[发明专利]深沟槽型超级结器件的制造方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体技术，特别涉及一种深沟槽型超级结器件的制造方法。

背景技术

申请公布号为CN103035677A、申请公布日为2013年4月10日的中国发明专利申请 在其说明书的背景技术部分对于超级结MOSFET(金属-氧化物型场效应晶体管)进行了 简要介绍。超级结器件除了包含超级结MOSFET外，还包含超级结JFET(结型场效应晶 体管)、超级结肖特基二极管、超级结IGBT(绝缘栅双极晶体管)等，这些超级结器件 的共同点是都具有超级结结构。

请参阅图1，这是一种现有的超级结JFET的结构示意图，在n型外延层中具有交替 排列的p型立柱(pillar，也称为纵向区)和n型立柱。这种在硅材料中所具有的交替 排列的p型立柱和n型立柱就被称为超级结结构。

一种典型的超级结结构的制造工艺是在硅材料(例如n型外延层)刻蚀多个深沟槽 (deeptrench)，然后以p型硅填充这些沟槽而形成p型立柱。相邻两个p型立柱之 间的n型外延层就作为n型立柱，如图2所示。采用这种制造工艺形成超级结结构的超 级结器件被称为沟槽型超级结器件。

在利用深沟槽填充来制作一些反向击穿电压较高的器件时(例如900V器件)，经 常需要采用两次或多次深沟槽-外延工艺的结合，如图3所示。

该工艺能够更有效地利用现有工艺能力，做出更小pitch(更低RSP)或者更大BV 的超级结器件。但由于超级结器件一般选择背封层次为Poly+LTO(OX)的衬底(Sub) 进行作业。但是在深沟槽工艺中由于要利用湿法去除深沟槽刻蚀时使用的OXHM，背封 的LTO(低温氧化物)在第一次深沟槽制作过程中被全部去除(如图4所示)，导致在 2ndNEPI(第二层N外延)的高温生长过程中，衬底(Sub)中的As掺杂通过多晶硅(Poly) 外扩进入作业腔体，影响气体氛围，最终影响2ndNEPI掺杂形貌，导致2ndNEPI掺杂 偏离预期。但是由于应力问题，背部的LTO又不能太厚。该问题对利用多次深沟槽工艺 生产超级结器件形成了很大阻碍。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种深沟槽型超级结器件的制造方法，能解决现 有工艺在第二N型外延层的高温生长过程中衬底中的掺杂外扩的问题，改善深沟槽型超 级结器件反向击穿电压等电学特性。

为解决上述技术问题，本发明提供的深沟槽型超级结器件的制造方法，其包括以下 步骤：

一.在晶圆的第一N型外延层表面形成第一ONO介质层；

所述第一ONO介质层自上而下分别为第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅；

第一N型外延层下面为N型重掺杂衬底；

N型重掺杂衬底下面为低温氧化物；

低温氧化物下面为多晶硅层；

低温氧化物和多晶硅层为背封；

二.采用光刻工艺以光刻胶在第一ONO介质层上定义出第一层沟槽的图形，然后利 用干法刻蚀，将第一层沟槽处的第一ONO介质层刻开，之后去除光刻胶，利用第一ONO 介质层作为硬掩模进行第一层沟槽的刻蚀；

三.用湿法条件去除第一ONO介质层的第三氧化硅、第二氮化硅并保留其第一氧化 硅，然后在第一层沟槽内做第一p型立柱外延填充，然后CMP工艺去除晶圆表面成长的 Si，并利用湿法刻蚀去除剩余的第一ONO介质层的第一氧化硅，完成第一p型立柱制作；

四.在完成第一p型立柱的晶圆上，通过与第一p型立柱对准，制作对准标记；

五.在完成第一p型立柱及对准标记的晶圆上进行牺牲氧化，然后生长第二N型外 延层；

六.在第二N型外延层上淀积第二ONO介质层，所述第二ONO介质层自上而下分别 为第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅；

七.采用光刻工艺与所述对准标记对准，以光刻胶在第二ONO介质层上相应于第一 p型立柱的位置定义出第二层沟槽的图形，并利用干法刻蚀将第二层沟槽处的第二ONO 介质层刻开，之后去除光刻胶，利用第二ONO介质层作为硬掩模进行第二层沟槽的刻蚀， 第二层沟槽的底部到达第一p型立柱顶部；