[发明专利]沟槽栅结构及沟槽型场效应晶体管结构的制备方法

说明书

本发明提供一种沟槽栅结构及沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，沟槽栅结构的制备包括：提供半导体基底，形成第一介质材料层，形成栅极材料层，刻蚀形成器件栅极，形成第二介质材料层，形成侧壁外延材料层。通过上述方案，本发明先完成器件栅极以及栅介质层的制备，后形成侧壁外延层，也即后形成用于制备器件栅极的沟槽，相对于先刻蚀形成栅极沟槽，再在栅极沟槽中填充形成器件栅极的方案，解决了栅极沟槽刻蚀的问题，特别是在AR比较大的情况下沟槽的刻蚀，同时，也解决了器件栅极填充的缺陷，解决了填充过程中容易出现提前封口，填充效果不好等问题。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，特别是涉及一种沟槽栅结构及沟槽型场效应晶体管结构的制备方法。

背景技术

MOSFET(Power Metal Oxide Semiconductor Field-effect Transistor，场效应晶体管)以其开关速度快、频率性能好、输入阻抗高、驱动功率小、温度特性好、无二次击穿问题等优点，大量应用在4C(即Communication，Computer，Consumer，Car：通信，电脑，消费电器，汽车)等领域中。沟槽型功率MOSFET成品器件，其内部是由大量的MOSFET单元组成的，每个单元的MOSFET称为晶胞，而晶胞与晶胞之间的间距(pitch)则会直接影响功率MOSFET的重要电性参数漏源通态电阻Rdson。垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(vertical double-diffusion metal–oxide-semiconductor field effect transistor，VDMOS)兼有双极晶体管和普通MOS器件的优点，无论是开关应用还是线形应用，VDMOS都是理想的功率器件，其主要应用于电机、逆变器、不间断电源、电子开关、高保真音响、汽车电器和电子镇流器等。VDMOS分为增强型和耗尽型两种类型。

与通常的功率器件相比，功率MOSFET的应用往往被局限在低功率应用的领域，而在电网控制，轨道交通等大功率应用领域应用颇为受限，因此，为了拓展功率MOSFET的应用领域，需提高其导通电流大小，这可以通过减小元胞面积，从而在同等大小面积上设计更多的元胞来实现，但是，随着元胞尺寸的减小的同时，也带来了器件制备工艺上的问题，例如，高深宽比的孔采用现有工艺难以有效的刻蚀(high AR trench etch)，孔洞难以有效填充，例如沟槽型栅形成过程中的多晶硅填充，且孔的填充过程中也存在容易提前封口的问题。

因此，如何提供一种沟槽栅结构及沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，以解决现有技术中的上述问题实属必要。

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沟槽栅结构及沟槽型场效应晶体管结构的制备方法，用于解决现有技术中深沟槽难以进行有效刻蚀及材料在沟槽中难以进行有效填充等问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种沟槽栅结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

提供半导体基底，并于所述半导体基底上形成第一介质材料层；

于所述第一介质材料层上形成栅极材料层；

刻蚀所述栅极材料层，以于所述第一介质材料层上形成器件栅极；

至少于所述器件栅极显露的外壁上形成第二介质材料层；以及

于所述半导体基底上形成侧壁外延材料层，且所述侧壁外延材料层还至少形成于所述第二介质材料层的外壁上。

可选地，形成所述侧壁外延材料层之前还包括步骤：去除所述器件栅极周围的所述半导体基底上的所述第一介质材料层，以形成位于所述器件栅极与所述半导体基底之间的底部栅介质层，且所述侧壁外延材料层形成于所述半导体基底的表面。

可选地，采用BOE刻蚀方法去除所述器件栅极周围的所述半导体基底上的所述第一介质材料层。