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，具體來說，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 年問世并很快走向市場。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Cool MOS的導(dǎo)通電阻Rdson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。一般來說，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)大開來，同一水平位置的P阱104 106上下串聯(lián)起來形成一種“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程中很容易在溝槽中留下一道縫隙沒有填滿，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)；在所述深溝槽內(nèi)的P型外延層上形成N型外延層，所述N型外延層填充滿所述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。可選地，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)來完成的?？蛇x地，所述N型外延層是由硅烷和磷烷用外延的方法形成的。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N型外延層填充滿。可選地，所述P型外延層的厚度為1000A~5000A。可選地，所述深溝槽的深度為40 50 μ m,寬度為1. 5 2 μ m。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)壁上生長一層P型外延層之后，在P型外延層中間留有一道縫隙，然后再用外延的方法以N型外延層填充滿深溝槽內(nèi)P型外延層之間的縫隙，從而不需要復(fù)雜的工藝就能獲得沒有縫隙的冷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)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，基本達(dá)到同等的技術(shù)效果。


本發(fā)明的上述的以及其他的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(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)施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，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
4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)散過程可以是采用爐管工藝作推進(jìn)來完成的。在步驟S305中，在深溝槽內(nèi)的P型外延層上形成N型外延層，N型外延層填充滿P 型外延層中間的縫隙。圖7為在深溝槽401內(nèi)的P型外延層402上形成N型外延層405，由N型外延層 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，該N型外延層405是由硅烷和磷烷用外延的方法形成的，厚度需要完全填充滿P型外延層402中間的縫隙403。本發(fā)明在冷MOS超結(jié)結(jié)構(gòu)的深溝槽的內(nèi)壁上生長一層P型外延層之后，在P型外延層中間留有一道縫隙，然后再用外延的方法以N型外延層填充滿深溝槽內(nèi)P型外延層之間的縫隙，從而不需要復(fù)雜的工藝就能獲得沒有縫隙的冷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)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，基本達(dá)到同等的技術(shù)效果。本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(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)；在所述深溝槽內(nèi)的P型外延層上形成N型外延層，所述N型外延層填充滿所述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 1000Α 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N型外延層是由硅烷和磷烷用外延的方法形成的。
8.—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N型外延層填充滿。
9.根據(jù)權(quán)利要求8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 1000Α 5000Α。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的溝槽結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述深溝槽的深度為40 50 μ m，寬度為 1. 5 2μπι。
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)；在深溝槽內(nèi)的P型外延層上形成N型外延層，N型外延層填充滿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)壁上生長一層P型外延層之后，在P型外延層中間留有一道縫隙，然后再用外延的方法以N型外延層填充滿深溝槽內(nèi)P型外延層之間的縫隙，從而不需要復(fù)雜的工藝就能獲得沒有縫隙的冷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H01L29/06GK102184861SQ201110087268
公開日2011年9月14日 申請日期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) 申請人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司