沟槽栅的制造方法.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CN114242577A(43)申请公布日2022.03.25(21)申请号202111542456.7(22)申请日2021.12.13(71)申请人上海华虹宏力半导体制造有限公司地址201203上海市浦东新区中国（上海）自由贸易区祖冲之路1399号(72)发明人李昊(74)专利代理机构上海浦一知识产权代理有限公司31211代理人郭四华(51)Int.Cl.H01L21/28(2006.01)H01L21/336(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称沟槽栅的制造方法(57)摘要本发明公开了一种沟槽栅的制造方法，包括：步骤一、在半导体衬底表面形成沟槽。步骤二、形成第一氧化层，第一氧化层形成后需要使沟槽的顶部保持为开口状态并在沟槽内包围处第二沟槽。步骤三、沉积第二介质层，第二介质层形成后需要使沟槽的顶部开口保持或封闭。步骤四、进行第一次化学机械研磨工艺使第二沟槽外第二介质层都去除，保留的所述第二介质层覆盖位于在所述第二沟槽的侧面和底部表面。步骤五、以保留的第二介质层为掩膜对第一氧化层进行从顶部到底部的第二次刻蚀以形成栅极底部氧化层。步骤六、去除第二介质层。步骤七、进行栅氧化层的生长。本发明能简化BTO的形成工艺，从而能降低工艺成本。CN114242577ACN114242577A权利要求书1/2页1.一种沟槽栅的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在半导体衬底表面形成沟槽；步骤二、在所述沟槽的底部表面和侧面以及所述沟槽外的表面形成第一氧化层；所述第一氧化层在所述沟槽的顶角处的生长速率大于在所述沟槽的侧面处的生长速率，所述第一氧化层形成后需要使所述沟槽的顶部保持为开口状态；在所述沟槽内，所述第一氧化层所围区域形成第二沟槽；步骤三、在所述第一氧化层表面沉积第二介质层；所述第二介质层在所述沟槽的顶角处的生长速率大于在所述沟槽的侧面处的生长速率，所述第二介质层形成后所述沟槽的顶部保持为开口状态或者顶部开口封闭；步骤四、进行第一次化学机械研磨工艺，所述第一次化学机械研磨工艺将所述第二沟槽外的所述第一氧化层表面暴露的所述第二介质层都去除以及使所述第二沟槽外的所述第一氧化层保留部分厚度或者全部被去除；所述第一次化学机械研磨工艺之后，在所述沟槽区域内，保留的所述第二介质层覆盖位于在所述第二沟槽的侧面和底部表面，所述第二沟槽外的所述第一氧化层的表面暴露；步骤五、对所述第一氧化层进行第二次刻蚀，所述第二刻蚀后所述第一氧化层仅保留于所述沟槽的底部表面以及侧面的底部区域上并形成栅极底部氧化层，所述第二次刻蚀以保留的所述第二介质层为掩膜实现对所述第一氧化层的从顶部到底部的刻蚀；步骤六、去除所述第二介质层；步骤七、进行栅氧化层的生长，所述栅氧化层位于所述栅极底部氧化层顶部的所述沟槽侧面，且所述栅氧化层的厚度小于所述栅极底部氧化层的厚度。2.如权利要求1所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于，还包括如下步骤：步骤八、在所述沟槽中填充栅电极材料层。3.如权利要求2所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：所述栅电极材料层为多晶硅栅。4.如权利要求1所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。5.如权利要求4所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：所述第一氧化层为氧化硅，所述栅氧化层为氧化硅。6.如权利要求5所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：步骤二形成所述第一氧化层的工艺采用热氧化工艺或者采用化学气相沉积工艺或者采用热氧化工艺加化学气相沉积工艺。7.如权利要求5所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：步骤七中采用热氧化工艺形成所述栅氧化层。8.如权利要求1所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：步骤二中，所述第一氧化层形成后，所述沟槽的顶部开口的宽度大于9.如权利要求5所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：所述第二介质层的材料包括氮化硅。10.如权利要求9所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：步骤四中所述第一次化学机械研磨对所述第以氧化层和所述第二介质层的选择比为5:1以下。11.如权利要求10所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：在进行步骤四之前，还包括2CN114242577A权利要求书2/2页形成第三氧化层，所述第三氧化层将所述沟槽的顶部开口封闭；步骤四的所述第一次化学机械研磨中，所述第三氧化层对所述沟槽内的所述第二介质层进行保护。12.如权利要求10所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：步骤六中，采用湿法刻蚀去除所述第二介质层。13.如权利要求1所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：步骤五中，所述第二次刻蚀采用湿法刻蚀。14.如权利要求2所述的沟槽栅的制造方法，其特征在于：沟槽栅为MOS晶体管的栅极结构，还包括如下步骤：步骤九、形成沟道区，所述沟道区的深度小于