溝槽型超級結(jié)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種溝槽型超級結(jié)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級結(jié)為由形成于半導(dǎo)體襯底中的交替排列的P型薄層和N型薄層組成，利用P型薄層和N型薄層完成匹配形成的耗盡層來支持反向耐壓?，F(xiàn)有超級結(jié)的制造方法中包括溝槽型超級結(jié)的制造方法，這種方法是通過溝槽工藝制作超級結(jié)器件，需要先在半導(dǎo)體襯底如硅襯底表面的N型摻雜外延層上刻蝕一定深度和寬度的溝槽，然后利用外延填充(ERIFilling)的方式在刻出的溝槽上填充P型摻雜的硅外延。在溝槽的刻蝕中，同一半導(dǎo)體襯底晶圓中的不同區(qū)域的溝槽的形貌并不完全相同，而超級結(jié)器件的反向擊穿電壓受溝槽的形貌影響非常大，使得同一晶圓上的超級結(jié)器件的反向擊穿電壓的均勻性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種溝槽型超級結(jié)的制造方法，能提高同一晶圓上的超級結(jié)器件的反向擊穿電壓的面內(nèi)均勻性，以及能保證同一晶圓上的超級結(jié)器件的反向擊穿電壓的面內(nèi)均勻性較好的條件下使超級結(jié)器的反向擊穿電壓提高。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的溝槽型超級結(jié)的制造方法包括如下步驟:
[0005]步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底晶圓，在所述半導(dǎo)體襯底晶圓表面形成有第一導(dǎo)電類型外延層。
[0006]步驟二、采用光刻工藝定義出溝槽形成區(qū)域并將所述溝槽形成區(qū)域打開;后續(xù)形成的各溝槽的頂部寬度由所述光刻工藝設(shè)定且所述光刻工藝將各所述溝槽的頂部寬度的大小設(shè)定為相同。
[0007]步驟三、對打開后的所述溝槽形成區(qū)域的所述第一導(dǎo)電類型外延層進(jìn)行刻蝕形成所述溝槽。
[0008]刻蝕后，位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的中間區(qū)域所述溝槽的側(cè)面比位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的邊緣區(qū)域所述溝槽的側(cè)面更傾斜，位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的中間區(qū)域所述溝槽的的底部寬度小于位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的邊緣區(qū)域所述溝槽的底部寬度，位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的中間區(qū)域所述溝槽的沿寬度方向的斷面面積小于位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的邊緣區(qū)域所述溝槽的沿寬度方向的斷面面積。
[0009]步驟四、采用外延生長中在所述溝槽中填充第二導(dǎo)電類型外延層，由填充于所述溝槽中的所述第二導(dǎo)電類型外延層組成第二導(dǎo)電類型薄層，由各所述溝槽之間的所述第一導(dǎo)電類型外延層組成第一導(dǎo)電類型薄層，由所述第一導(dǎo)電類型薄層和所述第二導(dǎo)電類型薄層交替排列組成超級結(jié)。
[0010]各所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度根據(jù)所述溝槽的位置進(jìn)行設(shè)定，設(shè)定方法為:
[0011]結(jié)合所述半導(dǎo)體襯底晶圓的中間區(qū)域的所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度和反向擊穿電壓的第一關(guān)系曲線對位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的中間區(qū)域的所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度進(jìn)行設(shè)置，使位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的中間區(qū)域的超級結(jié)的反向擊穿電壓向第一關(guān)系曲線中的最大值趨近。
[0012]結(jié)合所述半導(dǎo)體襯底晶圓的邊緣區(qū)域的所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度和反向擊穿電壓的第二關(guān)系曲線對位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的邊緣區(qū)域的所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度進(jìn)行設(shè)置，使位于所述半導(dǎo)體襯底晶圓的邊緣區(qū)域的超級結(jié)的反向擊穿電壓向第二關(guān)系曲線中的最大值趨近。
[0013]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底晶圓為硅襯底晶圓，所述第一導(dǎo)電類型外延層為第一導(dǎo)電類型硅外延層，所述第二導(dǎo)電類型外延層為第二導(dǎo)電類型硅外延層。
[0014]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二包括如下分步驟:
[0015]步驟21、在所述第一導(dǎo)電類型外延層表面形成硬質(zhì)掩模層。
[0016]步驟22、在所述硬質(zhì)掩模層表面涂布光刻膠，進(jìn)行光刻工藝將所述溝槽形成區(qū)域打開。
[0017]步驟23、以所述光刻膠為掩模對所述硬質(zhì)掩模層進(jìn)行刻蝕，該刻蝕工藝將所述溝槽形成區(qū)域的所述硬質(zhì)掩模層去除、所述溝槽外的所述硬質(zhì)掩模層保留。
[0018]步驟24、去除所述光刻膠，由所述硬質(zhì)掩模層將所述溝槽形成區(qū)域打開。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述硬質(zhì)掩模層由依次形成于所述第一導(dǎo)電類型外延層表面的第一氧化層、第二氮化硅層和第三氧化層疊加而成。
[0020]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一氧化層為熱氧化層，厚度為100埃米?2000埃米;所述第二氮化硅層的厚度為100埃米?1500埃米;所述第三氧化層的厚度為0.5微米?3微米。
[0021]進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜通過在位摻雜實現(xiàn)或者通過外延后離子注入摻雜實現(xiàn)。
[0022]進(jìn)一步的改進(jìn)是，通過在位摻雜調(diào)節(jié)各所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度時，通過調(diào)節(jié)通向摻雜區(qū)域的摻雜氣體流量調(diào)節(jié)摻雜區(qū)域的摻雜濃度。
[0023]進(jìn)一步的改進(jìn)是，通過外延后離子注入摻雜調(diào)節(jié)各所述溝槽中填充的所述第二導(dǎo)電類型外延層的摻雜濃度時，采用光刻定義出不同的摻雜區(qū)域，分別采用不同劑量的離子注入實現(xiàn)對各摻雜區(qū)域的摻雜濃度的調(diào)節(jié)。
[0024]進(jìn)一步的改進(jìn)是，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型;所述半導(dǎo)體襯底晶圓為N型重?fù)诫s。
[0025]進(jìn)一步的改進(jìn)是，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。
[0026]本發(fā)明針對采用相同尺寸的圖形定義晶圓的中間區(qū)域和邊緣區(qū)域的溝槽圖形之后，在溝槽刻蝕后會使中間區(qū)域和邊緣區(qū)域的溝槽的斷面結(jié)構(gòu)不同的特點，由于斷面結(jié)構(gòu)不同的溝槽在填充外延層形成超級結(jié)后，超級結(jié)的摻雜濃度和反向擊穿電壓的關(guān)系曲線會有區(qū)別，本發(fā)明正是利用這種區(qū)別來根據(jù)中間區(qū)域和邊緣區(qū)域各自的超級結(jié)的摻雜濃度和反向擊穿電壓的關(guān)系曲線來分別設(shè)定中間區(qū)域和邊緣區(qū)域的溝槽中外延層的摻雜濃度，并使得中間區(qū)域和邊緣區(qū)域的超級結(jié)的反向擊穿電壓分別向各自關(guān)系曲線中的最大值趨近，從而能提高同一晶圓上的超級結(jié)器件的反向擊穿電壓的面內(nèi)均勻性，以及能保證同一晶圓上的超級結(jié)器件的反向擊穿電壓的面內(nèi)均勻性較好的條件下使超級結(jié)器的反向擊穿電壓提尚O
【附圖說明】
[0027]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0028]圖1A是現(xiàn)有溝槽型超級結(jié)的制造方法形成位于晶圓的邊緣區(qū)域超級結(jié)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖1B是現(xiàn)有溝槽型超級結(jié)的制造方法形成的位于晶圓的中間區(qū)域超級結(jié)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖2是現(xiàn)有溝槽型超級結(jié)的制造方法形成的位于晶圓的邊緣區(qū)域和中間區(qū)域的超級結(jié)反向擊穿電壓和摻雜濃度的關(guān)系曲線；
[0031]圖3是本發(fā)明實施例方法流程圖
[0032]圖4A是本發(fā)明實施例方法形成的位于晶圓的邊緣區(qū)域超級結(jié)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖4B是本發(fā)明實施例方法形成的位于晶圓的中間區(qū)域超級結(jié)的斷面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034]如圖1A所示，是現(xiàn)有溝槽型超級結(jié)的制造方法形成位于晶圓的邊緣區(qū)域超級結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；如圖1B所示，是現(xiàn)有溝槽型超級結(jié)的制造方法形成的位于晶圓的中間區(qū)域超級結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖;現(xiàn)有溝槽型超級結(jié)的制造方法包括如下步驟: