一种沟槽型MOSFET的气隙隔离结构及其制造方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115966463A(43)申请公布日2023.04.14(21)申请号202310200365.8(22)申请日2023.02.28(71)申请人杭州芯迈半导体技术有限公司地址310051浙江省杭州市滨江区西兴街道联慧街6号(72)发明人王振翰(74)专利代理机构北京成创同维知识产权代理有限公司11449专利代理师甄丹凤(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L29/51(2006.01)H01L29/78(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图29页(54)发明名称一种沟槽型MOSFET的气隙隔离结构及其制造方法(57)摘要本申请公开了一种沟槽型MOSFET的气隙隔离结构及其制造方法，制造方法包括：形成从第一掺杂类型的外延层的上表面延伸至其内部的沟槽；在沟槽内形成第二介质层，第二介质层包括覆盖沟槽顶部侧壁的第一部分以及位于第一部分下方的第二部分；在第二介质层围绕沟槽形成的空腔内形成栅极导体；保留第二介质层的第一部分，形成支撑结构，支撑结构对栅极导体进行支撑；去除第二介质层的第二部分，形成气隙，气隙将所述栅极导体与外延层进行隔离；以及形成位于外延层内部且与沟槽邻接的体区。本申请在沟槽顶部的侧壁形成支撑结构，对栅极导体进行支撑，并且在栅极导体和外延层之间形成气隙，取代传统的栅介质层，切断栅极导体的漏电通道。CN115966463ACN115966463A权利要求书1/3页1.一种沟槽型MOSFET的气隙隔离结构的制造方法，包括：形成从第一掺杂类型的外延层的上表面延伸至其内部的沟槽；在所述沟槽内形成第二介质层，所述第二介质层包括覆盖所述沟槽顶部侧壁的第一部分以及位于所述第一部分下方的第二部分；在所述第二介质层围绕所述沟槽形成的空腔内形成栅极导体；保留所述第二介质层的第一部分，形成支撑结构，所述支撑结构对所述栅极导体进行支撑；去除所述第二介质层的第二部分，形成气隙，所述气隙将所述栅极导体与所述外延层进行隔离；以及形成位于所述外延层内部且与所述沟槽邻接的体区。2.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述气隙以及所述支撑结构的方法包括：对所述第二介质层的第一部分进行氧化；对所述第一介质层的第一部分进行刻蚀，以形成多孔的支撑结构；经由多孔的所述支撑结构对所述第二介质层的第二部分进行刻蚀，以去除所述第二介质层的第二部分，形成气隙。3.根据权利要求2所述的方法，其中，采用化学干法刻蚀对所述第二介质层的第一部分以及第二介质层的第二部分进行刻蚀。4.根据权利要求3所述的方法，其中，采用气态氯离子对所述第二介质层的第一部分以及第二介质层的第二部分进行刻蚀。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二介质层为SiGe层。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑结构为多孔氧化硅层。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑结构为环状结构，围绕所述栅极导体；所述支撑结构的外表面附接至所述沟槽的部分侧壁，所述栅极导体附接至所述支撑结构的内表面。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述支撑结构的顶部、所述栅极导体的顶部以及所述外延层的第一表面齐平。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第二介质层覆盖所述沟槽的侧壁以及底部。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述气隙形成于所述栅极导体与所述沟槽的部分侧壁之间，以及所述栅极导体与所述沟槽的底部之间。11.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第二介质层之前还包括：形成位于所述沟槽下部的第一介质层以及第一导体，所述第一介质层覆盖所述沟槽下部的内表面，将所述第一导体与所述外延层隔离；所述栅极导体位于所述沟槽的上部。12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述第二介质层覆盖所述沟槽的侧壁以及所述第一介质层和所述第一导体的顶部。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述气隙形成于所述栅极导体与所述沟槽的部分侧壁之间，以及所述栅极导体与所述第一介质层和所述第一导体的顶部之间。14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述支撑结构的介电常数大于4，所述气隙的介电常数为1。15.根据权利要求1所述的方法，其中，形成所述第二介质层之前还包括：2CN115966463A权利要求书2/3页形成位于所述沟槽下部的第三介质层，所述第三介质层包括第三部分以及位于所述第三部分下方的第四部分；在所述第三介质层围绕所述沟槽形成的空腔内形成第一导体，所述第三介质层覆盖所述沟槽下部的内表面，将所述第一导体与所述外延层隔离；保留所述第三介质层的第三部分，形成第一支撑结构，所述第一支撑结构对所述第一导体进行支撑；去除所述第三介质层的第四部分，形成第一气隙，所述第一气隙将