[發(fā)明專(zhuān)利]溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610025341.3
• 申請(qǐng)日: 2016-01-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105489501B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-04-09
• 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): H01L21/336
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/336;H01L29/06;H01L21/20
• 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

1.一種溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成有第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層；

步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層中形成多個(gè)溝槽；

步驟三、采用外延生長(zhǎng)中在所述溝槽中填充第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層的外延生長(zhǎng)工藝包括如下分步驟：

步驟31、進(jìn)行第一次外延生長(zhǎng)在所述溝槽的底部填充具有第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜的第一外延子層；

步驟32、進(jìn)行第二次外延生長(zhǎng)在所述溝槽的頂部填充具有第二導(dǎo)電類(lèi)型摻雜的第二外延子層；由所述第一外延子層和所述第二外延子層疊加形成所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層；

所述第一次外延生長(zhǎng)的速率大于所述第二次外延生長(zhǎng)的速率，利用外延生長(zhǎng)速率越小、外延填充溝槽的缺陷越少的特點(diǎn)在所述溝槽的頂部形成具有缺陷少的所述第二外延子層；所述第二外延子層的深度要求設(shè)置為大于超級(jí)結(jié)器件的P型體區(qū)的深度，所述P型體區(qū)的縱向位置位于所述第二外延子層的深度范圍內(nèi)，使后續(xù)由填充于所述溝槽的所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層的性能由所述第二外延子層決定，在通過(guò)所述第二外延子層使所述第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層的性能得到保持或提高的條件下，通過(guò)提高所述第一次外延生長(zhǎng)的速率來(lái)提高整個(gè)溝槽的外延填充速率；

步驟四、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第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層去除、將所述溝槽區(qū)域的所述第二導(dǎo)電類(lèi)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第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成所述第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層、由各所述溝槽之間的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層和所述第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層交替排列組成超級(jí)結(jié)。

2.如權(quán)利要求1所述的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于：步驟一中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層的厚度為15微米～60微米。

3.如權(quán)利要求1所述的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于：所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第一導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第二導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層。

4.如權(quán)利要求1或3所述的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于：步驟二中形成所述溝槽包括如下分步驟：

步驟21、在所述第一導(dǎo)電類(lèi)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)所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層進(jìn)行刻蝕形成所述溝槽；

采用所述硬質(zhì)掩模層之后，在所述步驟四中所述化學(xué)機(jī)械研磨工藝以所述硬質(zhì)掩模層為研磨終點(diǎn)，在所述化學(xué)機(jī)械研磨工藝之后去除所述硬質(zhì)掩模層。

5.如權(quán)利要求4所述的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于：所述硬質(zhì)掩模層由依次形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面的第一氧化層、第二氮化硅層和第三氧化層疊加而成。

6.如權(quán)利要求5所述的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于：步驟24中所述溝槽的刻蝕工藝完成后要求所述第三氧化層的厚度保留一半以上；在所述溝槽形成之后還包括如下步驟：

步驟25、去除所述第三氧化層；

步驟26、采用熱氧化工藝在所述溝槽的底部表面和側(cè)面形成犧牲氧化層，之后去除所述犧牲氧化層以對(duì)所述溝槽的底部表面和側(cè)面進(jìn)行修復(fù)，去除所述犧牲氧化層時(shí)采用所述第二氮化硅層對(duì)所述第一氧化層進(jìn)行保護(hù)；

步驟27、去除所述第二氮化硅層；

之后，在所述步驟四中所述化學(xué)機(jī)械研磨工藝以所述硬質(zhì)掩模層的所述第一氧化層為研磨終點(diǎn)，在所述化學(xué)機(jī)械研磨工藝之后去除所述第一氧化層。

7.如權(quán)利要求5所述的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，其特征在于：所述第一氧化層為熱氧化層，厚度為100埃米～2000埃米；所述第二氮化硅層的厚度為100埃米～1500埃米；所述第三氧化層的厚度為0.5微米～3微米。