[發明專利]深溝槽型超級結器件的制造方法

在審

• 申請號: 201610064082.5
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105702710A
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 李昊
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 王江富

技術領域

本申請涉及半導體技術，特別涉及一種深溝槽型超級結器件的制造方法。

背景技術

申請公布號為CN103035677A、申請公布日為2013年4月10日的中國發明專利申請 在其說明書的背景技術部分對于超級結MOSFET(金屬-氧化物型場效應晶體管)進行了 簡要介紹。超級結器件除了包含超級結MOSFET外，還包含超級結JFET(結型場效應晶 體管)、超級結肖特基二極管、超級結IGBT(絕緣柵雙極晶體管)等，這些超級結器件 的共同點是都具有超級結結構。

請參閱圖1，這是一種現有的超級結JFET的結構示意圖，在n型外延層中具有交替 排列的p型立柱(pillar，也稱為縱向區)和n型立柱。這種在硅材料中所具有的交替 排列的p型立柱和n型立柱就被稱為超級結結構。

一種典型的超級結結構的制造工藝是在硅材料(例如n型外延層)刻蝕多個深溝槽 (deeptrench)，然后以p型硅填充這些溝槽而形成p型立柱。相鄰兩個p型立柱之 間的n型外延層就作為n型立柱，如圖2所示。采用這種制造工藝形成超級結結構的超 級結器件被稱為溝槽型超級結器件。

在利用深溝槽填充來制作一些反向擊穿電壓較高的器件時(例如900V器件)，經 常需要采用兩次或多次深溝槽-外延工藝的結合，如圖3所示。

該工藝能夠更有效地利用現有工藝能力，做出更小pitch(更低RSP)或者更大BV 的超級結器件。但由于超級結器件一般選擇背封層次為Poly+LTO(OX)的襯底(Sub) 進行作業。但是在深溝槽工藝中由于要利用濕法去除深溝槽刻蝕時使用的OXHM，背封 的LTO(低溫氧化物)在第一次深溝槽制作過程中被全部去除(如圖4所示)，導致在 2ndNEPI(第二層N外延)的高溫生長過程中，襯底(Sub)中的As摻雜通過多晶硅(Poly) 外擴進入作業腔體，影響氣體氛圍，最終影響2ndNEPI摻雜形貌，導致2ndNEPI摻雜 偏離預期。但是由于應力問題，背部的LTO又不能太厚。該問題對利用多次深溝槽工藝 生產超級結器件形成了很大阻礙。

發明內容

本申請所要解決的技術問題是提供一種深溝槽型超級結器件的制造方法，能解決現 有工藝在第二N型外延層的高溫生長過程中襯底中的摻雜外擴的問題，改善深溝槽型超 級結器件反向擊穿電壓等電學特性。

為解決上述技術問題，本發明提供的深溝槽型超級結器件的制造方法，其包括以下 步驟：

一.在晶圓的第一N型外延層表面形成第一ONO介質層；

所述第一ONO介質層自上而下分別為第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅；

第一N型外延層下面為N型重摻雜襯底；

N型重摻雜襯底下面為低溫氧化物；

低溫氧化物下面為多晶硅層；

低溫氧化物和多晶硅層為背封；

二.采用光刻工藝以光刻膠在第一ONO介質層上定義出第一層溝槽的圖形，然后利 用干法刻蝕，將第一層溝槽處的第一ONO介質層刻開，之后去除光刻膠，利用第一ONO 介質層作為硬掩模進行第一層溝槽的刻蝕；

三.用濕法條件去除第一ONO介質層的第三氧化硅、第二氮化硅并保留其第一氧化 硅，然后在第一層溝槽內做第一p型立柱外延填充，然后CMP工藝去除晶圓表面成長的 Si，并利用濕法刻蝕去除剩余的第一ONO介質層的第一氧化硅，完成第一p型立柱制作；

四.在完成第一p型立柱的晶圓上，通過與第一p型立柱對準，制作對準標記；

五.在完成第一p型立柱及對準標記的晶圓上進行犧牲氧化，然后生長第二N型外 延層；

六.在第二N型外延層上淀積第二ONO介質層，所述第二ONO介質層自上而下分別 為第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅；

七.采用光刻工藝與所述對準標記對準，以光刻膠在第二ONO介質層上相應于第一 p型立柱的位置定義出第二層溝槽的圖形，并利用干法刻蝕將第二層溝槽處的第二ONO 介質層刻開，之后去除光刻膠，利用第二ONO介質層作為硬掩模進行第二層溝槽的刻蝕， 第二層溝槽的底部到達第一p型立柱頂部；