TGBT器件的沟槽形成方法

技术领域

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种TGBT器件的沟槽形成方法。

背景技术

相较于绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor，IGBT)器件，三栅双极晶体管(trident-gate bipolar transistor，TGBT)器件将双扩散金属氧化物半导体场效应管(double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，DMOSFET，本申请中简称为“DMOS”)其结构替换为了左右结构的屏蔽栅(shield gatetrench，SGT)结构，在其制作中使用沟槽扩展(trench rounding)工艺对衬底进行横向刻蚀，来定义栅极图形。

然而，由于沟槽扩展工艺对硅(Si)/氧化物(oxide)存在选择比，因此作为硬掩模(hard mask，HM)层的氧化物层损失会影响栅极的关键尺寸(critical dimension，CD)，进而影响将栅极引出的接触孔(contact，CT)的工艺窗口(process window)。

发明内容

本申请提供了一种TGBT器件的沟槽形成方法，可以解决相关技术中提供的沟槽扩展工艺会导致硬掩模层损失的问题，该方法包括：

在衬底上形成硬掩模层，所述硬掩模层的构成材料和所述衬底的构成材料不同；

刻蚀去除目标区域的硬掩模层，在所述硬掩模层中形成第一沟槽，所述第一沟槽底部的衬底暴露；

在所述第一沟槽的内壁形成侧墙，所述侧墙的构成材料和所述硬掩模层的构成材料不同；

进行刻蚀，刻蚀至所述第一沟槽底部衬底中的预定区域，在所述衬底中形成第二沟槽；

进行沟槽扩展工艺，增加所述第二沟槽的宽度，使所述第二沟槽的宽度大于所述第一沟槽的宽度，所述第二沟槽用于形成所述TGBT器件的沟槽栅；

去除所述侧墙。

在一些实施例中，所述硬掩模层包括二氧化硅层。

在一些实施例中，所述在衬底上形成硬掩模层，包括：

通过CVD工艺在所述衬底上沉积二氧化硅层形成所述硬掩模层。

在一些实施例中，所述侧墙包括氮化硅层。

在一些实施例中，所述在所述第一沟槽的内壁形成侧墙，包括：

通过CVD工艺沉积氮化硅层；

进行刻蚀，去除所述硬掩模层上方和所述第一沟槽底部的氮化硅层，剩余的所述第一沟槽的内壁的氮化硅层形成所述侧墙。

在一些实施例中，所述进行沟槽扩展工艺，包括：

通过湿法刻蚀工艺对所述第二沟槽进行横向刻蚀进行所述沟槽扩展工艺。

本申请技术方案，至少包括如下优点：

通过在TGBT器件的制作过程中，在打开硬掩模层形成第一沟槽后，在第一沟槽的内壁形成侧墙，从而使得在后续的沟槽扩展工艺中由侧墙保护硬掩模层，增加了硬掩模层和衬底之间的刻蚀比，减少其刻蚀量，降低了硬掩模层的损失。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一个示例性实施例提供的TGBT器件的沟槽形成方法的流程图；

图2至图6是本申请一个示例性实施例提供的TGBT器件的沟槽形成示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参考图1，其示出了本申请一个示例性实施例提供的TGBT器件的沟槽形成方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤S1，在衬底上形成硬掩模层，硬掩模层的构成材料和衬底的构成材料不同。

示例性的，衬底可以是硅衬底，硬掩模层包括二氧化硅(SiO

步骤S2，刻蚀去除目标区域的硬掩模层，在硬掩模层中形成第一沟槽，第一沟槽底部的衬底暴露。

示例性的，步骤S2包括但不限于：通过光刻工艺在硬掩模层上覆盖光阻，暴露出目标区域(第一沟槽对应的区域)，进行刻蚀(例如，可通过干法刻蚀工艺进行刻蚀)，去除目标区域的硬掩模层，在硬掩模层中形成第一沟槽。

参考图2，其示出了形成第一沟槽后的剖面示意图。示例性的，如图2所示，衬底210上形成有硬掩模层220，可通过光刻工艺在硬掩模层220上覆盖光阻300，暴露出目标区域，进行刻蚀，去除目标区域的硬掩模层220，在硬掩模层220中形成第一沟槽301，第一沟槽301底部的衬底210暴露。

步骤S3，在第一沟槽的内壁形成侧墙，侧墙的构成材料和硬掩模层的构成材料不同。

参考图3，其示出了在第一沟槽的内壁形成侧墙后的剖面示意图。示例性的，侧墙231的构成材料包括氮化硅(Si

步骤S4，进行刻蚀，刻蚀至第一沟槽底部衬底中的预定区域，在衬底中形成第二沟槽。

参考图4，其示出了形成第二沟槽后的剖面示意图。示例性的，如图4所示，可通过干法刻蚀工艺进行刻蚀，刻蚀至第一沟槽301底部衬底210中的预定区域，在衬底210中形成第二沟槽302，进而去除光阻300。

步骤S5，进行沟槽扩展工艺，增加第二沟槽的宽度，使第二沟槽的宽度大于第一沟槽的宽度，第二沟槽用于形成TGBT器件的沟槽栅。

参考图5，其示出了进行沟槽扩展工艺后的剖面示意图。示例性的，可通过湿法刻蚀工艺对第二沟槽302进行横向刻蚀进行沟槽扩展工艺，得到横向扩展后第二沟槽3021，横向扩展后第二沟槽3021用于形成TGBT器件的沟槽栅。由于侧墙231的保护，增加了硬掩模层220和衬底210之间的刻蚀比，从而避免了硬掩模层的损失。

步骤S6，去除侧墙。

参考图6，其示出了去除侧墙后的剖面示意图。示例性的，如图6所示，可通过湿法工艺去除侧墙231。

综上所述，本申请实施例中，通过在TGBT器件的制作过程中，在打开硬掩模层形成第一沟槽后，在第一沟槽的内壁形成侧墙，从而使得在后续的沟槽扩展工艺中由侧墙保护硬掩模层，增加了硬掩模层和衬底之间的刻蚀比，减少其刻蚀量，降低了硬掩模层的损失。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。