[发明专利]超级结深沟槽填充方法

说明书

本发明公开了一种超级结深沟槽填充方法，在N型外延层与P型外延层之间，形成一层含碳的外延层；所述含碳的外延层，其含碳的浓度为渐变浓度，靠近N型外延的一侧的浓度高，越靠近P型外延则浓度越低，直至接触到P型外延时含碳浓度为零。通过上述方法处理后在进行显结时，显结液与N型外延发生电化学反应，电子沿高导电能力的含碳的外延层流动，加速了N型区域的反应，同时电子不会进入到P型区域，从而保护了P型区域被保护不被腐蚀，从而形成了明显的P/N界限，显结效果明显。

技术领域

本发明涉及半导体器件设计及制造领域，具体是指一种超级结深沟槽填充方法。

背景技术

超级结功率器件是一种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在双扩散金属氧化物半导体(DMOS)的基础上，通过引入超级结(Super Junction)结构，除了具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，还克服了DMOS的导通电阻随着击穿电压成2.5次方关系增加的缺点。目前超级结DMOS已广泛应用于面向个人电脑、笔记本电脑、上网本、手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机(液晶或等离子电视机)和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。

超级结器件采用新的耐压层结构即利用一系列的交替排列的P型和N型半导体薄层来在截止状态下在较低电压下就将由P型和N型半导体薄层组成的P型N型区耗尽,实现电荷相互补偿,从而使P型N型区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,打破传统功率器件理论极限。

目前超级结功率器件的制备工艺主要分成两大类，一种是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成P柱；另外一种是在深沟槽刻蚀加P柱填充的方式形成。

深沟槽外延填充是超级结项目中的关键步骤。交替的P型半导体薄层与N型半导体薄层的形成工艺中，P型半导体薄层是采用深沟槽填充式工艺形成，即先在N型外延层上开出深沟槽，之后通过硅填充的工艺在深沟槽中填入P型硅。在沟槽填充工艺研发过程中，需要对沟槽的形貌，填充状态进行表征。在N型外延衬底的沟槽里填充P型外延，沟槽填充完成后需要对其进行显结处理才能分辨出N型外延和P型外延的界限，然后再对其做分析。(本发明涉及到的显结液为N型显结液，成分：氢氟酸:硝酸:冰醋酸＝1:20:5)。

由于N型外延衬底及填充的P型外延层载流子掺杂浓度较低(10E15数量级)，且填充完成后没有低阻的导电介质，所以显结的效果不明显(如图1及图2所示)，仅能区分出P/N的大致区域，不能显出清晰的界限，因此也不能对其进行量化表征(沟槽CD，深度，角度等参数)。这种显结效果在沟槽填充失效时，对失效区域的沟槽形貌分析带来不便，从而也不能高效准确地找出填充失效的原因。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种超级结深沟槽填充方法，能提高PN结的染结效果。

为解决上述问题，本发明所述的超级结深沟槽填充方法，在N型外延层与P型外延层之间，形成一层含碳的外延层；所述含碳的外延层，其含碳的浓度为渐变浓度。

进一步地，所述的含碳的外延层，是在N型外延层上的深沟槽形成之后，淀积一层含碳的外延层，然后再填充满P型外延。

进一步地，所述的含碳的外延层，其含碳的浓度是靠近N型外延的一侧的浓度高，越靠近P型外延则浓度越低，直至接触到P型外延时含碳浓度为零。

进一步地，所述的含碳的外延层，其含碳浓度为不高于10E21原子/立方厘米，含碳的外延层的厚度为

进一步地，所述的含碳的外延层为高导电的外延层。

进一步地，在进行显结处理时，显结液与N型外延发生电化学反应，电子沿高导电能力的含碳的外延层流动，加速了N型区域的反应，同时电子不会进入到P型区域，从而使P型区域被保护不被腐蚀，从而形成了明显的P/N界限。

附图说明