[發明專利]超級結深溝槽填充方法

在審

• 申請號: 201910034314.6
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109817700A
• 公開（公告）日: 2019-05-28
• 發明（設計）人: 伍洲
• 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;H01L21/04
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

本發明公開了一種超級結深溝槽填充方法，在N型外延層與P型外延層之間，形成一層含碳的外延層；所述含碳的外延層，其含碳的濃度為漸變濃度，靠近N型外延的一側的濃度高，越靠近P型外延則濃度越低，直至接觸到P型外延時含碳濃度為零。通過上述方法處理后在進行顯結時，顯結液與N型外延發生電化學反應，電子沿高導電能力的含碳的外延層流動，加速了N型區域的反應，同時電子不會進入到P型區域，從而保護了P型區域被保護不被腐蝕，從而形成了明顯的P/N界限，顯結效果明顯。

技術領域

本發明涉及半導體器件設計及制造領域，具體是指一種超級結深溝槽填充方法。

背景技術

超級結功率器件是一種發展迅速、應用廣泛的新型功率半導體器件。它是在雙擴散金屬氧化物半導體(DMOS)的基礎上，通過引入超級結(Super Junction)結構，除了具備DMOS輸入阻抗高、開關速度快、工作頻率高、熱穩定好、驅動電路簡單、易于集成等特點外，還克服了DMOS的導通電阻隨著擊穿電壓成2.5次方關系增加的缺點。目前超級結DMOS已廣泛應用于面向個人電腦、筆記本電腦、上網本、手機、照明(高壓氣體放電燈)產品以及電視機(液晶或等離子電視機)和游戲機等消費電子產品的電源或適配器。

超級結器件采用新的耐壓層結構即利用一系列的交替排列的P型和N型半導體薄層來在截止狀態下在較低電壓下就將由P型和N型半導體薄層組成的P型N型區耗盡,實現電荷相互補償,從而使P型N型區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,打破傳統功率器件理論極限。

目前超級結功率器件的制備工藝主要分成兩大類，一種是利用多次外延和注入的方式在N型外延襯底上形成P柱；另外一種是在深溝槽刻蝕加P柱填充的方式形成。

深溝槽外延填充是超級結項目中的關鍵步驟。交替的P型半導體薄層與N型半導體薄層的形成工藝中，P型半導體薄層是采用深溝槽填充式工藝形成，即先在N型外延層上開出深溝槽，之后通過硅填充的工藝在深溝槽中填入P型硅。在溝槽填充工藝研發過程中，需要對溝槽的形貌，填充狀態進行表征。在N型外延襯底的溝槽里填充P型外延，溝槽填充完成后需要對其進行顯結處理才能分辨出N型外延和P型外延的界限，然后再對其做分析。(本發明涉及到的顯結液為N型顯結液，成分：氫氟酸:硝酸:冰醋酸＝1:20:5)。

由于N型外延襯底及填充的P型外延層載流子摻雜濃度較低(10E15數量級)，且填充完成后沒有低阻的導電介質，所以顯結的效果不明顯(如圖1及圖2所示)，僅能區分出P/N的大致區域，不能顯出清晰的界限，因此也不能對其進行量化表征(溝槽CD，深度，角度等參數)。這種顯結效果在溝槽填充失效時，對失效區域的溝槽形貌分析帶來不便，從而也不能高效準確地找出填充失效的原因。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種超級結深溝槽填充方法，能提高PN結的染結效果。

為解決上述問題，本發明所述的超級結深溝槽填充方法，在N型外延層與P型外延層之間，形成一層含碳的外延層；所述含碳的外延層，其含碳的濃度為漸變濃度。

進一步地，所述的含碳的外延層，是在N型外延層上的深溝槽形成之后，淀積一層含碳的外延層，然后再填充滿P型外延。

進一步地，所述的含碳的外延層，其含碳的濃度是靠近N型外延的一側的濃度高，越靠近P型外延則濃度越低，直至接觸到P型外延時含碳濃度為零。

進一步地，所述的含碳的外延層，其含碳濃度為不高于10E21原子/立方厘米，含碳的外延層的厚度為

進一步地，所述的含碳的外延層為高導電的外延層。

進一步地，在進行顯結處理時，顯結液與N型外延發生電化學反應，電子沿高導電能力的含碳的外延層流動，加速了N型區域的反應，同時電子不會進入到P型區域，從而使P型區域被保護不被腐蝕，從而形成了明顯的P/N界限。

附圖說明