屏蔽栅沟槽型器件的形成方法与流程

本发明涉及半导体，尤其是涉及一种屏蔽栅沟槽型器件的形成方法。

背景技术：

1、屏蔽栅沟槽型(shield gate trench，sgt)器件是一种典型的沟槽型mosfet管，具有传统沟槽型mosfet管导通损耗低的优点，应用广泛。

2、图1至图3为现有技术的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中部分步骤对应的结构示意图。首先，请参照图1，提供衬底110，在衬底110内形成第一沟槽，在衬底110的表面和第一沟槽的内壁形成场氧化层120，在位于衬底110表面的场氧化层120上形成研磨停止层130，在研磨停止层130的表面及第一沟槽的内壁的场氧化层120上形成第一介质层140，第一介质层140跟随沟槽的形状形成第二沟槽，在第二沟槽内形成屏蔽栅150。

3、接着，请参照图2，进行第一次湿法刻蚀工艺，刻蚀部分场氧化层120和部分第一介质层140，以暴露屏蔽栅150的部分侧壁，在屏蔽栅150与第一沟槽的内壁之间形成第三沟槽。随后，请参照图3，进行高密度等离子体化学气相沉积工艺(hdp)，在第二沟槽和第三沟槽内填充第二介质层160并延伸覆盖研磨停止层130上的第一介质层140。进行化学机械研磨工艺(cmp)，以去除部分第二介质层160和研磨停止层130表面的第一介质层140，随后进行第二次湿法刻蚀工艺，刻蚀场氧化层120、研磨停止层130和部分第二介质层160以暴露衬底110。

4、然而，由于第三沟槽的深宽比较高，在填充第二介质层160中，第二介质层160的填充效果较差，使得在屏蔽栅和衬底之间留下空洞170。在第二次湿法刻蚀的过程中，空洞被腐蚀液腐蚀变大形成缺陷沟槽，缺陷沟槽可能蔓延到屏蔽栅150附近。在后续形成第二栅极时，第二栅极的多晶硅会填充缺陷沟槽，导致可能出现第二栅极与屏蔽栅150连通的情况，从而导致屏蔽栅沟槽型器件失效。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，可以防止屏蔽栅和衬底之间出现空洞和缺陷沟槽，从而可以防止出现第二栅极与屏蔽栅连通的情况发生，从而可以降低屏蔽栅沟槽型器件失效的几率。

2、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形成方法，包括：

3、提供衬底，所述衬底内形成有沟槽，所述衬底的表面和所述沟槽的侧壁及底部依次形成有场氧化层、第一介质层和屏蔽栅，位于所述衬底的表面的所述场氧化层和所述第一介质层之间形成有研磨停止层；

4、使用形成第二介质层的掩膜遮盖沟槽内的部分场氧化层和第一介质层，采用湿法刻蚀工艺去除沟槽内第二介质层的掩膜未遮盖的部分所述场氧化层和部分所述第一介质层，以暴露所述屏蔽栅的上表面及部分侧壁；

5、在所述屏蔽栅的上表面和侧面形成第二介质材料层，同时所述第二介质材料层还覆盖第一介质层的表面；

6、去除部分所述第二介质材料层以及位于所述停止研磨层上的第一介质层，使得剩余的所述第二介质材料层的表面与所述研磨停止层的表面齐平；

7、使用形成第二介质层的掩膜并且采用湿法刻蚀去除剩余的所述第二介质材料层、研磨停止层和位于衬底的表面的场氧化层，以形成第二介质层，所述第二介质层均位于所述沟槽内并且覆盖所述屏蔽栅的上表面和部分侧壁；

8、在所述第二介质层上形成第二栅极，所述第二介质层将所述屏蔽栅和第二栅极隔开。

9、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，所述衬底包括晶圆。

10、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，所述场氧化层、所述第一介质层和第二介质层的材料均为氧化物。

11、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，所述研磨停止层的材料为氮化硅。

12、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，所述屏蔽栅和第二栅极的材料均为多晶硅。

13、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，湿法刻蚀去除部分所述研磨停止层，以暴露所述沟槽两侧的部分所述衬底的表面。

14、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，采用化学机械研磨的方法去除部分所述第二介质材料层以及位于所述停止研磨层上的第一介质层。

15、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，采用采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述屏蔽栅的上表面和侧面形成第二介质材料层。

16、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，在所述衬底内形成场氧化层、第一介质层和屏蔽栅的方法包括：

17、刻蚀所述衬底形成沟槽；

18、在所述沟槽的内壁和衬底的表面形成场氧化层；

19、在所述场氧化层和研磨停止层上形成第一介质层；

20、在沟槽内形成屏蔽栅，所述第一介质层位于所述屏蔽栅和场氧化层之间。

21、可选的，在所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，在所述第二介质层上形成第二栅极的方法包括：

22、沉积一层多晶硅层，所述多晶硅层覆盖衬底的表面以及所述第二介质层；

23、研磨并刻蚀所述多晶硅层，以形成第二栅极。

24、在本发明提供的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法中，包括：提供衬底，衬底内形成有沟槽，衬底的表面和沟槽的侧壁及底部依次形成有场氧化层、第一介质层和屏蔽栅，位于衬底的表面的场氧化层和第一介质层之间形成有研磨停止层；使用形成第二介质层的掩膜遮盖沟槽内的部分场氧化层和第一介质层，采用湿法刻蚀工艺去除沟槽内第二介质层的掩膜未遮盖的部分场氧化层和部分第一介质层，以暴露屏蔽栅的上表面及部分侧壁；在屏蔽栅的上表面和侧面形成第二介质材料层，同时第二介质材料层还覆盖第一介质层的表面；去除部分第二介质材料层以及位于停止研磨层上的第一介质层，使得剩余的第二介质材料层的表面与研磨停止层的表面齐平；使用形成第二介质层的掩膜并且采用湿法刻蚀去除剩余的第二介质材料层、研磨停止层和位于衬底的表面的场氧化层，以形成第二介质层，第二介质层均位于沟槽内并且覆盖屏蔽栅的上表面和部分侧壁；在第二介质层上形成第二栅极，第二介质层将屏蔽栅和第二栅极隔开。本发明使用形成第二介质层的掩膜可以遮盖衬底和屏蔽栅之间的部分场氧化层和第一介质层。减少在沟槽内去除的场氧化层和第一介质层的深度，提高了第二介质层的填充效果，防止了屏蔽栅和衬底之间出现空洞和缺陷沟槽的情况。从而，防止了出现第二栅极与屏蔽栅连通的情况发生，降低了屏蔽栅沟槽型器件失效的几率。同时，本发明使用的是形成第二介质层的掩膜，不需要额外增加掩膜，不会额外增加成本。

技术特征：

1.一种屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，所述衬底包括晶圆。

3.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，所述场氧化层、所述第一介质层和第二介质层的材料均为氧化物。

4.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，所述研磨停止层的材料为氮化硅。

5.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，所述屏蔽栅和第二栅极的材料均为多晶硅。

6.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，湿法刻蚀去除部分所述研磨停止层，以暴露所述沟槽两侧的部分所述衬底的表面。

7.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，采用化学机械研磨的方法去除部分所述第二介质材料层以及位于所述停止研磨层上的第一介质层。

8.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，采用采用高密度等离子体化学气相沉积工艺在所述屏蔽栅的上表面和侧面形成第二介质材料层。

9.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，在所述衬底内形成场氧化层、第一介质层和屏蔽栅的方法包括：

10.如权利要求1所述的屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，其特征在于，在所述第二介质层上形成第二栅极的方法包括：

技术总结本发明提供了一种屏蔽栅沟槽型器件的形成方法，包括：衬底内形成有沟槽、场氧化层、第一介质层和屏蔽栅和研磨停止层；使用形成第二介质层的掩膜遮盖沟槽内的部分场氧化层和第一介质层，采用湿法刻蚀工艺去除沟槽内第二介质层的掩膜未遮盖的部分场氧化层和部分第一介质层，暴露屏蔽栅的上表面及部分侧壁；形成第二介质材料层；去除部分第二介质材料层以及位于停止研磨层上的第一介质层；使用形成第二介质层的掩膜并且采用湿法刻蚀去除剩余的第二介质材料层、研磨停止层和位于衬底的表面的场氧化层，以形成第二介质层，第二介质层均位于沟槽内并且覆盖屏蔽栅的上表面和部分侧壁；在第二介质层上形成第二栅极，第二介质层将屏蔽栅和第二栅极隔开。技术研发人员：严强生,任媛媛,崔燕雯,陈宏受保护的技术使用者：上海华虹宏力半导体制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/29