得器件特性难以优化。

基于已有的深槽刻蚀技术，如何简化工艺流程、节省mask层数，达到相同 特性的多层渐变厚度的器件隔离结构，是业界持续改善、优化的方向。

一种传统的具有深槽内渐变厚度的场板的半导体器件的制造方法是在深槽 内壁化学气相淀积(CVD)薄氧层，然后形成一层牺牲层，之后etch-back(回 刻)牺牲层至一定深度，同时并刻蚀该薄氧层；第二次氧化层通过热氧化形成、 再次形成牺牲层、然后再次回刻牺牲层并刻蚀氧化层，由此在第一次薄氧层上 累加第二次热氧化形成的较厚的氧化层。之后的氧化层、牺牲层、刻蚀与上述 类似，直至最后形成底部厚氧、顶部薄氧的多层渐变厚度的槽内场板结构。

然而该制造方法包括多次氧化、回刻，一定程度上增加了衬底向外延层的 杂质反扩、同时增加了工艺时间、降低了生产效率。

发明内容

基于此，有必要提供一种生产效率较高的具有沟槽内渐变厚度的场板结构 的半导体器件的制造方法。

一种具有沟槽内渐变厚度的场板结构的半导体器件的制造方法，包括：步 骤A，在晶圆表面形成沟槽；步骤B，通过淀积向所述沟槽内填充氧化硅；步骤C，通过刻蚀去除掉沟槽内的氧化硅表面的一部分；步骤D，通过热氧化在沟槽 顶部的拐角处形成氧化硅拐角结构，所述氧化硅拐角结构为从拐角处往下、位 于沟槽内部的氧化硅逐渐变厚的结构；步骤E，在晶圆表面淀积含氮化合物，覆 盖所述沟槽内的氧化硅表面及所述氧化硅拐角结构表面；步骤F，干法刻蚀所述 含氮化合物，将沟槽内的氧化硅表面的含氮化合物去除，所述氧化硅拐角结构 表面形成向沟槽内延伸的含氮化合物侧壁残留；步骤G，以所述含氮化合物侧 壁残留为掩膜，通过刻蚀去除掉沟槽内的氧化硅表面的一部分；依次重复执行 步骤E至步骤G，直至将沟槽内的氧化硅刻蚀至所需的底部氧化硅厚度，每执 行一次步骤F所述含氮化合物侧壁残留就进一步向沟槽内延伸，所述沟槽内的 氧化硅包括底部氧化硅和侧壁氧化硅，所述侧壁氧化硅的厚度从沟槽顶部至沟 槽底部逐渐增厚；步骤H，去除所述沟槽内的含氮化合物；步骤I，向所述沟槽 内填入多晶硅。

在其中一个实施例中，所述步骤B之前还包括对所述沟槽进行侧壁氧化的 步骤。

在其中一个实施例中，所述步骤B是采用高密度等离子化学气相淀积工艺 填充氧化硅。

在其中一个实施例中，所述半导体器件是金属氧化物半导体场效应管。

在其中一个实施例中，所述步骤A之前在晶圆表面形成有氮化硅层，所述 步骤A是将所述氮化硅层刻穿形成所述沟槽。

在其中一个实施例中，所述去除所述沟槽内的含氮化合物的步骤是通过浓 磷酸湿法去除含氮化合物。