[发明专利]超级结半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超级结半导体器件，本发明还涉及该超级结半导体器件制造方法。

背景技术

超级结MOSFET采用新的耐压层结构，利用一系列的交替排列的P型半导体薄层和N型半导体薄层来在截止状态下在较低电压下就将所述P型半导体薄层和N型半导体薄层耗尽，实现电荷相互补偿，从而使P型半导体薄层和N型半导体薄层在高掺杂浓度下能实现高的击穿电压，从而同时获得低导通电阻和高击穿电压，打破传统功率MOSFET理论极限。超级结半导体器件的结构和制造方法可分为两大类，第一类是利用多次光刻、外延成长和注入工艺来获得交替的P型掺杂区和N型掺杂区；第二类是在N型硅外延层上开沟槽，往该沟槽中填入P型多晶硅，或倾斜注入P型杂质，或填入P型外延层。上述第一类制造方法不仅工艺复杂，实现难度大，而且成本很高。第二类工艺中，利用P型外延层填满沟槽的方法虽然工艺难度较大，但由于其拥有成本低的特点，很有应用前景。

以上方法中，不论那一类，在交替的P型半导体薄层和N型半导体薄层形成后，还有后续长时间的高温工艺，如栅氧生成工艺、推阱工艺、源漏注入后的高温退火工艺和BPSG回流工艺，这些工艺会使P型半导体薄层如P型外延层中的B扩散到N型半导体薄层中，从而将所述N型半导体薄层中部分N型载流子中和掉，使所述超级结半导体器件的比导通电阻提高。为了减少这种效应，一种方法是将推阱工艺提到P型半导体薄层形成之前进行，但一方面该方法只能在部分工艺中实现；另一方面，即使不考虑所述推阱工艺，其它的热过程工艺如栅氧生成工艺，源漏注入后的高温退火工艺和BPSG回流工艺对B扩散的作用也不小；特别是，在所述超级结半导体器件工艺被用于中压如源漏击穿电压(BVDS)为200V及其之下时，由于每个薄层的厚度在减少，这一效应的影响就越不可以不考虑。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超级结半导体器件的制造方法，能抑制超级结半导体器件中的P型半导体薄层的P型杂质在后续热过程中扩散到N型半导体薄层中，减少N型半导体薄层被补偿的N型载流子数，从而减少器件的比抵抗电阻，提高器件的性能；本发明还提供一种超级结半导体器件。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种超级结半导体器件的制造方法，形成所述超级结半导体器件的交替型P型半导体薄层和N型半导体薄层时包括如下步骤：

步骤一、在一N+硅基片上生长一层N型硅外延层，在所述N型硅外延层上生长一介质膜，利用光刻和刻蚀工艺形成沟槽。

步骤二、在所述沟槽侧壁淀积一层含碳硅层，所述含碳硅层能为N型、或P型、或本征型。

步骤三、在所述沟槽中淀积一P型半导体薄层填满所述沟槽，所述P型半导体薄层能为一P型硅层、或一P型硅层加一介质层、或一P型硅层加一不掺杂硅层。所述P型硅层能为P型单晶硅、或P型多晶硅、或P型不定型硅。所述P型单晶硅的生长温度能为650℃到1200℃。所述P型多晶硅的生长温度能为580℃到650℃。所述P型不定型硅的生长温度能为510℃到579℃。

步骤四、利用回刻或化学机械研磨将所述N型外延层表面的所述P型半导体薄层、所述含碳硅层以及所述介质膜去除。

本发明提供的一种超级结半导体器件，包含交替型P型半导体薄层和N型半导体薄层，在所述P型半导体薄层和所述N型半导体薄层之间含有一层含碳硅层。

本发明提供的另一种超级结半导体器件的制造方法，形成所述超级结半导体器件的交替型P型半导体薄层和N型半导体薄层时包括如下步骤：

步骤一、在一N+硅基片上生长一层N型硅外延层，在所述N型硅外延层上生长一介质膜，利用光刻和刻蚀工艺形成沟槽。

步骤二、在所述沟槽侧壁通过扩散工艺形成一层碳薄层。

步骤三、在所述沟槽中淀积一P型半导体薄层填满所述沟槽，所述P型半导体薄层能为一P型硅层、或一P型硅层加一介质层、或一P型硅层加一不掺杂硅层。所述P型硅层能为P型单晶硅、或P型多晶硅、或P型不定型硅。所述P型单晶硅的生长温度能为650℃到1200℃。所述P型多晶硅的生长温度能为580℃到650℃。所述P型不定型硅的生长温度能为510℃到579℃。

步骤四、利用回刻或化学机械研磨将所述N型外延层表面的所述P型半导体薄层以及所述介质膜去除。

本发明提供的另一种超级结半导体器件，包含交替型P型半导体薄层和N型半导体薄层，在所述P型半导体薄层和所述N型半导体薄层之间含有一层碳薄层。