專利名稱：冷mos的溝槽填充方法以及冷mos的溝槽結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種冷MOS的溝槽填充方法以及一種冷MOS的溝槽結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
冷MOS (Cool M0S)，又名Super Junction MOSFET (超結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)，最先由成都電子科技大學(xué)陳星弼院士所發(fā)明，后轉(zhuǎn)讓給德國(guó)英飛凌公司。作為功率MOSFET領(lǐng)域里程碑的新型器件，Cool MOS打破了傳統(tǒng)功率MOSFET的理論極限，于1998 年問(wèn)世并很快走向市場(chǎng)。與普通高壓MOSFET相比，Cool MOS由于采用新的耐壓層結(jié)構(gòu)，利用了超結(jié)(Super Junction)的概念，在幾乎保持功率MOSFET所有優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，又有著極低的導(dǎo)通損耗，發(fā)熱量非常低，另外還能夠顯著減小芯片面積，于是就稱為Cool MOS0在此以600伏的功率晶體管為例，使用具有超結(jié)結(jié)構(gòu)的C00I MOS的導(dǎo)通電阻只有相同面積的傳統(tǒng)功率晶體管的 20%。而且其輸出電容、輸入電容也同步降低，器件的工作頻率特性得到了提高。一般來(lái)說(shuō)，超結(jié)結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)有兩種途徑，一種是使用多次注入、多層外延形成超結(jié)的方法；另一種是在深溝槽中擴(kuò)散形成超結(jié)的方法。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)使用多次注入、 多層外延形成超結(jié)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，這種方法通過(guò)在N型硅襯底100上逐層外延，在每一層N型外延層101 103上分別使用離子注入P型雜質(zhì)的方式相應(yīng)地逐層形成同一水平位置的P阱104 106。然后用爐管工藝作推進(jìn)，使N型外延層101 103中的P阱104 106的范圍擴(kuò)大開(kāi)來(lái)，同一水平位置的P阱104 106上下串聯(lián)起來(lái)形成一種“糖葫蘆”形狀，獲得Cool MOS的超結(jié)結(jié)構(gòu)。而圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)在深溝槽中擴(kuò)散形成超結(jié)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，這種方法通過(guò)在N型硅襯底200上刻蝕出深溝槽， 并用P型外延層201、202填充該深溝槽。之后用爐管工藝作推進(jìn)，在深溝槽外側(cè)形成P型擴(kuò)散區(qū)203，獲得Cool MOS的超結(jié)結(jié)構(gòu)。比較上述兩種方法，第一種使用多次注入、多層外延形成超結(jié)的方法不需要在半導(dǎo)體襯底上刻蝕并填充深溝槽，但是該方法需要多次使用外延工藝，成本非常高昂。第二種在深溝槽中擴(kuò)散形成超結(jié)的方法在深溝槽中使用外延工藝的難度很高，在用外延層填充深溝槽的過(guò)程中很容易在溝槽中留下一道縫隙沒(méi)有填滿，造成Cool MOS器件工作時(shí)發(fā)生漏電現(xiàn)象，從而降低器件的電學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種冷MOS的溝槽填充方法以及一種冷MOS的溝槽結(jié)構(gòu)，在不提高工藝復(fù)雜度的情況下能夠填充滿深溝槽，保持器件電學(xué)性能的穩(wěn)定。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種冷MOS的溝槽填充方法，包括步驟提供N型半導(dǎo)體襯底；在所述N型半導(dǎo)體襯底上刻蝕出深溝槽；
在所述深溝槽的內(nèi)壁上形成P型外延層，所述P型外延層中間留有一道縫隙；
將所述P型外延層中的P型雜質(zhì)擴(kuò)散到所述N型半導(dǎo)體襯底中，形成P型擴(kuò)散區(qū)；將所述深溝槽內(nèi)的P型外延層表面高溫氧化，由氧化物填充滿所述P型外延層中間的縫隙。可選地，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底?？蛇x地，所述深溝槽的深度為40 50 μ m,寬度為1. 5 2 μ m?？蛇x地，所述P型外延層是由硅烷和硼烷用外延的方法形成的?？蛇x地，所述P型外延層的厚度為1000A~5000A?？蛇x地，所述雜質(zhì)擴(kuò)散是采用爐管工藝作推進(jìn)來(lái)完成的?？蛇x地，所述氧化物為二氧化硅。可選地，所述高溫氧化包括干氧氧化和/或濕氧氧化。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種冷MOS的溝槽結(jié)構(gòu)，包括位于N型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的深溝槽，所述溝槽內(nèi)壁上形成有P型外延層，所述P型外延層中間留有一道縫隙，所述溝槽外側(cè)包圍有滲透到所述N型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P型擴(kuò)散區(qū)，所述P型外延層中間的縫隙被所述P 型外延層的氧化物填充滿?？蛇x地，所述P型外延層的厚度為1000A 5000A。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明在冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)的深溝槽的內(nèi)壁上生長(zhǎng)一層外延層之后，在外延層中間留有一道縫隙，然后通過(guò)高溫氧化的方法將外延層表面氧化，由氧化物填充滿深溝槽內(nèi)外延層之間的縫隙，從而不需要復(fù)雜的工藝就能獲得沒(méi)有縫隙的冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)，避免了工作時(shí)發(fā)生漏電，保持了器件電學(xué)性能的穩(wěn)定。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢(shì)將通過(guò)下面結(jié)合附圖和實(shí)施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)使用多次注入、多層外延形成超結(jié)的剖面示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中一個(gè)在深溝槽中擴(kuò)散形成超結(jié)的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的冷MOS的溝槽填充方法的流程圖；圖4至圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的冷MOS的溝槽填充過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。圖3為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的冷MOS的溝槽填充方法的流程圖。如圖所示，該方法可以起始于步驟S301。在步驟S301中，提供N型半導(dǎo)體襯底，該N型半導(dǎo)體襯底具體可以為N型硅襯底。在步驟S302中，在N型半導(dǎo)體襯底上刻蝕出深溝槽。圖4至圖7為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的冷MOS的溝槽填充過(guò)程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖4為在N型硅襯底400上刻蝕出深溝槽401的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該深溝槽401的深度例如可以為40 50 μ m,寬度可以為1. 5 2 μ m。在步驟S303中，在深溝槽的內(nèi)壁上形成P型外延層，該P(yáng)型外延層中間留有一道縫隙。圖5為在深溝槽401的內(nèi)壁上形成P型外延層402的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該P(yáng)型外延層402中間留有一道縫隙403。在本實(shí)施例中，該P(yáng)型外延層402是由硅烷和硼烷用外延的方法形成的，其厚度可以為1000A 5000A。在步驟S304中，將P型外延層中的P型雜質(zhì)擴(kuò)散到N型半導(dǎo)體襯底中，形成P型擴(kuò)散區(qū)。圖6為將P型外延層402中的P型雜質(zhì)擴(kuò)散到N型半導(dǎo)體襯底400中的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。該過(guò)程在N型半導(dǎo)體襯底400中滲透形成P型擴(kuò)散區(qū)404。在本實(shí)施例中，該雜質(zhì)擴(kuò)散過(guò)程可以是采用爐管工藝作推進(jìn)來(lái)完成的。在步驟S305中，將深溝槽內(nèi)的P型外延層表面高溫氧化，由氧化物填充滿P型外延層中間的縫隙。圖7為將深溝槽401內(nèi)的P型外延層402表面高溫氧化，由氧化物405填充滿P 型外延層402中間的縫隙403的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，也即由上述溝槽填充方法所最終獲得的冷MOS的溝槽結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，高溫氧化可以包括干氧氧化和/或濕氧氧化。由于高溫氧化的作用，氧化物405(例如二氧化硅)會(huì)消耗掉深溝槽401內(nèi)一定厚度的P型外延層 402，從而使得P型外延層402在深溝槽401內(nèi)的厚度變薄一些。本發(fā)明在冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)的深溝槽的內(nèi)壁上生長(zhǎng)一層外延層之后，在外延層中間留有一道縫隙，然后通過(guò)高溫氧化的方法將外延層表面氧化，由氧化物填充滿深溝槽內(nèi)外延層之間的縫隙，從而不需要復(fù)雜的工藝就能獲得沒(méi)有縫隙的冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)，避免了工作時(shí)發(fā)生漏電，保持了器件電學(xué)性能的穩(wěn)定。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種冷MOS的溝槽填充方法，包括步驟 提供N型半導(dǎo)體襯底；在所述N型半導(dǎo)體襯底上刻蝕出深溝槽；在所述深溝槽的內(nèi)壁上形成P型外延層，所述P型外延層中間留有一道縫隙； 將所述P型外延層中的P型雜質(zhì)擴(kuò)散到所述N型半導(dǎo)體襯底中，形成P型擴(kuò)散區(qū)； 將所述深溝槽內(nèi)的P型外延層表面高溫氧化，由氧化物填充滿所述P型外延層中間的縫隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述深溝槽的深度為40 50 μ m，寬度為 1. 5 2μπι。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述P型外延層是由硅烷和硼烷用外延的方法形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述P型外延層的厚度為 IOOOA 5000Α。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述雜質(zhì)擴(kuò)散是采用爐管工藝作推進(jìn)來(lái)完成的。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述氧化物為二氧化硅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的溝槽填充方法，其特征在于，所述高溫氧化包括干氧氧化和/或濕氧氧化。
9.一種冷MOS的溝槽結(jié)構(gòu)，包括位于N型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的深溝槽，其特征在于，所述溝槽內(nèi)壁上形成有P型外延層，所述P型外延層中間留有一道縫隙，所述溝槽外側(cè)包圍有滲透到所述N型半導(dǎo)體襯底內(nèi)的P型擴(kuò)散區(qū)，所述P型外延層中間的縫隙被所述P型外延層的氧化物填充滿。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的溝槽結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述P型外延層的厚度為 1000A 5000A。
全文摘要
本發(fā)明提供一種冷MOS的溝槽填充方法，包括步驟提供N型半導(dǎo)體襯底；在N型半導(dǎo)體襯底上刻蝕出深溝槽；在深溝槽的內(nèi)壁上形成P型外延層，P型外延層中間留有一道縫隙；將P型外延層中的P型雜質(zhì)擴(kuò)散到N型半導(dǎo)體襯底中，形成P型擴(kuò)散區(qū)；將深溝槽內(nèi)的P型外延層表面高溫氧化，由氧化物填充滿P型外延層中間的縫隙。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種冷MOS的溝槽結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)的深溝槽的內(nèi)壁上生長(zhǎng)一層外延層之后，在外延層中間留有一道縫隙，然后通過(guò)高溫氧化的方法將外延層表面氧化，由氧化物填充滿深溝槽內(nèi)外延層之間的縫隙，從而不需要復(fù)雜的工藝就能獲得沒(méi)有縫隙的冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)，避免了工作時(shí)發(fā)生漏電，保持了器件電學(xué)性能的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)H01L29/06GK102184860SQ20111008726
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2011年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月8日
發(fā)明者陳雪萌, 龔大衛(wèi) 申請(qǐng)人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司