專利名稱：一種深溝槽超級pn結(jié)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù),尤其涉及ー種深溝槽超級PN結(jié)(Super Junction)的制造技木。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，用來提高功率MOS性能的超級PN結(jié)(Super Junction)技術(shù)在高壓領(lǐng)域的作用非常顯著。傳統(tǒng)的超級PN結(jié)的制造エ藝中主要是采用深槽刻蝕、外延填充、硅CMP平坦化的方法來實現(xiàn)。具體地，傳統(tǒng)技術(shù)中形成超級PN結(jié)的方法，包括以下步驟
步驟I :在N+襯底硅片上沉積單ー的厚外延層(N型)；
步驟2 :在該外延層中形成深溝槽，具體地，先生長熱氧化層，然后沉積氮化硅層，再沉積等離子體增強氧化層，通過刻蝕以上三層直至硅襯底，然后去膠，并以所述三種膜作為硬掩?？涛g成深溝槽，然后濕法去除氮化硅表面剰余的等離子體增強氧化層；
步驟3 :在深溝槽中填充外延硅(P型)形成超級PN結(jié)；
步驟4 :通過CMP法研磨到硅表面達到平坦化。然而，在所述利用CMP的技術(shù)中，因為一般生產(chǎn)線的CMP設(shè)備都用在后道，與加工超級PN結(jié)的設(shè)備不能混用，因此，利用CMP平坦化制造超級PN結(jié)方法エ藝必須采用專用CMP設(shè)備而導(dǎo)致エ藝控制難度大，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題，g在提供一種能夠與常規(guī)エ藝兼容、且エ藝簡單、效率高的超級PN結(jié)(Super Junction)的形成方法。本發(fā)明的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，包括
在襯底上沉積外延層的沉積步驟；
在所述外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟；
在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；
對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的規(guī)定高度的填充步驟；
利用刻蝕氣體刻蝕所述外延材料、所述第一介質(zhì)層和所述第二介質(zhì)層直至第一介質(zhì)層和所述外延材料的界面處的刻蝕步驟；
去除所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層以實現(xiàn)所述外延材料的平坦化的去除步驟。利用所述發(fā)明，替代現(xiàn)有技術(shù)中采用的CMP，而采用填充外延材料以及刻蝕，而且外延材料的填充與刻蝕連續(xù)完成，因此，能夠有效解決利用CMP進行平坦化所帶來的エ藝復(fù)雜、控制難度大，成本高的技術(shù)問題。優(yōu)選地，在所述填充步驟之后不中斷エ藝的情況下，通入刻蝕氣體。優(yōu)選地，在所述刻蝕步驟中，作為刻蝕氣體，采用鹵素氫化氣體。
優(yōu)選地，在高溫下利用所述鹵素氫化氣體刻蝕外延材料、所述第一介質(zhì)層和所述第二介質(zhì)層的高選擇比對表面裸露的所述外延材料進行刻蝕。優(yōu)選地，在所述填充步驟中，所述規(guī)定高度為O. 5μπι以上。優(yōu)選地，在所述去除步驟中采用濕法去除各介質(zhì)層。優(yōu)選地，所述第一介質(zhì)的厚度形成為大于100Α，所述第二介質(zhì)的厚度形成為大于300Α。優(yōu)選地，在所述填充步驟中，所述外延材料的最低點超過所述第一介質(zhì)與所述外延材料的界面。優(yōu)選地，所述鹵素氫化物氣體是HCL、HF、HBr、HI中的任意ー種氣體。
優(yōu)選地，所述第一介質(zhì)是氧化物，所述第二介質(zhì)是氮化物，所述外延材料是Si。利用本發(fā)明，由于直接在外延設(shè)備中通入高溫鹵素氫化物氣體，故能夠直接在外延設(shè)備中進行外延Si和介質(zhì)的刻蝕。由此，本發(fā)明能夠采用與現(xiàn)有的エ藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，具有エ藝簡單且成本低、效率高、無需專用的設(shè)備的優(yōu)勢，并且能夠有效避免利用CMP導(dǎo)致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。


圖I是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的整體流程圖。圖2是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。圖3是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。圖4是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的ー些，g在提供對本發(fā)明的基本了解。并不g在確認本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進ー步的詳細描述。以下，參照圖I 圖4，對本發(fā)明ー實施方式的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法進行說明。圖I是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的整體流程圖。首先，如圖I所示，本發(fā)明的超級PN結(jié)形成方法主要包括
步驟I :在襯底上沉積外延層的沉積步驟。步驟2 :在外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟。步驟3 :在外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟。步驟4 :對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的規(guī)定高度的填充步驟。步驟5 :利用刻蝕氣體刻蝕外延材料、第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層直至第一介質(zhì)層和外延材料的界面處的刻蝕步驟。步驟6 :去除第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。圖2 4是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。
下面對于上述的步驟I 6，參照圖2 4進行具體說明。如圖2 圖4所示，本發(fā)明ー實施方式的深槽超級PN結(jié)的形成方法主要具備下述步驟
步驟I:在襯底上沉積外延層101。步驟2 :在所述外延層101上依次形成第一介質(zhì)層201、第二介質(zhì)層301。步驟3 :在所述外延層101形成深溝槽401。步驟4 :對所述深溝槽401填充外延材料501以充滿整個深溝槽401并且超過第ニ介質(zhì)層301的規(guī)定高度。
步驟5 :在不中斷エ藝的高溫情況下，通入鹵素氫化物氣體，利用高溫鹵素氫化氣體刻蝕所述外延材料501、所述第一介質(zhì)層201和所述第二介質(zhì)層301，回刻直至第一介質(zhì)層201和外延材料501的界面處。步驟6 :去除所述第一介質(zhì)層201、第二介質(zhì)層301以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去
除步驟。在所述步驟4中，對所述深溝槽401填充外延材料501以充滿整個深溝槽401并且較佳地是所述外延材料501比第二介質(zhì)層301高O. 5 μ m以上。在所述步驟5中，利用高溫鹵素氫化氣體刻蝕外延材料501、所述第一介質(zhì)層201和所述第二介質(zhì)層301的高選擇比對表面裸露的外延材料進行刻蝕。而且，利用高溫鹵素氫化氣體進行刻蝕的步驟5與填充外延材料501的步驟4連續(xù)進行，即，直接在進行外延填充的外延設(shè)備中通入鹵素氫化物氣體來完成刻蝕。這里，所述鹵素氫化物氣體較佳地是采用HCL氣體，當然也可以采用HF氣體、HBr氣體、或HI氣體。在所述步驟6中，較佳地，可采用濕法去除各介質(zhì)層。另外，所述第一介質(zhì)201是氧化物，所述第二介質(zhì)301是氮化物。較佳地，所述第一介質(zhì)201的厚度形成大于100A,所述第二介質(zhì)301的厚度形成大于300A。所述外延材料最常用的是Si。利用所述發(fā)明，由于直接在外延設(shè)備中通入高溫鹵素氫化物氣體，因此，能夠采用與現(xiàn)有的エ藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，エ藝簡單、效率高、無需專用的設(shè)備，大大降低了エ藝成本，井能夠有效避免利用CMP導(dǎo)致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。以上例子主要說明了本發(fā)明的超級PN結(jié)的形成方法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，包括在襯底上沉積外延層的沉積步驟；在所述外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟；在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的規(guī)定高度的填充步驟；利用刻蝕氣體刻蝕所述外延材料、所述第一介質(zhì)層和所述第二介質(zhì)層直至第一介質(zhì)層和所述外延材料的界面處的刻蝕步驟；去除所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層以實現(xiàn)所述外延材料的平坦化的去除步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，在所述填充步驟之后不中斷エ藝的情況下，通入刻蝕氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，在所述刻蝕步驟中，作為刻蝕氣體，采用鹵素氫化氣體。
4.如權(quán)利要求3所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，在高溫下利用所述鹵素氫化氣體刻蝕外延材料、所述第一介質(zhì)層和所述第二介質(zhì)層的高選擇比對表面裸露的所述外延材料進行刻蝕。
5.如權(quán)利要求I所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在干，在所述填充步驟中，所述規(guī)定高度為O. 5μπι以上。
6.如權(quán)利要求I所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，在所述去除步驟中采用濕法去除各介質(zhì)層。
7.如權(quán)利要求I所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在干，所述第一介質(zhì)的厚度形成為大于100Α,所述第二介質(zhì)的厚度形成為大于300Α。
8.如權(quán)利要求I所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，在所述填充步驟中，所述外延材料的最低點超過所述第一介質(zhì)與所述外延材料的界面。
9.如權(quán)利要求3所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，所述鹵素氫化物氣體是HCL、HF、HBr, HI中的任意ー種氣體。
10.如權(quán)利要求I 9任意一項所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，所述第一介質(zhì)是氧化物，所述第二介質(zhì)是氮化物，所述外延材料是Si。
全文摘要
本發(fā)明涉及深溝槽超級PN結(jié)的形成方法。該方法包括在襯底上沉積外延層的沉積步驟；在外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟；在外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；對深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的規(guī)定高度的填充步驟；利用刻蝕氣體刻蝕外延材料、第一介質(zhì)層和第二介質(zhì)層直至第一介質(zhì)層和外延材料的界面處的刻蝕步驟；去除第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。利用本發(fā)明，能夠使用與現(xiàn)有的工藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，具有工藝簡單、效率高、工藝成本低的優(yōu)點，并能夠有效避免利用CMP導(dǎo)致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。
文檔編號H01L21/306GK102820212SQ20111015178
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者吳宗憲, 王根毅, 袁雷兵, 吳芃芃 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司