[發(fā)明專(zhuān)利]溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610024799.7
• 申請(qǐng)日: 2016-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105679809A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李昊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/06
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/06;H01L21/18
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 郭四華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種溝槽型超級(jí)結(jié)的 制造方法。

背景技術(shù)

超級(jí)結(jié)為由形成于半導(dǎo)體襯底中的交替排列的P型薄層和N型薄層組成，現(xiàn)有超 級(jí)結(jié)的制造方法中包括溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，這種方法是通過(guò)溝槽工藝制作超級(jí) 結(jié)器件，需要先在半導(dǎo)體襯底如硅襯底表面的N型摻雜外延層上刻蝕一定深度和寬度 的溝槽，然后利用外延填充(ERIFilling)的方式在刻出的溝槽上填充P型摻雜的 硅外延，并且要求填充區(qū)域具有完好的晶體結(jié)構(gòu)，以便后續(xù)流程制作高性能的器件。

利用深溝槽和外延填充的方法制作超級(jí)結(jié)器件，對(duì)于深溝槽刻蝕和外延填充都是 一種挑戰(zhàn)，動(dòng)輒大于10的深寬比，使得這種器件的制作非常困難，在提升器件的性 能的同時(shí)一般都要求更高的工藝能力。

如圖1所示，是現(xiàn)有溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法形成的超級(jí)結(jié)在后續(xù)熱過(guò)程之后的 結(jié)構(gòu)示意圖；現(xiàn)有方法包括如下步驟：

步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底如硅襯底101，在所述半導(dǎo)體襯底101表面形成有N 型外延層102。

步驟二、采用光刻刻蝕工藝在N型外延層102中形成多個(gè)溝槽。

步驟三、采用外延生長(zhǎng)中在所述溝槽中填充P型外延層103，P型外延層103會(huì) 同時(shí)延伸到所述溝槽外部的所述N型外延層102表面。

步驟四、進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝將溝槽外部的P型外延層103去除，溝槽區(qū)域內(nèi) 的P型外延層103和溝槽外部的表面相平，最后形成由填充于溝槽中的所述P型外延 層103組成的P型薄層和由所述溝槽之間的所述N型外延層102組成N型薄層交替排 列結(jié)構(gòu)，該P(yáng)型薄層和N型薄層交替排列的結(jié)構(gòu)即為超級(jí)結(jié)。

超級(jí)結(jié)形成之后，后續(xù)需要制作超級(jí)結(jié)器件，后續(xù)超級(jí)結(jié)器件制作過(guò)程中會(huì)包括 P型體區(qū)(Pbody)推進(jìn)等一系列熱過(guò)程中，已制作完成的P型薄層也稱(chēng)P型柱 (P-Pillar)也會(huì)受到很大的推進(jìn)，根據(jù)工藝不同，單邊推進(jìn)量可能接近1微米，圖 1中標(biāo)記103a所示區(qū)域即為P型薄層103在后續(xù)熱過(guò)程后的硼向外橫向擴(kuò)散到N型薄 層102中的區(qū)域，現(xiàn)有方法形成的P型薄層103會(huì)產(chǎn)生較多的外擴(kuò)，P型薄層103和 N型薄層102之間的摻雜會(huì)互相抵消效應(yīng)(counterdope)，最后會(huì)使得N型薄層102 具有導(dǎo)電性能導(dǎo)電通道的有效寬度變窄，從而會(huì)損失器件性能，損失工藝能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，能有效增加N 型薄層的導(dǎo)電通道的有效寬度，提升器件性能，最大化利用工藝能力。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法包括如下步驟：

步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成有N型外延層。

步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述N型外延層中形成多個(gè)溝槽。

步驟三、采用外延生長(zhǎng)在所述溝槽的底部表面和側(cè)面形成含碳硅外延層。

步驟四、采用外延生長(zhǎng)工藝在形成有所述含碳硅外延層的所述溝槽中填充P型外 延層，所述P型外延層同時(shí)延伸到所述溝槽外部的所述N型外延層表面；所述P型外 延層的摻雜元素為硼，通過(guò)設(shè)置所述含碳硅外延層阻擋所述P型外延層中的硼外擴(kuò)到 所述N型外延層中。

步驟五、進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝，所述化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述溝槽外部的所述 P型外延層去除、將所述溝槽區(qū)域的所述P型外延層的表面和所述溝槽外的表面相平； 由填充于所述溝槽中的所述含碳硅外延層和所述P型外延層組成P型薄層，由各所述 溝槽之間的所述N型外延層組成N型薄層，由所述N型薄層和所述P型薄層交替排列 組成超級(jí)結(jié)。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中所述N型外延層的厚度為15微米～60微米。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底，所述N型外延層為N型硅外延層， 所述P型外延層為P型硅外延層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中形成所述溝槽包括如下分步驟：

步驟21、在所述N型外延層表面形成硬質(zhì)掩模層。

步驟22、在所述硬質(zhì)掩模層表面涂布光刻膠，進(jìn)行光刻工藝將所述溝槽形成區(qū)域 打開(kāi)。

步驟23、以所述光刻膠為掩模對(duì)所述硬質(zhì)掩模層進(jìn)行刻蝕，該刻蝕工藝將所述溝 槽形成區(qū)域的所述硬質(zhì)掩模層去除、所述溝槽外的所述硬質(zhì)掩模層保留。

步驟24、去除所述光刻膠，以所述硬質(zhì)掩模層為掩模對(duì)所述N型外延層進(jìn)行刻蝕 形成所述溝槽。