本發(fā)明屬于半導體器件制造領域，更具體地，涉及一種溝槽結構的制備方法及溝槽柵型晶體管的制備方法。

背景技術：

1、sic材料作為第三代寬禁帶半導體材料，具有禁帶寬度大、熱導率高、擊穿電場強度大、飽和電子漂移速度大和能承受極端環(huán)境變化等一系列優(yōu)點，目前主要是被應用到電子器件的制備中。場效應晶體管(mosfet)是一種典型的電子器件，其可以實現(xiàn)信號放大、開關等作用并避免打火，被廣泛應用于微波通信、電力電網等領域。柵極是場效應晶體管中的重要組成部分，相比于傳統(tǒng)的平面柵極結構，溝槽柵擁有對溝道更強的調控能力。如何在碳化硅材料中獲得可靠的溝槽柵結構是目前制備碳化硅場效應晶體管的關鍵。

2、常規(guī)的碳化硅溝槽柵型mosfet中，往往是在離子注入摻雜過程結束、高溫退火后，再進行溝槽柵的刻蝕和柵極氧化物層的制備。在這期間的溝槽刻蝕和氧化過程中，容易在溝槽柵的溝道位置處引入施主型缺陷，劣化溝槽的反向耐壓特性，即在高的反向偏壓下，溝道因為施主型缺陷而產生明顯的漏電流，導致器件失效。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提出一種溝槽結構的制備方法及溝槽柵型晶體管的制備方法，實現(xiàn)對刻蝕過程中引入的施主型雜質進行補充，改善氮離子或氧離子造成的淺施主缺陷。

2、第一方面，本發(fā)明提出一種溝槽結構的制備方法，包括：

3、利用刻蝕氣體對半導體層進行刻蝕，以在所述半導體層上形成溝槽，所述刻蝕氣體含有氧元素或氮元素；

4、對所述溝槽的側壁進行p型摻雜，以補償刻蝕過程中所述氧元素或氮元素在所述側壁造成的淺施主缺陷。

5、可選地，在對所述溝槽的側壁進行p型摻雜之后，還包括：

6、在所述溝槽內形成絕緣層，所述絕緣層為氧化物或氮化物；

7、所述p型摻雜還用于補償形成絕緣層過程中所述氧元素或氮元素在所述側壁造成的淺施主缺陷。

8、可選地，所述p型摻雜的摻雜深度為0.1nm～100nm。

9、可選地，所述p型摻雜的摻雜濃度為1e17～1e20cm-3。

10、可選地，所述對所述溝槽的側壁進行p型摻雜的方法包括：

11、對所述溝槽的側壁進行傾斜角度的離子注入，完成p型摻雜。

12、可選地，所述對所述溝槽的側壁進行p型摻雜的方法包括：

13、將第一工藝氣體離化為等離子體，利用所述等離體子體對所述溝槽的側壁進行p型傾斜離子注入；

14、所述第一工藝氣體包括含有硼元素或鋁元素的氣體。

15、可選地，所述含有硼元素的氣體至少為bcl3、b2h6的其中之一。

16、可選地，所述第一工藝氣體還包括輔助氣體，所述輔助氣體包括h2。

17、可選地，bcl3流量范圍為：20sccm-200sccm；h2流量范圍為：100sccm-300sccm。

18、可選地，所述利用所述等離體子體對所述溝槽的側壁進行p型傾斜離子注入，采用的工藝參數(shù)包括：

19、上電極射頻功率范圍為：100w～3500w，下電極射頻功率范圍為：50w～850w；和/或

20、所述離子注入的能量為0.3kev～90kev；和/或

21、所述離子注入的方向與所述溝槽側壁的夾角大于等于45度且小于90度。

22、可選地，采用的工藝參數(shù)包括：

23、腔室壓力范圍為：0.3mtorr～50mtorr；

24、工藝溫度范圍為200℃～800℃。

25、第二方面，本發(fā)明一種溝槽柵型晶體管的制備方法，包括：

26、提供半導體膜層結構；

27、利用第一方面任意一項所述的溝槽結構的制備方法，在所述半導體膜層結構上形成溝槽；

28、在所述溝槽內形成絕緣層；

29、在所述絕緣層上形成填充所述溝槽的柵極導電區(qū)。

30、本發(fā)明的有益效果在于：

31、本發(fā)明的方法在半導體層上完成溝槽刻蝕之后，通過對溝槽的側壁進行p型摻雜，可以有效補償在溝槽刻蝕過程中產生的氧離子以及柵極絕緣層生長過程中產生的氧離子或氮離子等在溝槽側壁一定深度內造成的淺施主缺陷(帶來的n型摻雜)。

32、本發(fā)明的系統(tǒng)具有其它的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。

技術特征：

1.一種溝槽結構的制備方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，在對所述溝槽的側壁進行p型摻雜之后，還包括：

3.根據(jù)權利要求1所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述p型摻雜的摻雜深度為0.1nm～100nm。

4.根據(jù)權利要求1所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述p型摻雜的摻雜濃度為1e17～1e20cm-3。

5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述對所述溝槽的側壁進行p型摻雜的方法包括：

6.根據(jù)權利要求5所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述對所述溝槽的側壁進行p型摻雜的方法包括：

7.根據(jù)權利要求6所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述含有硼元素的氣體至少為bcl3、b2h6的其中之一。

8.根據(jù)權利要求7所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述第一工藝氣體還包括輔助氣體，所述輔助氣體包括h2。

9.根據(jù)權利要求8所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，

10.根據(jù)權利要求6所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，所述利用所述等離體子體對所述溝槽的側壁進行p型傾斜離子注入，采用的工藝參數(shù)包括：

11.根據(jù)權利要求10所述的溝槽結構的制備方法，其特征在于，采用的工藝參數(shù)包括：

12.一種溝槽柵型晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

技術總結
本發(fā)明公開了一種溝槽結構的制備方法及溝槽柵型晶體管的制備方法，該溝槽結構的制備方法包括：利用刻蝕氣體對半導體層進行刻蝕，以在半導體層上形成溝槽，刻蝕氣體含有氧元素或氮元素；對溝槽的側壁進行P型摻雜，以補償刻蝕過程中氧元素或氮元素在側壁造成的淺施主缺陷。本發(fā)明能夠改善溝槽處溝道的可靠性，提高碳化硅器件的制造良率。

技術研發(fā)人員：譚曉宇
受保護的技術使用者：北京北方華創(chuàng)微電子裝備有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/28