[发明专利]超级结的制造方法

权利要求书

1.一种超级结的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供具有第一导电类型的半导体衬底，在所述半导体衬底上形成多个沟槽，在所述沟槽的深度范围内的所述半导体衬底的掺杂浓度均匀；

所述沟槽的侧面具有倾斜倾角且使从底部到顶部所述沟槽的宽度逐渐增加；

步骤二、采用外延生长工艺进行沟槽填充工艺并从而在所述沟槽中填充具有第二导电类型的第一外延层，由填充于所述沟槽中的所述第一外延层组成第二导电类型柱，由所述沟槽之间的所述半导体衬底组成第一导电类型柱，所述第一导电类型柱和所述第二导电类型柱交替排列组成超级结；

所述沟槽填充工艺设置为：

在外延生长过程中进行第二导电类型的在位掺杂，随着外延生长的时间增加，第二导电类型的在位掺杂的浓度逐渐减少，以补偿所述沟槽的宽度从底部到顶部逐渐增加对各纵向位置的第二导电类型掺杂总量的影响，从而改善各纵向位置处的所述第一导电类型柱和对应的所述第二导电类型柱之间的电荷匹配。

2.如权利要求1所述的超级结的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。

3.如权利要求2所述的超级结的制造方法，其特征在于：所述第一外延层为硅外延层。

4.如权利要求2所述的超级结的制造方法，其特征在于：在所述半导体衬底上还形成有第一导电类型掺杂的第二外延层，所述沟槽形成于所述第二外延层内。

5.如权利要求4所述的超级结的制造方法，其特征在于：所述第二外延层为硅外延层。

6.如权利要求5所述的超级结的制造方法，其特征在于：步骤二中，通过调节掺杂气体的流量来使第二导电类型的在位掺杂的浓度逐渐减少。

7.如权利要求6所述的超级结的制造方法，其特征在于：在整个所述沟槽填充工艺过程中，所述掺杂气体的流量线性逐渐减少。

8.如权利要求7所述的超级结的制造方法，其特征在于：第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；所述掺杂气体为P型掺杂气体；P型掺杂气体包括硼烷。

9.如权利要求7所述的超级结的制造方法，其特征在于：第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；所述掺杂气体为N型掺杂气体。

10.如权利要求1所述的超级结的制造方法，其特征在于：步骤一中，形成所述沟槽的分步骤包括：

在所述第二外延层上形成硬质掩膜层；

采用光刻工艺打开所述沟槽的形成区域；

依次刻蚀所述沟槽的形成区域中的所述硬质掩膜层和所述第二外延层形成所述沟槽。

11.如权利要求10所述的超级结的制造方法，其特征在于：步骤二中，所述硬质掩膜层保留，所述第一外延层选择性在所述硬质掩膜层之外的所述沟槽的底部表面和侧面生长。

12.如权利要求10所述的超级结的制造方法，其特征在于：所述硬质掩膜层的材料包括氧化层或氮化层。

13.如权利要求10所述的超级结的制造方法，其特征在于：在步骤二完成之后，还包括进行化学机械研磨工艺以将延伸到所述沟槽外的所述第一外延层去除。

14.如权利要求1所述的超级结的制造方法，其特征在于：所述沟槽的深度为数十微米，所述沟槽的顶部宽度为数微米，所述沟槽的侧面的倾斜倾角包括88.6°。

15.如权利要求1所述的超级结的制造方法，其特征在于：

所述第一导电类型柱的各纵向位置的掺杂浓度为数个e15cm^-3，所述第一导电类型柱的各纵向位置的掺杂总量为所述第一导电类型柱的宽度乘以掺杂浓度；

所述第二导电类型柱的各纵向位置的掺杂浓度为数个e15cm^-3且随深度减小逐渐减少，所述第二导电类型柱的各纵向位置的掺杂总量为所述第二导电类型柱的宽度乘以掺杂浓度；

所述第一导电类型柱的所述第二导电类型柱的各纵向位置的掺杂总量相同或者差异在要求值范围内。