本發(fā)明涉及一種分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)及制造方法，尤其涉及一種以第一多晶硅區(qū)域與第二多晶硅區(qū)域之間的絕緣膜的至少一側(cè)被所述第二多晶硅區(qū)域所圍繞的方式構(gòu)成，從而提前防止因?yàn)樗龅谝欢嗑Ч鑵^(qū)域與第二多晶硅區(qū)域相互連接而發(fā)生不良的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)及制造方法。
背景技術(shù)：
1、為了應(yīng)對(duì)節(jié)能趨勢(shì)，高性能電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管被大量應(yīng)用于電力電子應(yīng)用中。為了使用如上所述的高性能電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，需要最大限度地減少電力損耗，而為了最大限度地減少所述電力損耗，必須減少元件的開關(guān)損耗以及導(dǎo)通損耗。開關(guān)損耗取決于柵極電荷，而導(dǎo)通損耗則取決于通過(guò)向電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管加載電壓而使得電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管導(dǎo)通時(shí)的導(dǎo)通電阻。因此，為了減少電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開關(guān)損耗，采用可以減少柵極區(qū)域的電荷的結(jié)構(gòu)為宜。
2、與其對(duì)應(yīng)地，作為電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的一種，溝槽電力金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管可以確保較高的擊穿電壓以及較小的漏極-源極間電阻，因此正在積極開展與其相關(guān)的開發(fā)活動(dòng)。
3、圖1a和圖1b是用于對(duì)現(xiàn)有的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明的截面圖，接下來(lái)將對(duì)現(xiàn)有的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)9、9'以及與其相關(guān)的問(wèn)題進(jìn)行說(shuō)明。
4、參閱圖1a，在現(xiàn)有的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)9中，首先在形成于基板(或外延層910)內(nèi)的溝槽920上彼此沿著上下方向相隔形成屏蔽電極930以及柵極電極940。此外，屏蔽電極930可以具有通過(guò)被絕緣膜950圍繞而與柵極電極940分裂的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，沿著屏蔽電極930的上側(cè)部形成的絕緣膜950可能會(huì)因?yàn)槠浜穸炔痪鶆蚨鴮?dǎo)致元件的柵極氧化層完整性(goi，gate?oxide?integrity)特性下降的問(wèn)題。
5、此外，參閱圖1b，在現(xiàn)有的另一分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)9'中，在屏蔽電極930'與柵極電極940'之間可以形成具有相對(duì)較厚的厚度的絕緣膜950'。為了在屏蔽電極930'與柵極電極940'之間形成如上所述的較厚的絕緣膜950'，在形成所述屏蔽電極930'之后必須執(zhí)行溝槽920'內(nèi)絕緣膜950'的間隙填充工程、對(duì)所述絕緣膜950'的化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工程以及對(duì)所述溝槽920'內(nèi)絕緣膜950'的蝕刻工程。因此，所追加的多個(gè)工程可能會(huì)誘發(fā)整體工程效率下降的問(wèn)題。
6、為了解決如上所述的問(wèn)題，本發(fā)明的發(fā)明人提出一種新型的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)，具體的內(nèi)容將在后續(xù)進(jìn)行說(shuō)明。
7、先行技術(shù)文獻(xiàn)
8、專利文獻(xiàn)
9、韓國(guó)注冊(cè)專利第10-1221242號(hào)“在屏蔽柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管內(nèi)形成層間電介質(zhì)的結(jié)構(gòu)及方法”。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、技術(shù)課題
2、本發(fā)明旨在解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。
3、本發(fā)明涉及一種以第一多晶硅區(qū)域與第二多晶硅區(qū)域之間的絕緣膜的至少一側(cè)被所述第二多晶硅區(qū)域所圍繞的方式構(gòu)成，從而提前防止因?yàn)樗龅谝欢嗑Ч鑵^(qū)域與第二多晶硅區(qū)域相互連接而發(fā)生不良的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)及制造方法。
4、此外，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)在形成第一多晶硅區(qū)域與第二多晶硅區(qū)域之間的絕緣膜時(shí)不執(zhí)行對(duì)所述絕緣膜的間隙填充工程、化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工程以及蝕刻工程而進(jìn)一步改善工程效率的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)及制造方法。
5、此外，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)以實(shí)質(zhì)上均勻的厚度形成第一多晶硅區(qū)域上側(cè)部上的中間絕緣膜而改善柵極氧化層完整性(goi，gate?oxide?integrity)特性的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)及制造方法。
6、此外，本發(fā)明的目的在于提供一種通過(guò)使得氧化膜在上端部與下端部之間配備具有相對(duì)較窄的水平方向?qū)挾却笮〉恼瓍^(qū)域而在后續(xù)工程時(shí)可以輕易地形成中間絕緣膜的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)及制造方法。
7、技術(shù)方案
8、為了達(dá)成如上所述的目的，本發(fā)明可以通過(guò)具有如下所述構(gòu)成的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)。
9、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：基板；外延層，其位于所述基板上；溝槽，其從所述外延層的上側(cè)面向下方延長(zhǎng)；絕緣膜，其填充所述溝槽；第一多晶硅區(qū)域，其在所述絕緣膜內(nèi)被所述絕緣膜圍繞；以及第二多晶硅區(qū)域，其在所述溝槽內(nèi)位于所述絕緣膜上，所述第二多晶硅區(qū)域的底面圍繞所述絕緣膜的一側(cè)。
10、在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述第二多晶硅區(qū)域包括凹入部，該凹入部從底面一側(cè)向上方凹入。
11、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述絕緣膜的一側(cè)被填充到所述凹入部?jī)?nèi)。
12、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述絕緣膜包括錐形部，該錐形部的寬度從與所述第一多晶硅區(qū)域的底面接觸的面的一側(cè)隨著向上方延長(zhǎng)逐漸變窄。
13、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述錐形部為多晶硅氧化膜。
14、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述錐形部是通過(guò)對(duì)多晶硅膜執(zhí)行熱氧化工程而形成的膜。
15、在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述第一多晶硅區(qū)域的上側(cè)部與下側(cè)部具有互不相同的曲率。
16、在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述第一多晶硅區(qū)域的上側(cè)部具有與下側(cè)部相比相對(duì)較小的曲率。
17、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述第一多晶硅區(qū)域的水平方向最大寬度是在超過(guò)0且0.15μm以下的范圍之內(nèi)。
18、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：基板；溝槽，其從所述基板的上側(cè)面向下方延長(zhǎng)；下部絕緣膜，其填充所述溝槽的下側(cè)；中間絕緣膜，其在所述溝槽內(nèi)位于所述下部絕緣膜上；第一多晶硅區(qū)域，其至少一側(cè)被所述下部絕緣膜圍繞；上部絕緣膜，其在所述溝槽內(nèi)位于所述下部絕緣膜以及中間絕緣膜上；以及第二多晶硅區(qū)域，其在所述溝槽內(nèi)位于所述上部絕緣膜上，所述中間絕緣膜包括錐形部，該錐形部的寬度從底面隨著向上側(cè)面逐漸變窄，所述第二多晶硅區(qū)域包括：凹入部，該凹入部從底面一側(cè)向上方凹入，且所述錐形部的至少一側(cè)位于該凹入部的內(nèi)側(cè)。
19、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述下部絕緣膜包括上側(cè)面，該上側(cè)面以向下方凹入的截面形狀形成。
20、在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述第一多晶硅區(qū)域的上端部位于中間絕緣膜內(nèi)。
21、在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述第一多晶硅區(qū)域的上端部位于下部絕緣膜內(nèi)。
22、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述中間絕緣膜具有超過(guò)0且以下的范圍之內(nèi)的上下厚度。
23、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述下部絕緣膜的一側(cè)與所述中間絕緣膜相接。
24、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)的特征在于，所述上部絕緣膜的一側(cè)與所述凹入部相接。
25、在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)制造方法，其特征在于，包括：在基板內(nèi)形成溝槽的步驟；沿著所述溝槽的內(nèi)壁形成電介質(zhì)層的步驟；在所述溝槽內(nèi)于所述電介質(zhì)層上形成第一多晶硅膜的步驟；通過(guò)對(duì)所述第一多晶硅膜進(jìn)行蝕刻而使得所述第一多晶硅膜的上端部位于所述溝槽內(nèi)的步驟；通過(guò)對(duì)所述電介質(zhì)層進(jìn)行蝕刻而使得所述第一多晶硅膜的上側(cè)部側(cè)壁裸露的步驟；通過(guò)對(duì)所述第一多晶硅膜的裸露的上側(cè)部執(zhí)行熱氧化工程而在所述上側(cè)部形成硅氧化膜并借此形成第一多晶硅區(qū)域的步驟；通過(guò)執(zhí)行對(duì)所述上側(cè)部的硅氧化膜的蝕刻工程而形成第一絕緣膜的步驟；在所述溝槽內(nèi)于所述第一絕緣膜上形成第二絕緣膜的步驟；以及在所述溝槽內(nèi)于所述第二絕緣膜上形成第二多晶硅區(qū)域的步驟。
26、在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)制造方法的特征在于，在所述第一多晶硅膜上，對(duì)所述第一多晶硅膜的裸露的上側(cè)部執(zhí)行熱氧化工程時(shí)，在所述第一多晶硅膜的所述裸露的上側(cè)部的上端部與下端部之間形成具有相對(duì)較窄的水平方向?qū)挾却笮〉恼瓍^(qū)域。
27、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)制造方法的特征在于，所述第一絕緣膜形成步驟包括：通過(guò)執(zhí)行蝕刻工程而去除所述窄區(qū)域上側(cè)的硅氧化膜的步驟，所述第一絕緣膜具有上側(cè)面一側(cè)向上方以寬度逐漸變窄方式凸出的結(jié)構(gòu)。
28、在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的分裂式柵極溝槽結(jié)構(gòu)制造方法的特征在于，所述硅氧化膜去除步驟是通過(guò)濕法蝕刻工程執(zhí)行。
29、發(fā)明效果
30、本發(fā)明可以通過(guò)如上所述的構(gòu)成達(dá)成如下所述的效果。
31、本發(fā)明以第一多晶硅區(qū)域與第二多晶硅區(qū)域之間的絕緣膜的至少一側(cè)被所述第二多晶硅區(qū)域所圍繞的方式構(gòu)成，從而提前防止因?yàn)樗龅谝欢嗑Ч鑵^(qū)域與第二多晶硅區(qū)域相互連接而發(fā)生不良。
32、此外，本發(fā)明通過(guò)在形成第一多晶硅區(qū)域與第二多晶硅區(qū)域之間的絕緣膜時(shí)不執(zhí)行對(duì)所述絕緣膜的間隙填充工程、化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)工程以及蝕刻工程而進(jìn)一步改善工程效率。
33、此外，本發(fā)明通過(guò)以實(shí)質(zhì)上均勻的厚度形成第一多晶硅區(qū)域上側(cè)部上的中間絕緣膜而改善柵極氧化層完整性(goi，gate?oxide?integrity)特性。
34、此外，本發(fā)明通過(guò)使得氧化膜在上端部與下端部之間配備水平方向?qū)挾却笮∠鄬?duì)較窄的窄區(qū)域而在后續(xù)工程時(shí)可以輕易地形成中間絕緣膜。
35、此外，需要提前說(shuō)明的時(shí)，即使是沒(méi)有在此明確提及的效果，可以通過(guò)本發(fā)明的技術(shù)特征達(dá)成的下述說(shuō)明書中所記載的效果及其潛在效果都被視為記載于本發(fā)明的說(shuō)明書中。