提高溝槽柵頂角柵氧可靠性的方法技術

一種提高溝槽柵頂角柵氧可靠性的方法，包括以下步驟：提供半導體襯底；硬掩膜的制備，所述硬掩膜具有氮化物層，且在所述氮化物層與半導體襯底之間形成氧化物層；溝槽的制備，利用所述硬掩膜為掩膜，對半導體襯底進行刻蝕以形成溝槽；缺口的制備，蝕刻位于半導體襯底與氮化物層之間的氧化物層，以在所述溝槽頂端外沿形成缺口；犧牲氧化物的制備，以使溝槽柵頂角處形成坡形結構；柵氧生長，以及多晶硅填充。本發明專利技術通過采用具有硬質氮化物膜的硬掩膜作為溝槽蝕刻的掩膜，并在溝槽頂端外沿蝕刻形成缺口，進而通過低溫濕式氧化法形成具有坡形結構的溝槽柵頂角，使得第一溝槽柵頂角柵氧的可靠性得到改善。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件的制造方法，尤其涉及一種。
技術介紹
傳統的金屬氧化物半導體(M0Q晶體管，其柵極、源極和漏極位于同一水平面上， 其表面柵結構存在著通態電阻大和功耗高的問題，無法很好的滿足功率器件的需求。為了滿足大功率晶體管的需求，溝槽柵MOS器件便應運而生。溝槽柵MOS器件不僅繼承了水平溝道MOS晶體管輸入阻抗高、驅動電流小等優點，還具有耐高壓、工作電流大、輸出功率高、 開關速度快等優點。在溝槽柵MOS器件的制造過程中，其溝槽柵的制造尤為重要，決定著溝槽柵MOS器件的可靠性。請參閱圖7，圖7所示為現有溝槽柵MOS器件的第二溝槽柵2的結構示意圖。所述第二溝槽柵2形成在第二半導體襯底21內。在所述第二溝槽柵2的形成過程中，具體包括以下步驟在所述第二半導體襯底21的上表面依次疊置形成墊子氧化層22和第二氮化硅層(未圖示)，并通過依次刻蝕所述第二氮化硅層和所述第二墊子氧化層22以形成掩膜； 通過所述掩膜，對第二半導體襯底21進行刻蝕，以形成第二溝槽23 ；在所述第二溝槽23內壁生長第二柵氧24，并在所述第二溝槽23內填充第二多晶硅25;對填充于第二溝槽22內的第二多晶硅25進行平坦化處理。請參閱圖8 (a)，圖8 (b)，圖8 (a)，圖8 (b)所示為采用現有工藝所制備的第二溝槽柵2的SEM圖。如圖可知，在柵氧目標厚度為1000A的溝槽柵MOS器件中，其第二溝槽柵頂角26處柵氧厚度達到1000A，而所述第二溝槽柵底角27處柵氧厚度僅為700A左右。第二溝槽柵底角27處過薄的柵氧厚度會導致器件可靠性變差。同時，所述第二溝槽柵頂角沈為垂直結構，在第二多晶硅25填充時會形成狹縫，進一步降低器件的可靠性。針對現有技術存在的問題，本案設計人憑借從事此行業多年的經驗，積極研究改良，于是有了本專利技術。
技術實現思路
本專利技術是針對現有技術中，現有的溝槽柵頂角柵氧厚度不均，可靠性差等缺陷，提供一種。為了解決上述問題，本專利技術提供一種，所述方法，包括提供半導體襯底，所述半導體襯底為硅基襯底；硬掩膜的制備，所述硬掩膜具有氮化物層，且在所述氮化物層與半導體襯底之間形成氧化物層；溝槽的制備，利用所述硬掩膜為掩膜，對半導體襯底進行刻蝕以形成溝槽；缺口的制備，蝕刻位于半導體襯底與氮化物層之間的氧化物層，以在所述溝槽頂端外沿形成缺口，所述缺口沿溝槽頂端外沿向異于溝槽的方向延伸；犧牲氧化物的制備，以使溝槽柵頂角處形成坡形結構；剝離犧牲氧化物，并進行柵氧生長，以及多晶硅填充。可選的，所述氮化物為氮化硅。可選的，所述缺口的刻蝕采用HF溶液。可選的，所述缺口的橫向長度為1倍硬掩膜層厚度到1.5倍硬掩膜層厚度之間的任一值。可選的，所述犧牲氧化層是通過低溫濕式氧化法制備。可選的，所述低溫為950 1000°C。可選的，所述溝槽柵頂角處的犧牲氧化物為錐形結構綜上所述，本專利技術通過采用具有硬質氮化物膜的硬掩膜作為溝槽的掩膜，并在溝槽頂端外沿蝕刻形成缺口，進而通過低溫濕式氧化法形成具有錐形結構的溝槽柵頂角，使得第一溝槽柵頂角柵氧的可靠性得到改善。附圖說明圖1是本專利技術的流程圖；圖2是采用本專利技術制備的硬掩膜層和光阻層的結構示意圖示意圖；圖3是采用本專利技術制備的硬掩膜的結構示意圖；圖4是采用本專利技術制備的溝槽結構示意圖；圖5是采用本專利技術制備缺口的結構示意圖；圖6是采用本專利技術制備犧牲氧化物的結構示意圖；圖7是現有第二溝槽柵的結構示意圖；圖8(a)，圖8(b)是現有第二溝槽柵局部的SEM圖。具體實施例方式為詳細說明本專利技術創造的
技術實現思路
、構造特征、所達成目的及功效，下面將結合實施例并配合附圖予以詳細說明。請參閱圖1，圖1所示為的流程圖。所述包括執行步驟Sl 提供第一半導體襯底10。如圖2所示，所述第一半導體襯底10為硅基襯底。執行步驟S2 淀積形成硬掩膜層11。請繼續參閱圖2，所述硬掩膜層11進一步包括淀積形成在所述第一半導體襯底10表面的氧化物層111和淀積形成在氧化物層111之異于第一半導體襯底10 —側的氮化物層112。具體而言，所述氧化物層111是通過低壓淀積四乙氧基硅烷(TEOS)于第一半導體襯底10的表面而形成，以減少后續制程中的表面應力。在所述氧化物層11之異于第一半導體10的一側淀積形成氮化物層112。所述氮化物層112為氮化硅層。所述氮化物層112為一層硬質材料，用以在第一溝槽12的形成過程中作為硬掩膜。所述氮化物層112的形成是采用低壓化學氣相淀積的方法。執行步驟S3 請繼續參閱圖2，并結合參閱圖3，在所述氮化物層112的上表面涂布形成光阻層13，并進行微影圖案化形成開口 131，且露出氮化物層112的部分上表面。以繼續蝕刻氮化物層112和氧化物層111，而形成硬掩膜113。執行步驟S4 請參閱圖4，以硬掩膜113為掩膜，對第一半導體襯底10進行蝕刻， 并形成第一溝槽12。執行步驟S5 請參閱圖5，利用HF溶液蝕刻位于第一半導體襯底10與氮化物層 112之間的氧化物層111，以形成缺口 14。所述缺口 14位于所述第一溝槽12的頂端外沿。 其中，所述缺口 14沿第一溝槽12頂端外沿向異于第一溝槽12的方向延伸，且所述缺口 14 的長度優選地為1倍硬掩膜層11厚度到1. 5倍硬掩膜層11厚度之間的任一值。執行步驟S6 請參閱圖6，在低溫下采用濕式氧化法，通過硅的消耗以在第一溝槽柵頂角121處形成具有錐形結構的犧牲氧化物15。此時，所述第一溝槽柵頂角121也具有相應的坡形結構。所述低溫范圍優選的為950 1000°C。執行步驟S7 剝離犧牲氧化物15，并移除氮化物層112及硬掩膜13的氧化物層 111。其中，氮化物層112的去除是采用磷酸溶液去除。執行步驟S8 通過常規工藝進行柵氧生長，多晶硅填充，以及平坦化等工藝完成第一溝槽柵的制備。綜上所述，本專利技術通過采用具有硬質氮化物膜112的硬掩膜13作為第一溝槽12 的掩膜，并在第一溝槽12頂端外沿蝕刻形成缺口 14，進而通過低溫濕式氧化法形成具有錐形結構的第一溝槽柵頂角121，使得第一溝槽柵頂角柵氧的可靠性得到改善。本領域技術人員均應了解，在不脫離本專利技術的精神或范圍的情況下，可以對本專利技術進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權利要求書及等同物的保護范圍內時，認為本專利技術涵蓋這些修改和變型。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種提高溝槽柵頂角柵氧可靠性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：提供半導體襯底，所述半導體襯底為硅基襯底；硬掩膜的制備，所述硬掩膜具有氮化物層，且在所述氮化物層與半導體襯底之間形成氧化物層；溝槽的制備，利用所述硬掩膜為掩膜，對半導體襯底進行刻蝕以形成溝槽；缺口的制備，蝕刻位于半導體襯底與氮化物層之間的氧化物層，以在所述溝槽頂端外沿形成缺口；犧牲氧化物的制備，以使溝槽柵頂角處形成坡形結構；剝離犧牲氧化物，并進行柵氧生長，以及多晶硅填充。

【技術特征摘要】
1.一種提高溝槽柵頂角柵氧可靠性的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟提供半導體襯底，所述半導體襯底為硅基襯底；硬掩膜的制備，所述硬掩膜具有氮化物層，且在所述氮化物層與半導體襯底之間形成氧化物層；溝槽的制備，利用所述硬掩膜為掩膜，對半導體襯底進行刻蝕以形成溝槽；缺口的制備，蝕刻位于半導體襯底與氮化物層之間的氧化物層，以在所述溝槽頂端外沿形成缺口；犧牲氧化物的制備，以使溝槽柵頂角處形成坡形結構；剝離犧牲氧化物，并進行柵氧生長，以及多晶硅填充。2.如權利要求1所述的提高溝槽柵頂角柵氧可靠性的方法，其特征在于，所述氮化物為氮化硅。3.如權利要求1所述的提高溝槽柵...

【專利技術屬性】
技術研發人員：沈思杰，樓穎穎，
申請(專利權)人：上海宏力半導體制造有限公司，
類型：發明
國別省市：31