[发明专利]沟槽栅超结MOSFET的制造方法

摘要

本发明公开了一种沟槽栅超结MOSFET的制造方法，包括步骤：形成硬质掩模层；对硬质掩模层进行光刻刻蚀将沟槽形成区域打开；进行第一次刻蚀形成顶部沟槽；去除顶部沟槽底部的保护层，保留顶部沟槽侧面的保护层；进行第二次刻蚀形成底部沟槽；在底部沟槽中填充P型外延层并形成底部外延填充层；在底部外延填充层的顶部填充P型外延层并形成顶部外延填充层；去除硬质掩模层和保护层从而在P型柱的顶部的周侧形成栅极沟槽；在栅极沟槽中形成栅介质层和填充栅极导电材料。本发明能防止沟槽栅和P型柱之间出现套准偏差，能提高工艺稳定性以及使器件的开启电压和导通压降更均匀，能使超结单元尺寸更小，能大幅度提高器件的抗UIS冲击能力。

主权项

1.一种沟槽栅超结MOSFET的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成有N型外延层；在所述N型外延层表面形成硬质掩模层；步骤二、采用光刻工艺定义出沟槽形成区域；对所述硬质掩模层进行刻蚀将沟槽形成区域打开；步骤三、对所述N型外延层进行第一次刻蚀，所述第一次刻蚀以所述硬质掩模层为掩模，所述第一次刻蚀的深度达到沟槽栅所要求的深度并形成顶部沟槽；步骤四、形成保护层将所述顶部沟槽的底部表面和侧面覆盖；步骤五、采用干法刻蚀去除所述顶部沟槽底部的所述保护层，所述顶部沟槽侧面的所述保护层保留；步骤六、对所述N型外延层进行第二次刻蚀，所述第二次刻蚀以所述硬质掩模层和所述保护层为掩模，所述第二次刻蚀后的深度要达到超结结构的P型柱所要求的深度并形成底部沟槽，所述底部沟槽的宽度小于所述顶部沟槽的宽度；步骤七、在保留所述硬质掩模层和所述保护层的条件下进行第一次选择性外延生长工艺在所述底部沟槽中填充P型外延层并形成底部外延填充层；步骤八、在保留所述硬质掩模层和所述保护层的条件下进行第二次选择性外延生长工艺在所述底部外延填充层的顶部的沟槽中填充P型外延层并形成顶部外延填充层；由填充于所述底部外延填充层和所述顶部外延填充层叠加形成P型柱，由各所述P型柱之间的所述N型外延层组成的N型柱，由所述P型柱和所述N型柱交替排列组成超结结构；步骤九、去除所述硬质掩模层和所述保护层，由所述保护层去除后在所述P型柱的顶部的周侧形成的沟槽作为栅极沟槽；步骤十、在所述栅极沟槽中的底部表面和侧面形成栅介质层；之后，在所述栅极沟槽中填充栅极导电材料，由该栅极导电材料组成沟槽栅。