屏蔽栅沟槽型器件的版图结构及制造方法与流程

[0001]
本发明涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种屏蔽栅沟槽型器件的版图结构及制造方法。


背景技术：

[0002]
在耐压为60v以上的中低压器件领域内，屏蔽栅沟槽型(shield gate trench， sgt)器件因为其低的比导通电阻和低的栅漏耦合电容，被得到广泛的应用。屏蔽栅沟槽型器件器件的栅极结构包括屏蔽多晶硅和栅多晶硅，屏蔽多晶硅通常也称为源多晶硅，都形成于沟槽中，根据源多晶硅和栅多晶硅在沟槽中的设置不同通常分为上下结构和左右结构。上下结构中源多晶硅位于沟槽的底部，栅多晶硅位于沟槽的顶部，栅多晶硅和源多晶硅之间呈上下或者左右结构关系。左右结构为源多晶硅在沟槽的中间，栅多晶硅在沟槽内位于源多晶硅的两侧。具体的，如图1所示，是现有屏蔽栅沟槽型器件器件的沟槽的结构示意图；图1 中的屏蔽栅沟槽型器件器件为一种左右结构的屏蔽栅沟槽型器件器件。衬底110 内形成有第一沟槽，第一沟槽内形成有场氧化层120，场氧化层120位于第一沟槽的底部和侧壁，场氧化层120继续形成第二沟槽，向第二沟槽内填充多晶硅形成源多晶硅130。刻蚀场氧化层的两端，并填充多晶硅形成栅多晶硅140。
[0003]
然而由于尺寸逐渐减小，源多晶硅和栅多晶硅的尺寸也在减小，因此没有足够的空间制作通孔层，如图2，是第一沟槽150的俯视图，第一沟槽150呈直条状，在第一沟槽150内形成的源多晶硅和栅多晶硅的尺寸较小，需要在第一沟槽150外的其他地方制作额外的通孔。现有技术中，需要在源多晶硅和栅多晶硅旁边额外制作通孔层150，所以需要额外制作一个光罩，如图3，是现有技术用于制作通孔层的光罩，包括：源多晶硅光罩定义出连通孔的区域160和栅多晶硅光罩定义出连通孔的区域170，浪费了光罩和制作光罩的时间，即浪费了材料和工艺。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种屏蔽栅沟槽型器件的版图结构及制造方法，可以直接从源多晶硅和栅多晶硅上形成通孔层，从而可以减少一层用于形成通孔层的光罩。
[0005]
为了达到上述目的，本发明提供了一种屏蔽栅沟槽型器件的版图结构，包括：
[0006]
衬底；
[0007]
位于所述衬底内的第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽分为第一部分沟槽和第二部分沟槽，所述第二部分沟槽靠近所述第一部分沟槽两端的端部设置，并且所述第二部分沟槽沿第一部分沟槽的宽度方向向第一部分沟槽的两侧突出，所述第二部分沟槽的宽度大于所述第一部分沟槽的宽度，所述第二沟槽将相邻的第二部分沟槽连接；
[0008]
位于所述第一沟槽内的源多晶硅和第一栅多晶硅，位于所述第二沟槽内的第二栅多晶硅；
[0009]
位于所述第二部分沟槽的源多晶硅上的第一通孔，位于所述第二栅多晶硅上的第
二通孔。
[0010]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的版图结构，所述第一沟槽内的栅多晶硅位于所述源多晶硅的两侧。
[0011]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的版图结构中，还包括位于所述第一沟槽内的第一场氧化层和所述第二沟槽内的第二场氧化层，所述第一场氧化层位于所述第一沟槽的底部和侧壁，并围绕所述源多晶硅，所述栅多晶硅位于所述第一场氧化层上。
[0012]
本发明还提供了一种屏蔽栅沟槽型器件的制造方法，包括屏蔽栅沟槽型器件的版图结构，包括以下步骤：
[0013]
提供衬底；
[0014]
在所述衬底上形成第一沟槽和第二沟槽，所述第一沟槽分为第一部分沟槽和第二部分沟槽，所述第二部分沟槽位于靠近所述第一部分沟槽两端的端部处，并且所述第二部分沟槽沿第一部分沟槽的宽度方向向第一部分沟槽的两侧突出，所述第二部分沟槽的宽度大于所述第一部分沟槽的宽度，所述第二沟槽将相邻第二部分沟槽连接；
[0015]
在所述第一沟槽内形成源多晶硅和第一栅多晶硅，在所述第二沟槽内形成第二栅多晶硅，其中，所述第一沟槽内的源多晶硅包括第一部分沟槽内的源多晶硅和第二部分沟槽内的源多晶硅，所述第一部分沟槽内的源多晶硅的宽度小于第二部分沟槽内的源多晶硅的宽度；
[0016]
在所述第二部分沟槽的源多晶硅上形成第一通孔，在所述第二栅多晶硅上形成第二通孔。
[0017]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，所述衬底为重掺杂型半导体结构。
[0018]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，所述第一部分沟槽的横截面为长条状，所述第二沟槽的横截面为长条状。
[0019]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，所述第一沟槽的宽度大于所述第二沟槽的宽度。
[0020]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，所述第二沟槽垂直于所述第一部分沟槽的长度方向。
[0021]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，在形成所述第一沟槽后，以及在所述第一沟槽内形成源多晶硅前，所述屏蔽栅沟槽型器件的制造方法还包括：
[0022]
在所述第一沟槽内形成第一场氧化层，以及在第二沟槽内形成第二场氧化层，所述第一场氧化层位于所述第一沟槽的底部和侧壁，所述第二场氧化层填充所述第二沟槽。
[0023]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，在所述第一沟槽内形成源多晶硅和第一栅多晶硅的方法包括：
[0024]
所述第一场氧化层形成第三沟槽；
[0025]
向所述第三沟槽内填充多晶硅形成源多晶硅；
[0026]
部分刻蚀所述第一场氧化层；
[0027]
刻蚀后的所述第一场氧化层上填充多晶硅形成第一栅多晶硅。
[0028]
可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法中，在所述第二沟槽内形成第二栅多晶硅的方法包括：
[0029]
部分刻蚀所述第二场氧化层使得第二场氧化层的厚度减小；
[0030]
在刻蚀后的所述第二场氧化层上填充多晶硅形成第二栅多晶硅。
[0031]
在本发明提供的屏蔽栅沟槽型器件的版图结构及制造方法中，直接在第二部分沟槽的源多晶硅上形成第一通孔，在第二栅多晶硅上形成第二通孔，不用额外在源多晶硅外形成第一通孔，也不用额外在栅多晶硅外的其他地方形成第二通孔，因此，不用再额外使用第一通孔和第二通孔的光罩，节省了光罩和光刻的工序。
附图说明
[0032]
图1至图2是现有技术的屏蔽栅沟槽型器件的结构示意图；
[0033]
图3是现有技术的光罩示意图；
[0034]
图4是本发明实施例的版图结构示意图；
[0035]
图5是本发明实施例的屏蔽栅沟槽型器件工艺的流程示意图；
[0036]
图6是本发明实施例的屏蔽栅沟槽型器件的版图结构的示意图；
[0037]
图7至图10是本发明实施例的屏蔽栅沟槽型器件工艺的结构示意图；
[0038]
图中：110-衬底、120-场氧化层、130-源多晶硅、140-栅多晶硅、150-第一沟槽、160-源多晶硅光罩定义出连通孔的区域、170-栅多晶硅光罩定义出连通孔的区域、210-衬底、220-第一沟槽、221-第一部分沟槽、222-第二部分沟槽、 230-第二沟槽、241-第一场氧化层、242-第二场氧化层、250-第三沟槽、260
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源多晶硅、271-第一栅多晶硅、272-第二栅多晶硅。
具体实施方式
[0039]
下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0040]
在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
[0041]
参照图4，本发明提供了一种屏蔽栅沟槽型器件的版图结构，包括：
[0042]
衬底；
[0043]
位于所述衬底内的第一沟槽220和第二沟槽230，所述第一沟槽220分为第一部分沟槽221和第二部分沟槽222，所述第二部分沟槽222靠近所述第一部分沟槽221两端的端部设置，并且所述第二部分沟槽222沿第一部分沟槽221的宽度方向(第一部分沟槽延升方向为长度方向，与延升方向垂直的方向为宽度方向)向第一部分沟槽221的两侧突出，所述第二部分沟槽222的宽度(第一部分沟槽延升方向为第二部分沟槽的长度方向，与第一部分沟槽延升方向垂直的方向为第二部分沟槽的宽度方向)大于所述第一部分沟槽221的宽度，所述第二沟槽230将相邻第二部分沟槽222连接；
[0044]
位于所述第一沟槽220内的源多晶硅和第一栅多晶硅，位于所述第二沟槽 230内
的第二栅多晶硅；
[0045]
位于所述第二部分沟槽222的源多晶硅上的第一通孔280，位于所述第二栅多晶硅上的第二通孔290。
[0046]
进一步的，所述第一沟槽内的栅多晶硅在所述源多晶硅的两侧。
[0047]
进一步的，还包括位于所述第一沟槽内的第一场氧化层和所述第二沟槽内的第二场氧化层，所述第一场氧化层位于所述第一沟槽的底部和侧壁，并围绕所述源多晶硅，所述栅多晶硅位于所述第一场氧化层上。
[0048]
相应的，参照图5，本发明还提供了一种使用屏蔽栅沟槽型器件的版图结构的屏蔽栅沟槽型器件的制造方法，包括：
[0049]
s11：提供衬底；
[0050]
s12：在所述衬底上形成第一沟槽220和第二沟槽230，所述第一沟槽220 分为第一部分沟槽221和第二部分沟槽222，所述第二部分沟槽222位于靠近所述第一部分沟槽221两端的端部处，并且所述第二部分沟槽222沿第一部分沟槽221的宽度方向向第一部分沟槽221的两侧突出，所述第二部分沟槽222的宽度大于所述第一部分沟槽221的宽度，所述第二沟槽230将相邻第二部分沟槽222连接，如图6；
[0051]
s13：在所述第一沟槽内形成源多晶硅和第一栅多晶硅，在所述第二沟槽内形成第二栅多晶硅，其中，其中，所述第一沟槽内的源多晶硅包括第一部分沟槽内的源多晶硅和第二部分沟槽内的源多晶硅，所述第一部分沟槽内的源多晶硅的宽度小于第二部分沟槽内的源多晶硅的宽度；
[0052]
s14：在所述第二部分沟槽的源多晶硅上形成第一通孔，在所述第二栅多晶硅上形成第二通孔。
[0053]
参照图6和图7，首先提供一衬底210，衬底210可以是一重掺杂的半导体结构或者是外延，在所述衬底210上形成第一沟槽220和第二沟槽230，所述第一沟槽220分为第一部分沟槽221和第二部分沟槽222，所述第一部分沟槽221 的横截面为长条状，所述第二部分沟槽222位于靠近所述第一部分沟槽221两端的端部处，并且所述第二部分沟槽222向垂直于所述第一部分沟槽221的延升方向的两侧突出，所述第二部分沟槽222的宽度大于所述第一部分沟槽221 的宽度，第二沟槽230垂直于所述第一部分沟槽221的长度方向，所述第二沟槽230将多个第一沟槽220的第二部分沟槽222连接。举个例子，第一部分沟槽221的宽度可以为1um，第二沟槽230的宽度(垂直于第一部分沟槽221延升方向的方向为第二沟槽的长度方向，第一部分沟槽221的延升方向为第二沟槽的长度方向)小于0.5um，第二部分沟槽222的宽度可以1.5um。
[0054]
接下来，参照图6至图10，在所述第一沟槽220内形成第一场氧化层241，在第二沟槽230形成第二场氧化层242，第一场氧化层241位于第一沟槽220的底部和侧壁，第一场氧化层241可以通过沉积氧化硅而形成，因为沉积的氧化层都附着在第一沟槽220的底部和侧壁，所以第一场氧化层241中间还会形成第三沟槽250。而由于第二沟槽230的横截面尺寸较小，小于第一沟槽220的尺寸，并且第二沟槽230的深度较深，一般在5μm左右，所以第二沟槽230的高深宽比导致第二沟槽230沉积氧化硅后，氧化硅直接填满了第二沟槽230。而由于第一沟槽220又分为第一部分沟槽221和第二部分沟槽222，第二部分沟槽 222的尺寸大于第一部分沟槽221的尺寸，所以第二部分沟槽222沉积氧化硅后形成的第三沟槽250的宽度大
于第一部分沟槽221形成的第三沟槽230的宽度。
[0055]
接着，继续参照图6至图10，向第三沟槽250填充多晶硅形成源多晶硅260，第二部分沟槽222处的源多晶硅260的宽度大于第一部分沟槽221处的源多晶硅260。
[0056]
接着，继续参照图6至图10，刻蚀第一场氧化层241并在刻蚀后形成的空间内填充多晶硅形成第一栅多晶硅271，在第一沟槽220内，第一栅多晶硅271 位于源多晶硅260的两侧，在第二沟槽230内，由于之前因为第二沟槽230的尺寸较小，所以第二沟槽230内的第二场氧化层242并没有形成可以形成源多晶硅的沟槽，所以第二沟槽230并没有源多晶硅，后续刻蚀第二场氧化层242 形成第二栅多晶硅272时，第二沟槽230的顶部均是第二栅多晶硅272，刻蚀第二场氧化层242，使得第二场氧化层242的厚度减小，在刻蚀后的第二场氧化层上沉积多晶硅形成第二栅多晶硅272。
[0057]
接着，继续参照图6至图10，由于第二部分沟槽222的源多晶硅260的尺寸较宽，所以可以在第二部分沟槽222的源多晶硅260上形成第一通孔280，而由于第二沟槽230内的顶部均是第二栅多晶硅272，所以可以在第二栅多晶硅 272上形成第二通孔290。相对有现有技术，还需要额外在源多晶硅和栅多晶硅旁边形成通孔，所以还需要额外一个光罩，本发明实施例的第一通孔和第二通孔均可以直接形成，不需要额外的光罩，节省了大量的时间和工艺以及材料。
[0058]
综上，在本发明实施例提供的屏蔽栅沟槽型器件的版图结构及制造方法中，直接在第二部分沟槽的源多晶硅上形成第一通孔，在第二栅多晶硅上形成第二通孔，不用额外在源多晶硅外形成第一通孔，也不用额外在栅多晶硅外的其他地方形成第二通孔，因此，不用再额外使用第一通孔和第二通孔的光罩，节省了光罩和光刻的工序。
[0059]
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。