专利名称：沟槽mos器件制备中沟槽的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种沟槽MOS器件的制备方法，具体涉及一种沟槽的制备方法。
背景技术：
在沟槽型功率MOS器件的制备过程中，硅沟槽刻蚀工艺是对于沟槽型功率MOS器 件非常重要，其中沟槽的侧壁和底部的形貌直接影响到沟槽型功率MOS器件的电特性和可 靠性。图1所示为典型侧壁垂直型沟槽结构，其沟槽侧壁垂直于水平面，这种结构的优点是 沟槽侧壁作为MOS器件的沟道拥有较高的载流子迁移率；而这种结构的缺点是不利于导电 材料或介质填充，导电材料或介质填充到沟槽内容易出现缝隙或空洞。图2所示为典型侧 壁倾斜型沟槽结构，其侧壁于水平面成80度到89度夹角，该种结构的优点是有利于导电 材料或介质填充，导电材料或介质填充到沟槽内不容易出现缝隙或空洞；缺点是侧壁作为 MOS器件的沟道载流子迁移率低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，它 可以提高所制备的沟槽MOS器件的性能。为解决上述技术问题，本发明沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，包括如下步 骤1)先刻蚀出预设沟槽深度的一部分，该部分沟槽深度为预设沟槽深度的十分之一 至二分之一，采用刻蚀后使该部分沟槽侧壁垂直于水平面的工艺条件；2)在所刻出的沟槽内壁生长氧化层；3)而后淀积介质层来填充所刻出的沟槽；4)回刻所述沟槽内的介质层，至所述硅平面上至少还有100埃厚的介质层，并在 所示沟槽侧壁形成介质侧墙；5)接着采用使所刻蚀的沟槽侧壁倾斜的工艺条件，刻蚀衬底以形成完整的沟槽， 同时将步骤四中形成的介质侧墙去除，最终形成上段垂直下段倾斜的沟槽形貌。本发明的沟槽制备方法，得到的沟槽可分为上下两段上段沟槽侧壁垂直于水平 面，下段沟槽侧壁为倾斜，下段沟槽的开口从上到下逐渐减小，这种沟槽结构即保证了 MOS 器件沟道部分高电子迁移率又解决了沟槽内导电材料或介质填充难的问题。上段沟槽侧壁 垂直于水平面，具有高载流子迁移率，上段沟槽侧壁的一部分做为沟槽型功率MOS器件的 沟道。下段沟槽侧壁倾斜，沟槽的开口从上到下逐渐减小，这种形貌有利于导电材料或介质 填充，使导电材料或介质材料填充后不会有缝隙或者空洞。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1为现有的一种沟槽结构示意图2为现有的另一种沟槽结构示意图；图3为采用本发明的方法所制备的沟槽结构示意图；图4为本发明的流程示意图；图5至图8为与本发明的方法步骤相应的结构示意图；图9为采用本发明的方法所制备的沟槽的应用实例。
具体实施例方式本发明的沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，包括如下步骤(见图4)1)在有硬掩膜层(通常为氧化硅)的衬底里，先刻蚀出预设沟槽深度的一部分 (约为总沟槽深度的十分之一到二分之一)，采用刻蚀后使该部分沟槽侧壁垂直于水平面 的工艺条件(见图5)。具体可为采用SF6、02、CF4作为刻蚀气体(SF6的流量为80 150毫 升/分，A的流量为90 150毫升/分，CF4的流量为20 50毫升/分)，使刻蚀过程中 产生的聚合物较少。刻蚀腔内的压力为20 50毫托，刻蚀采用双功率源设备，其中偏置功 率设置为125 150瓦，源功率设置为600 900瓦。刻蚀腔内的压力优选为30毫托，偏 置功率优选为135瓦，源功率优选为750瓦。2)在所刻出的沟槽内壁生长氧化层(见图6)；3)而后淀积介质层来填充所刻出的沟槽(见图7)，可用的介质为氧化硅或氮化 娃；4)回刻所述沟槽内的介质层，至所述硅平面上至少还剩100埃厚的氧化层，并在 所示沟槽侧壁形成介质侧墙(见图8)；5)接着以形成倾斜沟槽的刻蚀条件进行刻蚀，以形成完整的沟槽，同时将步骤四 中形成的介质侧墙去除，最终形成上段垂直下段倾斜的沟槽形貌(见图幻。具体的该步刻 蚀条件可在第一步刻蚀菜单的基础上调整参数设置，主要方法如下通过增加O2对SF6的比 例或将CF4改成01&来实现，增加刻蚀过程中的聚合物；通过降低刻蚀设备的偏置功率或增 加压力来实现刻蚀过程中降低等离子体垂直方向的物理轰击；通过增加刻蚀设备的压力来 实现增加刻蚀过程中等离子体对沟槽侧壁的撞击。具体的刻蚀工艺条件可为=SF6的流量设 置为50 75毫升/分，O2的流量设置为90 150毫升/分，CHF4的流量设置为20 50 毫升/分，刻蚀腔内压力20 50毫托，刻蚀采用双功率源设备，其中偏置功率的流量设置 为100 120瓦，源功率的流量设置为500 800瓦。所形成的沟槽形貌如图3所示，上段沟槽侧壁垂直于水平面，具有高载流子迁移 率，该段沟槽侧壁的一部分做为沟槽型功率MOS器件的沟道。下段沟槽侧壁倾斜，该段沟槽 的开口从上到下逐渐减小，这种形貌有利于导电材料或介质填充，使导电材料或介质材料 填充后不会有缝隙或者空洞。图9为本发明所制备的沟槽的一个应用实例，所示器件为沟槽型双层栅功率MOS 器件。应用了本发明的方法，使该器件的开关电极位于上段沟槽内，上段沟槽的一部分作为 该器件的沟道；该器件的屏蔽电极位于下段沟槽内，以提高器件的性能。
权利要求
1.一种沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，其特征在于，包括如下步骤1)先刻蚀出预设沟槽深度的一部分，该部分沟槽深度为预设沟槽深度的十分之一至二 分之一，采用刻蚀后使该部分沟槽侧壁垂直于水平面的工艺条件；2)在所刻出的沟槽内壁生长氧化层；3)而后淀积介质层来填充所刻出的沟槽；4)回刻所述沟槽内的介质层，至所述硅平面上至少还有100埃厚的介质层，并在所示 沟槽侧壁形成介质侧墙；5)接着采用使所刻蚀的沟槽侧壁倾斜的工艺条件，刻蚀衬底以形成完整的沟槽，同时 将步骤四中形成的介质侧墙去除，最终形成上段垂直下段倾斜的沟槽形貌。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤一的刻蚀中，采用SF6、02、 CF4作为刻蚀气体，刻蚀中SF6的流量设置为80 150毫升/分，&的流量设置为90 150 毫升/分，CF4的流量设置为20 50毫升/分)，刻蚀腔内压力设置为20 50毫托，刻蚀 采用双功率源设备，其中偏置功率设置为125 150瓦，源功率设置为600 900瓦；所述 步骤五的刻蚀中的工艺条件为=SF6的流量设置为50 75毫升/分，&的流量设置为90 150毫升/分，CHF4的流量设置为20 50毫升/分，刻蚀腔内压力20 50毫托，刻蚀采 用双功率源设备，其中偏置功率的流量设置为100 120瓦，源功率的流量设置为500 800 瓦。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤三中的介质层为氧化硅或氮化硅。
全文摘要
本发明公开了一种沟槽MOS器件制备中沟槽的制备方法，包括如下步骤1)先刻蚀出预设沟槽深度的一部分，该部分沟槽深度为预设沟槽深度的十分之一至二分之一，采用刻蚀后使该部分沟槽侧壁垂直于水平面的工艺条件；2)在所刻出的沟槽内壁生长氧化层；3)而后淀积介质层来填充所刻出的沟槽；4)回刻沟槽内的介质层，至硅平面上至少有100埃的介质层，并在所示沟槽侧壁形成介质侧墙；5)接着采用侧壁倾斜的工艺条件，刻蚀形成完整的沟槽，同时将步骤四中形成的介质侧墙去除，形成上段垂直下段倾斜的沟槽。采用本发明的方法所制备的沟槽，上段沟槽侧壁垂直于水平面，具有高载流子迁移率，下段沟槽侧壁倾斜有利于导电材料或介质填充。
文档编号H01L21/3065GK102103996SQ20091020196
公开日2011年6月22日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者丛茂杰, 刘丽艳, 金勤海 申请人:上海华虹Nec电子有限公司