一种功率器件的沟槽的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于半导体芯片制作工艺领域，尤其涉及一种功率器件的沟槽的制作方法。
【背景技术】
[0002]沟槽是静态感应晶体管、结型场效应晶体管，M0S(金属氧化半导体，Metal-OxideSemiconductor), IGBT (绝缘極双极型晶体管，Insulated Gate Bipolar Transistor)等功率器件常用的结构。沟槽的平整度和掩膜材料及刻蚀工艺有很大关系。目前通常选用光刻胶，氧化硅或氮化硅作为刻蚀的掩膜材料。利用这些掩膜材料及现有的刻蚀工艺都无法避免对沟槽内壁造成损伤，形成损伤层，在沟槽底部形成突起。
[0003]静态感应晶体管、结型场效应晶体管等功率器件需要在沟槽内制备金属作为肖特基接触，由于损伤层和底部突起的存在，使得栅金属生长在不平整的表面，导致栅金属突起，影响功率器件的频率特性和可靠性。
[0004]DM0S, IGBT等功率器件需要在沟槽内通过热氧化形成二氧化硅绝缘层，然后填充导电多晶硅形成栅极。损伤层和底部突起会影响其后在沟槽内部生长二氧化硅绝缘层的质量，增大漏电影响器件性能。
【发明内容】
[0005]本发明实施例提供了一种功率器件的沟槽的制作方法，用以解决现有技术中存在在沟槽内壁形成损伤层及形成突起的问题。
[0006]本发明实施例提供了一种功率器件的沟槽的制作方法，该方法包括:
[0007]在衬底表面形成氮化锆层；
[0008]在氮化锆层的预设区域刻蚀形成沟槽窗口 ；
[0009]使用干法刻蚀工艺在所述衬底上与沟槽窗口的对应区域形成沟槽，并在干法刻蚀的过程中加入保护气体；
[0010]去除衬底表面的氮化锆层。
[0011]由于氮化锆制备工艺简单、易于去除、性质稳定、刻蚀选择比高，所以采用氮化锆作为刻蚀沟槽的掩膜材料。
[0012]在采用干法刻蚀工艺形成沟槽时加入保护气体，使得在刻蚀过程中，保护气体会在衬底表面形成保护层，沟槽底部的保护层受到刻蚀反应气体离子的直接撞击形成刻蚀窗口，让位于沟槽底部的衬底与刻蚀反应气体离子直接接触，达到刻蚀的目的，降低了刻蚀残留物，减少沟槽底部的突起；而在沟槽侧壁受到离子撞击较弱，加之保护气体形成的保护层的保护，从而受到的损伤很小，提高刻蚀后沟槽表面的平整度。另外，由于刻蚀过程中加入保护气体，加之氮化锆性质稳定、刻蚀选择比高的特性，使得沟槽侧壁陡直。
[0013]较佳的，在干法刻蚀的过程中加入的的保护气体为八氟环丁烷。
[0014]基于上述任意方法实施例，较佳的，在去除衬底表面的氮化锆层之后，所述方法还包括:
[0015]使用保护气体对去除氮化锆层的衬底退火；
[0016]在衬底表面进行氧化形成牺牲氧化层；
[0017]使用酸性溶液，去除衬底上的牺牲氧化层。
[0018]上述方法，在形成牺牲氧化层前，使用包括氢气的保护气体对形成沟槽的衬底进行退火，使沟槽侧壁的缺陷和陷阱数量最小化，为其后形成牺牲氧化层奠定了基础。由于退火在沟槽内壁生成了良好的界面，减少了缺陷和陷阱，形成牺牲氧化层需要的厚度能够大幅度减少，因此消耗的衬底的厚度也会减少，保证了沟槽的尺寸，提高了材料的利用率，并且降低了制作成本。
[0019]较佳的，对去除氮化锆层的衬底进行退火的时间为10分钟?100分钟，退火温度为 500°C?1050°C。
[0020]较佳的，在对去除氮化锆层的衬底退火使用的保护气体为氨气，氢气和惰性气体的混合气体。
[0021 ] 较佳的，该惰性气体为氩气、氮气、氦气中的至少一种。
[0022]基于上述任意方法实施例，较佳的，上述酸性溶液包括硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸中的至少一种。
[0023]较佳的，若不形成牺牲氧化层，可以对去除氮化锆层后的衬底进行氧化，形成栅氧化层，使用保护气体对栅氧化层进行退火。若形成牺牲氧化层，可以对去除牺牲氧化层后的衬底进行氧化，形成栅氧化层，使用保护气体对栅氧化层进行退火。
[0024]上述方法在形成栅氧化层后，使用保护气体对栅氧化层进行退火，使得沟槽侧壁和沟槽底部的栅氧化层厚度均匀，沟槽底部和顶部拐角处栅氧化层转角圆弧化。
[0025]较佳的，对栅氧化层进行退火使用的保护气体为氢气和惰性气体的混合气体。
[0026]较佳的，对去除氮化锆层的衬底进行退火的温度低于对栅氧化层进行退火的温度。
[0027]较佳的，对栅氧化层进行退火的时间为10分钟?100分钟，退火温度为700°C?1100。。；
【附图说明】
[0028]图1为本发明实施例提供的一种沟槽的制作方法流程图；
[0029]图2a为本发明实施例提供的形成氮化锆层的结构示意图；
[0030]图2b为本发明实施例提供的形成的沟槽窗口结构示意图；
[0031]图2c为本发明实施例提供的经过干法刻蚀工艺形成的沟槽结构示意图；
[0032]图2d为本发明实施例提供的去除氮化锆层形成的结构示意图；
[0033]图2e为本发明实施例提供的形成牺牲氧化层的结构示意图；
[0034]图2f为本发明实施例提供的去除牺牲氧化层形成的结构示意图；
[0035]图2g为本发明实施例提供的形成栅氧化层的结构示意图；
[0036]图3为本发明实施例提供的另一种沟槽的制作方法流程图。
【具体实施方式】
[0037]本发明实施例提供了一种功率器件的沟槽的制作方法，用以解决现有技术中存在沟槽内壁形成损伤层及形成突起的问题。
[0038]下面结合附图对本发明实施例作具体说明。
[0039]本发明实施例提供了一种功率器件的沟槽的制作方法，如图1所示，该制作方法包括以下步骤，形成的结构如图2a?图2d:
[0040]步骤101:在衬底表面形成氮化锆层；如图2a所示。
[0041]较佳的，该氮化锆层的厚度为0.lum?lum。该氮化锆层的厚度与所制作的沟槽的深度有关，一般功率器件沟槽的深度要求在0.lum?10um。
[0042]衬底所用的材料可以是硅，也可以是化合物半导体衬底，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟或者磷化铟等。该衬底可以是P型衬底或者η型衬底。
[0043]步骤102:在氮化锆层的预设区域刻蚀形成氮化硅窗口；如图2b所示。
[0044]本发明实施例可在氮化硅层上涂覆光刻胶，然后采用光刻和蚀刻工艺对光刻胶的预定区域进行刻蚀，形成掩膜图形，然后采用干法刻蚀工艺在光刻胶层的被刻蚀掉的区域对氮化