[發(fā)明專利]溝槽柵超結(jié)器件的制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610944291.9
• 申請(qǐng)日: 2016-10-26
• 公開（公告）號(hào): CN107994076A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖勝安;曾大杰;李東升
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳尚陽通科技有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 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)體集成電路制造方法，特別是涉及一種溝槽柵超結(jié)(super junction)器件的制造方法。

背景技術(shù)

超結(jié)結(jié)構(gòu)就是交替排列的N型柱和P型柱組成結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有技術(shù)的超結(jié)器件的制作工藝，包括多次外延型制造工藝和溝槽填充型制作工藝，多次外延型制作工藝通過多次光刻和離子注入，之后通過退火形成交替排列的P-N柱即P型柱和N型柱；以超結(jié)器件為NMOSFET為例，溝槽填充型制作工藝，是在N型外延層之中刻蝕溝槽，之后在溝槽中填充P型外延層如P型硅外延層即P型外延硅，再將表面的P型外延硅去除，形成交替排列的P-N柱。為了得到更低的導(dǎo)通電阻，就需要采用溝槽柵技術(shù)提高器件單元的密度，但在現(xiàn)有的溝槽填充型超結(jié)MOSFET中，都是先形成P型柱，之后再形成溝槽柵。這樣在溝槽柵形成過程的熱過程，都會(huì)影響到P型柱和N型柱之間的擴(kuò)散，特別是在形成柵氧化層，或者形成犧牲氧化層需要采用很高的溫度時(shí)，這個(gè)熱過程會(huì)加劇P型雜質(zhì)往N型柱的擴(kuò)散，導(dǎo)致器件的比導(dǎo)通電阻增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種溝槽柵超結(jié)器件的制造方法，能降低器件的漏電，提高器件的可靠性，同時(shí)還能降低器件的比導(dǎo)通電阻。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的溝槽柵超結(jié)器件的制造方法包括如下步驟：

步驟一、形成溝槽柵，包括如下分步驟：

步驟11、提供第一導(dǎo)電類型的第一外延層，所述第一外延層中要求還未形成超結(jié)結(jié)構(gòu)，采用光刻刻蝕工藝在所述第一外延層表面形成柵極溝槽。

步驟12、采用熱氧化工藝在所述柵極溝槽的底部表面和側(cè)面以及所述柵極溝槽外的所述第一外延層表面形成柵氧化層，利用所述第一外延層中未形成所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，所述柵氧化層的熱氧化工藝的溫度能夠得到不受所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的限制的增加并將所述柵氧化層的熱氧化工藝的溫度增加到能使所述柵極溝槽的底角和頂角都實(shí)現(xiàn)圓化，從而改善器件的漏電特性并有利于器件應(yīng)用到更高的工作電壓中。

步驟13、在所述柵極溝槽中填充多晶硅形成多晶硅柵，該多晶硅柵為所述溝槽柵。

步驟二、形成所述超結(jié)結(jié)構(gòu)，包括如下分步驟：

步驟21、采用光刻刻蝕工藝在形成有所述溝槽柵的所述第一外延層中形成超結(jié)柱溝槽；在橫向位置上，各所述超結(jié)柱溝槽位于相鄰的兩個(gè)所述柵極溝槽之間；各所述超結(jié)柱溝槽的深度大于各所述柵極溝槽的深度。

步驟22、在所述超結(jié)柱溝槽中填充第二導(dǎo)電類型的第二外延層，由填充于所述超結(jié)柱溝槽中的所述第二外延層組成第二導(dǎo)電類型柱，由所述超結(jié)柱溝槽之間的所述第一外延層組成第一導(dǎo)電類型柱，由所述第一導(dǎo)電類型柱和所述第二導(dǎo)電類型柱交替排列形成所述超結(jié)結(jié)構(gòu)；利用形成所述超結(jié)結(jié)構(gòu)之前所述溝槽柵已經(jīng)形成的特點(diǎn)消除所述溝槽柵形成過程中的熱過程對(duì)所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的PN雜質(zhì)的擴(kuò)散的影響，使得所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的摻雜以及步進(jìn)能獨(dú)立調(diào)節(jié)并通過調(diào)節(jié)所述超結(jié)結(jié)的摻雜和步進(jìn)來降低器件的比導(dǎo)通電阻。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中在進(jìn)行步驟12之前還包括如下步驟：

采用熱氧化工藝在所述柵極溝槽的底部表面和側(cè)面以及所述柵極溝槽外的所述第一外延層表面形成犧牲氧化層，之后采用濕法刻蝕工藝去除所述犧牲氧化層，從而增加對(duì)所述柵極溝槽的底角和頂角的圓化。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵氧化層的熱氧化工藝的溫度為900℃～1150℃，所述柵氧化層的厚度為800埃～1200埃。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述犧牲氧化層的熱氧化工藝的溫度為1100℃～1200℃，所述犧牲氧化層的厚度為500埃～4000埃。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟13中的所述多晶硅柵的摻雜雜質(zhì)采用在位摻雜形成。

步驟13中的所述多晶硅柵為單一摻雜；或者，所述多晶硅柵的和所述柵氧化層接觸位置處的摻雜濃度小于所述多晶硅柵的和所述柵氧化層接觸位置外的摻雜濃度。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，溝槽柵超結(jié)器件的工作電壓大于等于500V。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，還包括形成第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的步驟；所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的結(jié)深小于等于所述柵極溝槽的深度，被所述多晶硅柵側(cè)面覆蓋的所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的表面用于形成溝道。

所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的形成步驟位于步驟一之后以及步驟二之前，能夠防止所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的熱過程對(duì)所述超結(jié)結(jié)構(gòu)的PN雜質(zhì)的擴(kuò)散的影響，利于調(diào)節(jié)器件的輸入電容和輸出電容特性。

或者，所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的形成步驟位于步驟二之后進(jìn)行，能防止所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)的雜質(zhì)分布受到所述第二導(dǎo)電類型柱的影響，提高器件的一致性。