一種新型雙柵極溝槽mos單元的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種新型雙柵極溝槽MOS單元，其中，雙柵極溝槽MOS單元包括第一柵極及其第一柵極絕緣層，其中，所述第一柵極絕緣層為氮化硅層。采用上述方案，本實(shí)用新型采用氮化硅層隔離氧氣，有利于防止氧化，并且簡化工藝流程，降低缺陷，提升良率，具有很高的市場應(yīng)用價(jià)值。
【專利說明】一種新型雙柵極溝槽MOS單元

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及雙柵極溝槽MOS技術(shù)，尤其涉及的是，一種新型雙柵極溝槽MOS單
J Li ο

【背景技術(shù)】
[0002]一般的雙柵極(dual gate)溝槽 MOS (Metal-Oxide-Semiconductor,金屬氧化物半導(dǎo)體管)在形成溝槽后，該雙柵極溝槽MOS結(jié)構(gòu)在金屬層下面的結(jié)構(gòu)，即所形成后的氧化層，作為柵極絕緣層，如圖1所示，包括硅襯底101、第一柵極氧化層102、第一柵極103、柵極間絕緣氧化層104、第二柵極氧化層105與第二柵極106。
[0003]例如，中國專利201010104006.5公開了一種將雜質(zhì)離子摻雜至雙柵極的方法，其包括:將第一導(dǎo)電型雜質(zhì)離子摻雜至具有第一區(qū)域及第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上方的柵極導(dǎo)電層，其中利用濃度梯度來實(shí)施該摻雜以使柵極導(dǎo)電層上部的摻雜濃度高于下部的摻雜濃度，使用用于露出第二區(qū)域中柵極導(dǎo)電層的一部分的掩模，將第二導(dǎo)電型雜質(zhì)離子摻雜至第二區(qū)域的柵極導(dǎo)電層的部分，和通過實(shí)施熱處理來擴(kuò)散該第一導(dǎo)電型雜質(zhì)離子及該第二導(dǎo)電型雜質(zhì)離子。
[0004]又如，中國專利201110142449.8提出了一種帶通道截止溝槽的雙柵極氧化物溝槽MOSFET及三或四掩膜工藝。該半導(dǎo)體器件含有多個(gè)柵極電極，形成在位于半導(dǎo)體襯底有源區(qū)中的溝槽中。第一柵極滑道形成在襯底中，并且電連接到柵極電極上，其中第一柵極滑道包圍著有源區(qū)。第二柵極滑道連接到第一柵極滑道上，并位于有源區(qū)和截止區(qū)之間。截止結(jié)構(gòu)包圍著第一和第二柵極滑道以及有源區(qū)。截止結(jié)構(gòu)含有襯底中布滿絕緣物的溝槽中的導(dǎo)電材料，其中截止結(jié)構(gòu)短接至襯底的源極或本體層，從而構(gòu)成器件的通道終點(diǎn)。
[0005]又如，中國專利201410065951.7公開了一種用于制備絕緣柵雙極晶體管(IGBT)器件的方法包括:1)制備半導(dǎo)體襯底，帶有第一導(dǎo)電類型外延層位于第二導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底上；2)利用一個(gè)柵極溝槽掩膜，打開第一溝槽和第二溝槽，然后制備一個(gè)柵極絕緣層，襯墊溝槽，并用多晶硅層填充溝槽，形成第一溝槽柵極和第二溝槽柵極；3)注入第一導(dǎo)電類型的摻雜物，在外延層中形成頂部重?fù)诫s層；以及4)在第一溝槽柵極上方制備平面柵極，利用注入掩膜，注入本體摻雜物和源極摻雜物，在半導(dǎo)體襯底的頂面附近形成本體區(qū)和源極區(qū)。
[0006]但是，現(xiàn)有的雙柵極溝槽MOS在工藝制作步驟復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)使用氧化硅作為絕緣層，由于氧化硅不能隔離氧氣，在后面氧化過程中，為了避免氧化，會(huì)給工藝帶來很大復(fù)雜，產(chǎn)生缺陷。
[0007]因此，現(xiàn)有技術(shù)存在缺陷，需要改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的雙柵極溝槽MOS單元。
[0009]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種新型雙柵極溝槽MOS單元，其包括第一柵極及其第一柵極絕緣層，所述第一柵極絕緣層為氮化硅層。
[0010]優(yōu)選的，其中，所述氮化硅層淀積在第一柵極氧化層上。
[0011 ] 優(yōu)選的，其中，所述氮化硅層包裹設(shè)置所述第一柵極。
[0012]優(yōu)選的，其中，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置柵極間絕緣氧化層。
[0013]優(yōu)選的，其中，所述第一柵極小于所述第二柵極。
[0014]優(yōu)選的，其中，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置選擇柵極、控制柵極。
[0015]優(yōu)選的，其中，雙柵極溝槽MOS單元還包括一個(gè)半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元。
[0016]優(yōu)選的，其中，雙柵極溝槽MOS單元還包括極有源區(qū)、柵極有源區(qū)、以及漏極有源區(qū)。
[0017]采用上述方案，本實(shí)用新型采用氮化硅層隔離氧氣，有利于防止氧化，并且簡化工藝流程，降低缺陷，提升良率，具有很高的市場應(yīng)用價(jià)值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的示意圖；
[0019]圖2為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0020]圖3至圖11分別為本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的工藝流程示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為了便于理解本實(shí)用新型，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行更詳細(xì)的說明。本說明書及其附圖中給出了本實(shí)用新型的較佳的實(shí)施例，但是，本實(shí)用新型可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本說明書所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對(duì)本實(shí)用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。
[0022]需要說明的是，當(dāng)某一元件固定于另一個(gè)元件，包括將該元件直接固定于該另一個(gè)元件,或者將該元件通過至少一個(gè)居中的其它元件固定于該另一個(gè)元件。當(dāng)一個(gè)元件連接另一個(gè)元件，包括將該元件直接連接到該另一個(gè)元件，或者將該元件通過至少一個(gè)居中的其它元件連接到該另一個(gè)元件。
[0023]如圖1，圖2所示本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例是，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:一種新型雙柵極溝槽MOS單元，其包括第一柵極及其第一柵極絕緣層，所述第一柵極絕緣層為氮化娃層。
[0024]優(yōu)選的，其中，所述氮化硅層淀積在第一柵極氧化層上。
[0025]優(yōu)選的，其中，所述氮化硅層包裹設(shè)置所述第一柵極。
[0026]優(yōu)選的，其中，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置柵極間絕緣氧化層。
[0027]優(yōu)選的，其中，所述第一柵極小于所述第二柵極。
[0028]優(yōu)選的，其中，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置選擇柵極、控制柵極。
[0029]優(yōu)選的，其中，雙柵極溝槽MOS單元還包括一個(gè)半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元。
[0030]優(yōu)選的，其中，雙柵極溝槽MOS單元還包括極有源區(qū)、柵極有源區(qū)、以及漏極有源區(qū)。
[0031]采用上述方案，本實(shí)用新型采用氮化硅層隔離氧氣，有利于防止氧化，并且簡化工藝流程，降低缺陷，提升良率，具有很高的市場應(yīng)用價(jià)值。
[0032]一種雙柵極溝槽MOS單元，其包括第一柵極及其第一柵極絕緣層，其中，所述第一柵極絕緣層為氮化硅層。優(yōu)選的，所述氮化硅層淀積在第一柵極氧化層上。又如，采用化學(xué)氣相沉積法設(shè)置所述第一柵極。
[0033]優(yōu)選的，在所述第一柵極與所述第一柵極氧化層之間的氮化硅層的厚度，為所述第一柵極氧化層的厚度的50%至250% ;這樣，有利于降低開關(guān)損耗。例如，在所述第一柵極與所述第一柵極氧化層之間的氮化硅層的厚度，為所述第一柵極氧化層的厚度的50%、60%、70%、80%、90%、100%、110%、120%、130%、150%、180%、200%、220% 或 250% ;優(yōu)選的，在所述第一柵極與所述第一柵極氧化層之間的氮化硅層的厚度，為所述第一柵極氧化層的厚度的150%至200%。這樣，不會(huì)額外影響導(dǎo)通電阻。優(yōu)選的，所述第一柵極為拋光處理的多晶硅；又如，所述第一柵極為具有疊層結(jié)構(gòu)的多晶硅；又如，所述第一柵極為圓柱體；或者，所述第一柵極為長方體，特別的，所述第一柵極為立方體。對(duì)應(yīng)的，所述第二柵極的形狀與大小等同于所述第一柵極，又如，所述第二柵極的形狀等同于所述第一柵極，并且，所述第二柵極的體積大于所述第一柵極。
[0034]優(yōu)選的，所述氮化硅層包裹設(shè)置所述第一柵極。優(yōu)選的，所述氮化硅層至少部分包裹設(shè)置所述第一柵極。優(yōu)選的，所述氮化硅層部分包裹設(shè)置所述第一柵極。或者，所述氮化硅層完全包裹設(shè)置所述第一柵極。又如，所述第一柵極外面設(shè)置一層氮化硅層，其厚度均一設(shè)置。例如，所述氮化硅層的厚度為所述柵極間絕緣氧化層的厚度；又如，所述氮化硅層的厚度為所述柵極間絕緣氧化層的厚度與所述第一柵極氧化層的厚度之和。
[0035]優(yōu)選的，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置柵極間絕緣氧化層。所述第一柵極小于所述第二柵極。優(yōu)選的，所述氮化硅層包裹設(shè)置所述第一柵極以及所述柵極間絕緣氧化層。優(yōu)選的，所述氮化硅層分別包裹設(shè)置所述第一柵極以及所述柵極間絕緣氧化層。又如，所述氮化硅層一體包裹設(shè)置所述第一柵極以及所述柵極間絕緣氧化層，即所述氮化硅層整體包裹設(shè)置所述第一柵極以及所述柵極間絕緣氧化層。優(yōu)選的，所述第二柵極為拋光處理的硅或者多晶硅；又如，所述第二柵極為具有疊層結(jié)構(gòu)的硅結(jié)構(gòu)；又如，所述第二柵極為圓柱體；或者，所述第二柵極為長方體，特別的，所述第二柵極為立方體。優(yōu)選的，所述第二柵極的高度小于所述第一柵極的高度。又如，所述第二柵極的體積等于所述第一柵極的體積。
[0036]優(yōu)選的，所述第一柵極氧化層鄰接所述氮化硅層的一面還設(shè)置若干凹槽，若干所述氮化硅層鄰接所述第一柵極氧化層的一面還設(shè)置若干凸槽，每一凸槽對(duì)應(yīng)于一凹槽，這樣，可以在一定程度上增強(qiáng)所述氮化硅層的穩(wěn)定性。又如，第一柵極氧化層與第二柵極氧化層連通設(shè)置。優(yōu)選的，所述第一柵極絕緣層為圓筒形；或者，所述第一柵極絕緣層為圓臺(tái)形，例如，其下表面的面積小于上表面的面積。又如，在第一柵極氧化層上設(shè)置氮化硅層并且在柵極間絕緣氧化層上設(shè)置氮化硅層；優(yōu)選的，所述氮化硅層淀積兩次，一次是直接淀積在第一柵極氧化層上，另一次淀積在柵極間絕緣氧化層上，即，在第一柵極氧化層上淀積氮化硅層并且在柵極間絕緣氧化層上淀積氮化硅層。優(yōu)選的，所述圓臺(tái)形的高度為所述第一柵極高度的120%至180%。
[0037]例如，一種雙柵極溝槽MOS單元，其包括硅襯底、第一柵極氧化層、氮化硅層、第一柵極、柵極間絕緣氧化層、第二柵極氧化層與第二柵極。如圖2所示，一種雙柵極溝槽MOS單元，其包括硅襯底101、第一柵極氧化層102、第一柵極103、柵極間絕緣氧化層104、第二柵極氧化層105與第二柵極106，還包括氮化硅層201。例如，所述溝槽設(shè)置平面形狀，優(yōu)選的，所述平面形狀平行于地平面；例如，所述溝槽為圓柱形或者長方體，即其第一柵極氧化層的接觸面為平面，且其平行而非傾斜設(shè)置，這樣易于生長所述第一柵極氧化層。又如，所述溝槽底部刻蝕設(shè)置若干預(yù)設(shè)形狀的槽體，例如S形、圓形或者C形等，又如，所述溝槽壁部設(shè)置螺紋；這樣，適合特殊的應(yīng)用環(huán)境，在一定程度上有利于加強(qiáng)氧化層的物理強(qiáng)度。優(yōu)選的，若干溝槽連通設(shè)置，又如，各溝槽的第一柵極氧化層連通設(shè)置。
[0038]優(yōu)選的，第一柵極與第二柵極摻雜離子設(shè)置；優(yōu)選的，第二柵極的摻雜濃度高于第一柵極的摻雜濃度；優(yōu)選的，在表面形成重參雜低電阻的柵極。例如，將第一柵極與第二柵極由內(nèi)而外分為若干區(qū)域，每一區(qū)域注入相異能量劑量的相同離子，其中，內(nèi)部區(qū)域的能量劑量大于外部區(qū)域的能量劑量；或者，外部區(qū)域的能量劑量大于內(nèi)部區(qū)域的能量劑量。或者，每一區(qū)域注入相同能量劑量的相異離子。又如，將第一柵極與第二柵極分為若干區(qū)域，最內(nèi)層區(qū)域?yàn)閳A形或橢圓形，其外套設(shè)若干圈，即環(huán)形區(qū)域，包括圓環(huán)形區(qū)域或橢環(huán)形區(qū)域，從最內(nèi)層區(qū)域到各環(huán)形區(qū)域，每一區(qū)域注入相同或相異能量劑量的相同或相異離子。又如，內(nèi)部區(qū)域的能量劑量大于外部區(qū)域的能量劑量，并且，根據(jù)區(qū)域的面積差異設(shè)置其能量劑量的差值。優(yōu)選的，每一區(qū)域的面積與其能量劑量的積為一特定數(shù)值，各區(qū)域的該特定數(shù)值相等設(shè)置。
[0039]本實(shí)用新型的又一實(shí)施例如下:一種雙柵極溝槽MOS單元的制備方法，其包括以下步驟:采用氮化硅層形成第一柵極絕緣層。優(yōu)選的，形成溝槽的第一柵極氧化層后淀積氮化硅層。優(yōu)選的，在形成溝槽后，只生長一層很薄的第一柵極氧化層，然后淀積氮化硅層，以形成第一柵極絕緣層。例如，所述很薄的第一柵極氧化層，其高度為納米量級(jí)；例如，所述第一柵極氧化層的高度為0.1至I納米；又如，所述第一柵極氧化層的高度為I至2納米；又如，所述第一柵極氧化層的高度為2至10納米；又如，所述第一柵極氧化層的高度為10至50納米；又如，所述第一柵極氧化層的高度為50至200納米；又如，所述第一柵極氧化層的高度為0.5至1.5微米等；以此類推。
[0040]優(yōu)選的，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置柵極間絕緣氧化層。所述第一柵極小于所述第二柵極。優(yōu)選的，所述氮化硅層包裹所述第一柵極以及所述柵極間絕緣氧化層。例如，一種雙柵極溝槽MOS單元的制備方法，用于制備上述任一實(shí)施例所述雙柵極溝槽MOS單元。又如，一種雙柵極溝槽MOS單元的制備方法，用于制備上述任一實(shí)施例所述雙柵極溝槽MOS單元，其包括以下步驟:采用氮化硅層形成第一柵極絕緣層。
[0041]又如，一種雙柵極溝槽MOS單元的制備方法，包括以下步驟:溝槽刻蝕,溝槽氧化，氮化硅淀積，第一柵極淀積，第一柵極回刻，第一柵極間氧化層氧化，氮化硅刻蝕及側(cè)邊氧化層去除，第二柵極氧化層氧化，第二柵極淀積回刻。其各步驟的流程順序以及所得到的雙柵極溝槽MOS單元分別如圖3至圖11所示，具體說明如下:溝槽刻蝕如圖3所示，得到具有待處理的溝槽的硅襯底；溝槽氧化如圖4所示，溝槽內(nèi)壁設(shè)置一氧化層，即第一柵極氧化層；氮化硅淀積如圖5所示，溝槽氧化層內(nèi)壁淀積氮化硅層；第一柵極淀積如圖6所示，淀積滿溢溝槽；第一柵極回刻如圖7所示，回刻后剩余待用的第一柵極；第一柵極間氧化層氧化如圖8所示，得到柵極間絕緣氧化層；氮化硅刻蝕及側(cè)邊氧化層去除如圖9所示，為第二柵極留出合適的空間；第二柵極氧化層氧化如圖10所示，在溝槽的剩余部分的內(nèi)壁上得到第二柵極氧化層；第二柵極淀積回刻如圖11所示，從而實(shí)現(xiàn)第二柵極。
[0042]進(jìn)一步地，本實(shí)用新型的實(shí)施例還包括，上述各實(shí)施例的各技術(shù)特征，相互組合形成的雙柵極溝槽MOS單元。
[0043]需要說明的是，上述各技術(shù)特征繼續(xù)相互組合，形成未在上面列舉的各種實(shí)施例，均視為本實(shí)用新型說明書記載的范圍；并且，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種新型雙柵極溝槽MOS單元，其包括第一柵極及其第一柵極絕緣層，其特征在于，所述第一柵極絕緣層為氮化硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，所述氮化硅層淀積在第一柵極氧化層上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，所述氮化硅層包裹設(shè)置所述第一柵極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置柵極間絕緣氧化層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，所述第一柵極小于所述第二柵極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，所述第一柵極與第二柵極之間設(shè)置選擇柵極、控制柵極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，雙柵極溝槽MOS單元還包括一個(gè)半導(dǎo)體靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙柵極溝槽MOS單元，其特征在于，雙柵極溝槽MOS單元還包括極有源區(qū)、柵極有源區(qū)、以及漏極有源區(qū)。
【文檔編號(hào)】H01L29/51GK204088328SQ201420585804
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月11日
【發(fā)明者】王金 申請(qǐng)人:王金