[發明專利]超級結半導體器件及其制造方法

無效

• 申請號: 201010141064.5
• 申請日: 2010-04-06
• 公開（公告）號: CN102214561A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: 肖勝安
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L21/18
• 分類號: H01L21/18;H01L29/15;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種超級結半導體器件，本發明還涉及該超級結半導體器件制造方法。

背景技術

超級結MOSFET采用新的耐壓層結構，利用一系列的交替排列的P型半導體薄層和N型半導體薄層來在截止狀態下在較低電壓下就將所述P型半導體薄層和N型半導體薄層耗盡，實現電荷相互補償，從而使P型半導體薄層和N型半導體薄層在高摻雜濃度下能實現高的擊穿電壓，從而同時獲得低導通電阻和高擊穿電壓，打破傳統功率MOSFET理論極限。超級結半導體器件的結構和制造方法可分為兩大類，第一類是利用多次光刻、外延成長和注入工藝來獲得交替的P型摻雜區和N型摻雜區；第二類是在N型硅外延層上開溝槽，往該溝槽中填入P型多晶硅，或傾斜注入P型雜質，或填入P型外延層。上述第一類制造方法不僅工藝復雜，實現難度大，而且成本很高。第二類工藝中，利用P型外延層填滿溝槽的方法雖然工藝難度較大，但由于其擁有成本低的特點，很有應用前景。

以上方法中，不論那一類，在交替的P型半導體薄層和N型半導體薄層形成后，還有后續長時間的高溫工藝，如柵氧生成工藝、推阱工藝、源漏注入后的高溫退火工藝和BPSG回流工藝，這些工藝會使P型半導體薄層如P型外延層中的B擴散到N型半導體薄層中，從而將所述N型半導體薄層中部分N型載流子中和掉，使所述超級結半導體器件的比導通電阻提高。為了減少這種效應，一種方法是將推阱工藝提到P型半導體薄層形成之前進行，但一方面該方法只能在部分工藝中實現；另一方面，即使不考慮所述推阱工藝，其它的熱過程工藝如柵氧生成工藝，源漏注入后的高溫退火工藝和BPSG回流工藝對B擴散的作用也不小；特別是，在所述超級結半導體器件工藝被用于中壓如源漏擊穿電壓(BVDS)為200V及其之下時，由于每個薄層的厚度在減少，這一效應的影響就越不可以不考慮。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種超級結半導體器件的制造方法，能抑制超級結半導體器件中的P型半導體薄層的P型雜質在后續熱過程中擴散到N型半導體薄層中，減少N型半導體薄層被補償的N型載流子數，從而減少器件的比抵抗電阻，提高器件的性能；本發明還提供一種超級結半導體器件。

為解決上述技術問題，本發明提供的一種超級結半導體器件的制造方法，形成所述超級結半導體器件的交替型P型半導體薄層和N型半導體薄層時包括如下步驟：

步驟一、在一N+硅基片上生長一層N型硅外延層，在所述N型硅外延層上生長一介質膜，利用光刻和刻蝕工藝形成溝槽。

步驟二、在所述溝槽側壁淀積一層含碳硅層，所述含碳硅層能為N型、或P型、或本征型。

步驟三、在所述溝槽中淀積一P型半導體薄層填滿所述溝槽，所述P型半導體薄層能為一P型硅層、或一P型硅層加一介質層、或一P型硅層加一不摻雜硅層。所述P型硅層能為P型單晶硅、或P型多晶硅、或P型不定型硅。所述P型單晶硅的生長溫度能為650℃到1200℃。所述P型多晶硅的生長溫度能為580℃到650℃。所述P型不定型硅的生長溫度能為510℃到579℃。

步驟四、利用回刻或化學機械研磨將所述N型外延層表面的所述P型半導體薄層、所述含碳硅層以及所述介質膜去除。

本發明提供的一種超級結半導體器件，包含交替型P型半導體薄層和N型半導體薄層，在所述P型半導體薄層和所述N型半導體薄層之間含有一層含碳硅層。

本發明提供的另一種超級結半導體器件的制造方法，形成所述超級結半導體器件的交替型P型半導體薄層和N型半導體薄層時包括如下步驟：

步驟一、在一N+硅基片上生長一層N型硅外延層，在所述N型硅外延層上生長一介質膜，利用光刻和刻蝕工藝形成溝槽。

步驟二、在所述溝槽側壁通過擴散工藝形成一層碳薄層。

步驟三、在所述溝槽中淀積一P型半導體薄層填滿所述溝槽，所述P型半導體薄層能為一P型硅層、或一P型硅層加一介質層、或一P型硅層加一不摻雜硅層。所述P型硅層能為P型單晶硅、或P型多晶硅、或P型不定型硅。所述P型單晶硅的生長溫度能為650℃到1200℃。所述P型多晶硅的生長溫度能為580℃到650℃。所述P型不定型硅的生長溫度能為510℃到579℃。

步驟四、利用回刻或化學機械研磨將所述N型外延層表面的所述P型半導體薄層以及所述介質膜去除。

本發明提供的另一種超級結半導體器件，包含交替型P型半導體薄層和N型半導體薄層，在所述P型半導體薄層和所述N型半導體薄層之間含有一層碳薄層。