沟槽栅MOS功率器件及其栅极制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111403476A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号201910002574.5(22)申请日2019.01.02(71)申请人株洲中车时代电气股份有限公司地址412001湖南省株洲市石峰区时代路169号(72)发明人姚尧罗海辉肖强何逸涛刘葳罗湘(74)专利代理机构北京聿宏知识产权代理有限公司11372代理人吴大建何娇(51)Int.Cl.H01L29/40(2006.01)H01L29/423(2006.01)H01L21/336(2006.01)H01L29/78(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图7页(54)发明名称沟槽栅MOS功率器件及其栅极制作方法(57)摘要本发明提供的一种沟槽栅MOS功率器件及其栅极制作方法，通过两次热氧化工艺在不同的位置处形成了厚薄不同的两种栅极氧化层，薄氧化层的设置使得阀值电压能够满足沟槽栅MOS功率器件的正常工作要求，保证MOS功率器件正常的开关动作，厚氧化层能够降低米勒电容，解决了开关行为难以调控的问题并降低了开关损耗，且厚氧化层耐载流子轰击能力较强，提高了整个器件的长程可靠性。本发明在保证MOS功率器件正常的开关动作的同时，降低了米勒电容，解决了开关行为难以调控的问题并降低了开关损耗，且提高了长程可靠性，不受阀值电压限制。CN111403476ACN111403476A权利要求书1/1页1.一种沟槽栅MOS功率器件的栅极制作方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1：形成沟道区和沟槽；步骤S2：一次氧化，在所述沟槽内形成厚氧化层；步骤S3：去除不需要的所述厚氧化层；步骤S4：二次氧化，在所述厚氧化层的上方形成薄氧化层；步骤S5：形成栅极主体。2.根据权利要求1所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S3中，以光刻胶为掩膜控制所述厚氧化层的最终刻蚀位置。3.根据权利要求2所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S2中，在体材料的顶部形成所述厚氧化层；所述步骤S3包括如下步骤：步骤S301：在所述沟槽内填满所述光刻胶，在所述厚氧化层的上表面布置所述光刻胶；步骤S302：对所述光刻胶曝光，并控制所述光刻胶的曝光深度；步骤S303：去除被曝光的光刻胶；步骤S304：以剩余的光刻胶为掩膜刻蚀所述厚氧化层；步骤S305：去除所述沟槽内剩余的光刻胶。4.根据权利要求3所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S302中，被曝光的光刻胶的底面接近且高于所述沟道区的底面。5.根据权利要求3所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S1中，还形成有载流子注入区，在所述步骤S302中，被曝光的光刻胶的底面接近且高于所述载流子注入区的底面。6.根据权利要求3-5中任一项所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S304中，采用过刻蚀的方式对所述厚氧化层进行刻蚀。7.根据权利要求6中任一项所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S304中，通过刻蚀时间控制所述厚氧化层的过刻量。8.根据权利要求1-5中任一项所述的栅极制作方法，其特征在于，在所述步骤S5中，在所述沟槽内和栅极氧化层的上表面沉积多晶硅，使多晶硅填满沟槽，然后刻蚀多晶硅使多晶硅的上表面低于薄氧化层的上表面。9.一种采用权利要求1-8中任一项所述的栅极制作方法制成的沟槽栅MOS功率器件，其特征在于，包括沟道区，所述沟道区对应的栅极氧化层为薄氧化层，所述薄氧化层下方的栅极氧化层为厚氧化层。10.根据权利要求9所述的沟槽栅MOS功率器件，其特征在于，所述沟道区的下方设置有与所述沟道区紧邻的载流子注入区，所述载流子注入区对应的栅极氧化层为所述薄氧化层。2CN111403476A说明书1/4页沟槽栅MOS功率器件及其栅极制作方法技术领域[0001]本发明属于半导体领域，尤其涉及一种沟槽栅MOS功率器件及其栅极制作方法。背景技术[0002]常规沟槽栅MOS(MetalOxideSemiconductor金属氧化物半导体)功率器件的栅极氧化层形成方式为单次热氧。由于阈值电压的限制，热氧化层的厚度通常不能太厚，即栅极氧化层电容COX较大。器件的米勒电容可由下式表达：[0003][0004]栅极氧化层电容COX较大，则米勒电容CMiller较高，以至于开关行为难以调控，开关损耗难以降低。同时，由于沟槽底部通常是高电场区，载流子在输运过程中不断的轰击和注入沟槽底部的栅极氧化层中，从而影响栅极以及整个器件的长程可靠性。常规MOS功率器件的栅极氧化层的结构如图1所示，整个栅极氧化层为单次热氧形成的薄氧化层111，栅极主体由多晶硅12形成，布置在沟槽内，在多晶硅12和集电极13之间等效串联电容COX和CS。发明内容[0005]为解决现有技术中沟槽栅MOS功率器件的米勒