本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路的制造方法，特別是涉及一種平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法。

背景技術(shù)：

超級(jí)結(jié)為由形成于半導(dǎo)體襯底中的交替排列的P型薄層也稱P型柱(Pillar)和N型薄層也稱N型柱組成，利用P型薄層和N型薄層完成匹配形成的耗盡層來提升反向耐壓同時(shí)保持較小的導(dǎo)通電阻。

由于一般超級(jí)結(jié)產(chǎn)品均在600V左右，所以一般都需要采用終端結(jié)構(gòu)，終端結(jié)構(gòu)中終端的場(chǎng)氧化層(FOX)技術(shù)使用的較多。多晶硅柵(Gate Poly)需要爬上FOX后再通過柵極總線(Gate bus)連接到柵極襯墊(Gate Pad)，柵極總線一般采用和多晶硅柵同時(shí)形成的多晶硅總線。場(chǎng)氧化層位于終端區(qū)中，被場(chǎng)氧化層圍繞的區(qū)域即為有源區(qū)，超級(jí)結(jié)器件會(huì)形成于有源區(qū)中。故在場(chǎng)氧化層形成后需要對(duì)場(chǎng)氧化層進(jìn)行光刻刻蝕，現(xiàn)有工藝中都使用干法或者干法+濕法工藝組合的方式來刻蝕FOX，現(xiàn)有刻蝕場(chǎng)氧化層的方法容易在有源區(qū)邊界處形成隆起結(jié)構(gòu)(bump)，最后會(huì)容易導(dǎo)致多晶硅在此處斷裂從而失效以及即使沒有斷裂也會(huì)使器件的可靠性降低，所以現(xiàn)有方法容易形成良率和可靠性問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法，能提高器件的良率和可靠性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟：

步驟一、在半導(dǎo)體襯底表面形成由P型薄層和N型薄層交替排列組成的超級(jí)結(jié)。

步驟二、在形成有所述超級(jí)結(jié)的所述半導(dǎo)體襯底表面形成場(chǎng)氧化層。

步驟三、進(jìn)行氬離子注入將氬注入到所述場(chǎng)氧化層中。

步驟四、采用有源區(qū)的光罩形成定義有所述有源區(qū)的光刻膠圖形。

步驟五、以所述光刻膠圖形為掩模對(duì)所述場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕，該刻蝕僅采用濕法刻蝕；由所述濕法刻蝕后的所述場(chǎng)氧化層圍繞形成所述有源區(qū)；所述濕法刻蝕使所述場(chǎng)氧化層在所述有源區(qū)邊界處形成平緩的傾斜側(cè)面。

步驟六、去除所述光刻膠圖形，采用形成犧牲氧化層并濕法去除的方法對(duì)所述半導(dǎo)體襯底表面進(jìn)行處理。

步驟七、生長柵氧化層和多晶硅層，所述多晶硅層形成于所述有源區(qū)的所述柵氧化層表面并沿著所述場(chǎng)氧化層的傾斜側(cè)面爬坡并延伸到所述場(chǎng)氧化層上。

結(jié)合步驟三中的氬離子注入和步驟五的濕法刻蝕使所述多晶硅層在所述場(chǎng)氧化層的傾斜側(cè)面爬坡延伸時(shí)不形成隆起結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中所述場(chǎng)氧化層的厚度為0.2μm～3μm。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟三中所述氬離子注入的注入能量為80kev，注入劑量為5E13cm^-2。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，通過所述述濕法刻蝕控制使所述場(chǎng)氧化層的傾斜側(cè)面的坡角為10°～60°。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，通過所述述濕法刻蝕控制使所述場(chǎng)氧化層的傾斜側(cè)面的坡角為25°。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟六中形成所述犧牲氧化層的溫度小于等于1175攝氏度。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一包括如下分步驟：

步驟11、提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成有N型外延層。

步驟12、采用光刻刻蝕工藝在所述N型外延層中形成多個(gè)溝槽。

步驟13、采用外延生長中在所述溝槽中填充P型外延層。

由填充于溝槽中的P型外延層組成P型薄層，由各所述P型薄層之間的N型外延層組成N型薄層；所述P型薄層和所述N型薄層交替排列組成所述超級(jí)結(jié)。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底，所述P型外延層為P型硅外延層，所述N型外延層為N型硅外延層。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟七之后還包括步驟：

采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述多晶硅層進(jìn)行刻蝕同時(shí)形成多晶硅柵和多晶硅延伸結(jié)構(gòu)；所述多晶硅柵位于所述有源區(qū)中的所述N型薄層頂部并沿著所述N型薄層的長度方向延伸；所述多晶硅延伸結(jié)構(gòu)位于所述場(chǎng)氧化層頂部，所述多晶硅柵延伸到所述有源區(qū)邊緣后爬過所述場(chǎng)氧化層的傾斜側(cè)面和所述多晶硅延伸結(jié)構(gòu)相連接。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述多晶硅延伸結(jié)構(gòu)組成多晶硅總線，所述有源區(qū)中的各所述多晶硅柵都和所述多晶硅總線連接，所述多晶硅總線連接到柵極襯墊。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，：平面柵超級(jí)結(jié)器件為MOSFET器件，在所述超級(jí)結(jié)形成后還包括在所述有源區(qū)中的所述超級(jí)結(jié)的各所述P型薄層的頂部形成P型體區(qū)的步驟，所述P型體區(qū)還延伸到相鄰的所述N型薄層中。

在所述多晶硅柵形成后還包括進(jìn)行N+注入形成源區(qū)的步驟，所述源區(qū)位于各所述P型體區(qū)表面且和對(duì)應(yīng)的所述多晶硅柵的側(cè)面自對(duì)準(zhǔn)。

所述半導(dǎo)體襯底為N型摻雜，漏區(qū)形成于所述半導(dǎo)體襯底背面。

進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟七中采用熱氧化工藝形成所述柵氧化層。

本發(fā)明平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法中對(duì)場(chǎng)氧化層的刻蝕工藝進(jìn)行了特別的設(shè)定，通過在光刻刻蝕之前在場(chǎng)氧化層中進(jìn)行氬離子注入，能改變場(chǎng)氧化層的微觀結(jié)構(gòu)，從而能在使用濕法刻蝕工藝對(duì)場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕時(shí)在有源區(qū)的邊界形成不同的較緩角度的平緩的傾斜側(cè)面，場(chǎng)氧化層側(cè)面處的厚度不出現(xiàn)大的突變，從而保證在犧牲氧化層去除后，柵氧化層生長時(shí)在有源區(qū)的邊界處不出現(xiàn)氧化層的凹坑，從而使得后續(xù)多晶硅層形成后多晶硅層在場(chǎng)氧化層的傾斜側(cè)面爬坡延伸時(shí)不形成隆起結(jié)構(gòu)，這樣也就消除了現(xiàn)有工藝中采用干法或干法加濕法刻蝕工藝時(shí)場(chǎng)氧化層的側(cè)面容易出現(xiàn)突變并最后使得多晶硅層在爬坡時(shí)會(huì)形成隆起結(jié)構(gòu)的缺陷，也就消除隆起結(jié)構(gòu)的存在容易造成多晶硅柵在爬坡處容易斷裂從而造成器件失效的問題，從而能提高產(chǎn)品的良率；同時(shí)也消除了隆起結(jié)構(gòu)的存在使器件的可靠性降低的問題，從而能提高器件的可靠性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明：

圖1是現(xiàn)有平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法形成的器件在有源區(qū)邊界處的照片；

圖2是現(xiàn)有平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法形成的器件在長時(shí)間使用或加電壓力后失效時(shí)的照片；

圖3是圖1的隆起結(jié)構(gòu)的放大照片；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例方法的流程圖；

圖5A-圖5C是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例方法形成的器件在有源區(qū)邊界處的放大照片。

具體實(shí)施方式

如圖4所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法的流程圖，如圖5A至圖5C所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例平面柵超級(jí)結(jié)器件的制造方法包括如下步驟：

步驟一、如圖5A所示，在半導(dǎo)體襯底1表面形成由P型薄層3和N型薄層2交替排列組成的超級(jí)結(jié)。本發(fā)明實(shí)施例方法中，步驟一包括如下分步驟：

步驟11、提供一半導(dǎo)體襯底1，在所述半導(dǎo)體襯底1表面形成有N型外延層2。

步驟12、采用光刻刻蝕工藝在所述N型外延層2中形成多個(gè)溝槽。

步驟13、采用外延生長中在所述溝槽中填充P型外延層。

由填充于溝槽中的P型外延層組成P型薄層3，由各所述P型薄層3之間的N型外延層2組成N型薄層2；所述P型薄層3和所述N型薄層2交替排列組成所述超級(jí)結(jié)。

本發(fā)明實(shí)施例方法中，所述半導(dǎo)體襯底1為硅襯底，所述P型外延層為P型硅外延層，所述N型外延層2為N型硅外延層。

步驟二、如圖5A所示，在形成有所述超級(jí)結(jié)的所述半導(dǎo)體襯底1表面形成場(chǎng)氧化層4。較佳為，所述場(chǎng)氧化層4的厚度為0.2μm～3μm。

步驟三、如圖5A所示，進(jìn)行氬離子注入將氬注入到所述場(chǎng)氧化層4中。較佳為，所述氬離子注入的注入能量為80kev，注入劑量為5E13cm^-2。

步驟四、如圖5B所示，采用有源區(qū)的光罩形成定義有所述有源區(qū)的光刻膠圖形301；

步驟五、如圖5B所示，以所述光刻膠圖形301為掩模對(duì)所述場(chǎng)氧化層4進(jìn)行刻蝕，該刻蝕僅采用濕法刻蝕；由所述濕法刻蝕后的所述場(chǎng)氧化層4圍繞形成所述有源區(qū)；所述濕法刻蝕使所述場(chǎng)氧化層4在所述有源區(qū)邊界處形成平緩的傾斜側(cè)面，傾斜斜面如虛線框302所圈區(qū)域所示。本發(fā)明實(shí)施例方法中，通過所述述濕法刻蝕控制使所述場(chǎng)氧化層4的傾斜側(cè)面的坡角為10°～60°；較佳為，通過所述述濕法刻蝕控制使所述場(chǎng)氧化層4的傾斜側(cè)面的坡角為25°。

步驟六、如圖5B所示，去除所述光刻膠圖形301，采用形成犧牲氧化層并濕法去除的方法對(duì)所述半導(dǎo)體襯底1表面進(jìn)行處理。較佳為，形成所述犧牲氧化層的溫度小于等于1175攝氏度。

步驟七、如圖5C所示，生長柵氧化層和多晶硅層5，所述多晶硅層5形成于所述有源區(qū)的所述柵氧化層表面并沿著所述場(chǎng)氧化層4的傾斜側(cè)面爬坡并延伸到所述場(chǎng)氧化層4上。較佳為，采用熱氧化工藝形成所述柵氧化層。

結(jié)合步驟三中的氬離子注入和步驟五的濕法刻蝕使所述多晶硅層5在所述場(chǎng)氧化層4的傾斜側(cè)面爬坡延伸時(shí)不形成隆起結(jié)構(gòu)。

之后還包括步驟：

采用光刻刻蝕工藝對(duì)所述多晶硅層5進(jìn)行刻蝕同時(shí)形成多晶硅柵5和多晶硅延伸結(jié)構(gòu)；所述多晶硅柵5位于所述有源區(qū)中的所述N型薄層2頂部并沿著所述N型薄層2的長度方向延伸，圖5C中多晶硅柵也采用標(biāo)記5表示，多晶硅柵5是沿著所述N型薄層2的長度方向延伸，故在圖5C中不再顯示P型薄層3，而僅顯示N型薄層2，圖5B中同樣也僅顯示N型薄層2。所述多晶硅延伸結(jié)構(gòu)位于所述場(chǎng)氧化層4頂部，所述多晶硅柵5延伸到所述有源區(qū)邊緣后爬過所述場(chǎng)氧化層4的傾斜側(cè)面和所述多晶硅延伸結(jié)構(gòu)相連接。

所述多晶硅延伸結(jié)構(gòu)組成多晶硅總線，所述有源區(qū)中的各所述多晶硅柵5都和所述多晶硅總線連接，所述多晶硅總線連接到柵極襯墊。

平面柵超級(jí)結(jié)器件為MOSFET器件，在所述超級(jí)結(jié)形成后還包括在所述有源區(qū)中的所述超級(jí)結(jié)的各所述P型薄層3的頂部形成P型體區(qū)的步驟，所述P型體區(qū)還延伸到相鄰的所述N型薄層2中。

在所述多晶硅柵5形成后還包括進(jìn)行N+注入形成源區(qū)的步驟，所述源區(qū)位于各所述P型體區(qū)表面且和對(duì)應(yīng)的所述多晶硅柵5的側(cè)面自對(duì)準(zhǔn)。

所述半導(dǎo)體襯底1為N型摻雜，漏區(qū)形成于所述半導(dǎo)體襯底1背面。

如圖6所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法形成的器件在有源區(qū)邊界處的放大照片，圖6是作為圖3的比較圖來說明本發(fā)明實(shí)施例方法確實(shí)在器件在有源區(qū)邊界處未形成隆起結(jié)構(gòu)，比較圖3中的虛線圈203和圖6的虛線圈303所示區(qū)域可知，圖6的虛線圈303中并沒有圖3的虛線圈203中的隆起結(jié)構(gòu)，所以本發(fā)明實(shí)施例方法能消除隆起結(jié)構(gòu)的存在容易造成多晶硅柵5在爬坡處容易斷裂從而造成器件失效的問題，從而能提高產(chǎn)品的良率；同時(shí)也消除了隆起結(jié)構(gòu)的存在使器件的可靠性降低的問題，從而能提高器件的可靠性。

以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。