超级结及其制造方法、超级结的深沟槽制造方法技术

技术编号:21144161 阅读:37 留言:0更新日期:2019-05-18 06:03
本发明专利技术提供一种超级结的及其制造方法、超级结的深沟槽制造方法,该超级结的深沟槽的制造方法,通过高分子聚合物气体对形成在衬底或者形成在衬底的外延层上的掩模层进行刻蚀形成硬掩模板,采用阶梯式递增的气体压力通过所述硬掩模板对所述衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀,以在衬底或者形成在衬底的外延层上形成深沟槽。本发明专利技术能够形成具有特征尺寸均匀性较好、深度均匀性较好和角度均匀性较好的深沟槽。

Super junction and its manufacturing method and deep groove manufacturing method of super junction

【技术实现步骤摘要】
超级结及其制造方法、超级结的深沟槽制造方法
本专利技术涉及半导体制造
,特别涉及一种超级结及其制造方法、超级结的深沟槽制造方法。
技术介绍
超级结(SuperJunction)是一种由一系列交替排列的P型半导体层和N型半导体层所构成的半导体结构。其中交替排列的P型半导体层也称为P型柱,N型半导体层也称为N型柱。通过深沟槽(DeepTrench)工艺制作超级结器件时,深沟槽的形貌至关重要。但是由于刻蚀工艺的限制,一般可获得的深沟槽形貌较差。在沟槽较浅时,影响较小,但是在沟槽宽度也即对应的特征尺寸(CD,CriticalDimension)较小时,影响较大。传统的超级结的深沟槽制造工艺步骤是:以硬掩模为基础,采用三氟甲烷(CHF3)气体在相同气体压力下的条件一次性刻蚀深沟槽。对于目前的超级结来说,深沟槽与其相邻P型柱或者N型柱的节距尺寸较小(例如3.0um以下)的深沟槽刻蚀工艺来说,由于CD变小,深宽比增大,深沟槽刻蚀能力会有不足,该种超级结的深沟槽的制造工艺的具有以下缺陷:一、在区域内深沟槽11造成深度不均匀的情况,如图1和图2中分界线20上下位置所示,以及特征尺寸不均匀,如图1中31位置所示;二、在同一个深沟槽11的底部造成刻蚀深浅不一的现象以及倾斜角度的现象,如图3中虚线框32区域所示;三、在形成的深沟槽11的侧壁出现了大量的条纹,如图4中虚线框33位置所示;硬掩模板20的侧壁21也出现了大量的条纹,如图4中虚线框21的位置所示。四、形成的深沟槽11的侧壁轮廓为粗糙表面,如图5中虚线框34位置所示。上述缺陷严重影响了深沟槽的形貌的均匀性。由于深沟槽的均匀性和形貌变差,从而导致外延填充(EPIFilling)时间和难度均大幅增加,对于设备能力和产能均有很大影响。通过上述方法形成的深沟槽影响了形成的超级结器件的稳定性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于,提供了一种超级结的深沟槽制造方法,以形成深度均匀性较好、特征尺寸均匀性较好和角度均匀性较好的深沟槽。为了解决上述技术问题,本专利技术提供一种超级结的深沟槽制造方法,通过高分子聚合物气体对形成在衬底或者形成在衬底的外延层上的掩模层进行刻蚀形成硬掩模板,采用阶梯式递增的气体压力通过所述硬掩模板对所述衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀,以在衬底或者形成在衬底的外延层上形成深沟槽。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,分步刻蚀为二步以上。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,分步刻蚀为三步:在低压气体条件下进行第一步刻蚀;在中压气体条件下进行第二步刻蚀;在高压气体条件下进行第三步刻蚀。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,低压气体条件的气体压力范围为25至32mT;中压气体条件的气体压力范围为33至40mT;高压气体条件的气体压力范围为41至50mT。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,根据设定深沟槽的深度和倾斜角度,调整分步刻蚀的时间。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,所述深沟槽与相邻的P型半导体层或者N型半导体层的节距尺寸≤3.0um。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,所述高分子聚合物气体为四氟甲烷与三氟甲烷或二氟甲烷的混合气体。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,所述四氟甲烷与三氟甲烷或二氟甲烷混合比例大于3。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,所述高分子聚合物气体为四氟甲烷、三氟甲烷或二氟甲烷与氧气的混合气体。进一步的,本专利技术提供的超级结的深沟槽制造方法,对所述衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀形成深沟槽的刻蚀气体为六氟化硫和氧气。为了解决上述技术问题,本专利技术还提供一种超级结,包括衬底,采用上述的超级结的深沟槽制造方法在所述衬底或其外延层上形成的深沟槽,在所述深沟槽内填充与所述衬底或其外延层类型相反的掺杂材料,以形成交替排列的P型半导体层和N型半导体层。为了解决上述技术问题,本专利技术还提供一种超级结的制造方法,提供衬底,或者提供衬底并在所述衬底上形成外延层;采用上述的超级结的深沟槽制造方法在所述衬底或其外延层上形成深沟槽;在所述深沟槽内填充与所述衬底或其外延层类型相反的掺杂材料,从而形成交替排列的P型半导体层和N型半导体层。本专利技术提供的超级结及其制造方法,以及超级结的深沟槽制造方法,为分硬掩模板刻蚀和深沟槽刻蚀的两个母步骤,其中深沟槽刻蚀包括采用阶梯式递增的气体压力对衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀的子步骤。即本专利技术的深沟槽的刻蚀工艺,是在不同气体压力条件下进行的。在低压气体条件下,使气体离子的平均自由程增加,以增强刻蚀能力。在阶梯式递增的气体压力条件下分步刻蚀,能够使深沟槽形成较好的特征尺寸均匀性和光滑表面的深沟槽侧壁轮廓,还能够调整深沟槽底部的特征尺寸,避免同一个沟槽的底部出现深浅不一的形貌,以及避免区域内深沟槽造成深度均匀的情况,从而使深沟槽具有较好的深度均匀性,并且能够获得所需求的倾斜角度,从而形成角度均匀性较好的深沟槽。本专利技术通过高分子聚合物气体对形成在衬底或者形成在衬底的外延层上的掩模层进行刻蚀形成硬掩模板,能够形成较好CD尺寸和侧壁光滑形貌的硬掩模板,然后以具有较好CD尺寸和侧壁光滑形貌的硬掩模板为基础,采用阶梯式递增的气体压力对衬底或者外延层进行分步刻蚀,以改善深沟槽侧壁的条纹,从而形成侧壁形貌较佳的深沟槽以及特征尺寸均匀性较好的深沟槽。附图说明图1是现有的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的电镜图;图2是现有的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的局部放大电镜图;图3是现有的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的底部形貌电镜图;图4是现有的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽侧壁及硬掩模板侧壁出现条纹的电镜图;图5是现有的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽侧壁表面粗糙度的电镜图;图6是本专利技术的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的电镜图;图7是本专利技术的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的局部放大电镜图图8是本专利技术的超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的底部形貌电镜图;图9是本专利技术超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽侧壁形貌的电镜图;图10是本专利技术超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽侧壁表面粗糙度的电镜图;图11是本专利技术超级结的深沟槽制造方法形成的硬掩模板侧壁形貌的电镜图;图12至图22是本专利技术超级结的深沟槽制造方法形成的深沟槽的过程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作详细描述:本专利技术的核心思想在于,提供一种超级结的深沟槽制造方法,通过高分子聚合物气体对形成在衬底或者形成在衬底的外延层上的掩模层进行刻蚀形成硬掩模板,采用阶梯式递增的气体压力通过所述硬掩模板对所述衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀,以在衬底或者形成在衬底的外延层上形成深沟槽。请参考图12至图21,本专利技术实施例提供一种超级结的深沟槽制造方法,通过高分子聚合物气体对形成在衬底110的外延层120上的掩模层130进行刻蚀形成硬掩模板130a,采用阶梯式递增的气体压力通过所述硬掩模板130a对所述外延层120进行分步刻蚀,以在外延层120上形成深沟槽121c。具体步骤如下:步骤301,请参考图12,提供衬底110。步骤302,请参考图13,在衬底110上形成外延层120。步骤本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,通过高分子聚合物气体对形成在衬底或者形成在衬底的外延层上的掩模层进行刻蚀形成硬掩模板,采用阶梯式递增的气体压力通过所述硬掩模板对所述衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀,以在衬底或者形成在衬底的外延层上形成深沟槽。

【技术特征摘要】
1.一种超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,通过高分子聚合物气体对形成在衬底或者形成在衬底的外延层上的掩模层进行刻蚀形成硬掩模板,采用阶梯式递增的气体压力通过所述硬掩模板对所述衬底或者形成在衬底上的外延层进行分步刻蚀,以在衬底或者形成在衬底的外延层上形成深沟槽。2.如权利要求1所述的超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,分步刻蚀为二步以上。3.如权利要求2所述的超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,分步刻蚀为三步:在低压气体条件下进行第一步刻蚀;在中压气体条件下进行第二步刻蚀;在高压气体条件下进行第三步刻蚀。4.如权利要求3所述的超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,低压气体条件的气体压力范围为25至32mT;中压气体条件的气体压力范围为33至40mT;高压气体条件的气体压力范围为41至50mT。5.如权利要求1所述的超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,根据设定深沟槽的深度和倾斜角度,调整分步刻蚀的时间。6.如权利要求1所述的超级结的深沟槽制造方法,其特征在于,所述深沟槽与相邻的P型半导体层或者N型半导体层的节距尺寸≤3.0um。7.如权利要求1所述的超级结的深沟槽制...

【专利技术属性】
技术研发人员:肖培
申请(专利权)人:上海华虹宏力半导体制造有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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