[发明专利]超级结的制造方法

说明书

本发明公开了一种超级结的制造方法，包括步骤：步骤一、在具有第一导电类型的半导体衬底上形成多个侧面倾斜的沟槽，在沟槽的深度范围内的半导体衬底的掺杂浓度均匀；步骤二、在沟槽中填充具有第二导电类型的第一外延层；沟槽填充工艺设置为：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。本发明能采用侧面倾斜的沟槽且能通过沟槽填充工艺来补偿由于侧面倾斜的沟槽对电荷匹配的影响，从而能提高器件的击穿电压。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种超级结的制造方法。

背景技术

超级结为由形成于半导体衬底中的交替排列的P型薄层也称P型柱(Pillar)和N型薄层也称N型柱组成，采用了超级结的器件为超级结器件如超级结MOSFET。利用P型薄层和N型薄层电荷平衡的体内降低表面电场(Resurf)技术能提升器件的反向击穿电压的同时又保持较小的导通电阻。

超级结的PN间隔的Pillar结构是超级结的最大特点。现有制作PN间隔的pillar结构主要有两种方法，一种是通过多次外延以及离子注入的方法获得，另一种是通过深沟槽刻蚀以及外延(EPI)填充的方式来制作。后一种方法是通过沟槽工艺制作超级结器件，需要先在半导体衬底如硅衬底表面的N型掺杂外延层上刻蚀一定深度和宽度的沟槽，然后利用外延填充(EPI Filling)的方式在刻出的沟槽上填充P型掺杂的硅外延。

对于采用沟槽填充方法形成超级结，现有方法中通常采用侧面倾斜的沟槽，采用侧面倾斜的沟槽能降低沟槽刻蚀以及沟槽填充的难度并从而能降低工艺成本。但是和侧面垂直的沟槽相比，侧面倾斜的沟槽填充形成的超级结的不同深度上的电荷平衡会不同步，从而会导致电场强度沿沟槽的深度方向的分布曲线不佳。如图1所示，是现有沟槽侧面垂直的超级结的电场强度随沟槽深度的分布曲线101；如图2所示，是现有沟槽侧面倾斜的超级结的电场强度随沟槽深度的分布曲线102；可以看出，曲线101在沟槽的深度方向上电场强度分布均匀，而曲线102中在沟槽的深度方向上电场强度分布不均匀，所以曲线101的耐压能力更强。所以，侧面倾斜的沟槽虽然能带来工艺难度和工艺成本的降低，但是会使器件的耐压能力降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超级结的制造方法，能采用侧面倾斜的沟槽且能通过沟槽填充工艺来补偿由于侧面倾斜的沟槽对电荷匹配的影响，从而能提高器件的击穿电压。

为解决上述技术问题，本发明提供的超级结的制造方法包括如下步骤：

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。

进一步的改进是，所述半导体衬底为硅衬底。

进一步的改进是，所述第一外延层为硅外延层。

进一步的改进是，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。