一种深沟槽的硅外延填充方法技术

本发明专利技术提供一种深沟槽的硅外延填充方法，所述方法包括以下步骤：在N型外延层上形成初始氧化层，所述初始氧化层的厚度不超过0.2um；在所述初始氧化层上形成介质层，所述介质层与所述初始氧化层形成复合介质层；去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域；在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽；去除所述介质层；在所述深沟槽内和所述初始氧化层表面形成P型外延层；去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分；去除所述初始氧化层。本发明专利技术能够制得表面较为平整的半导体器件，满足了工业化生产的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体芯片制造工艺
，尤其涉及一种深沟槽的硅外延填充方法。
技术介绍
在超结金属-氧化层半导体场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)的制造工艺中，首先需要在N型衬底1上外延生长的N型外延层2表面生长初始氧化层3，如图1所示；随后在对应于N型外延层2需刻蚀出深沟槽的部分对初始氧化层3进行光刻刻蚀，见图2；然后在上述刻蚀处利用初始氧化层3作为阻挡层，继续对N型外延层2刻蚀出深沟槽4，如图3；进一步地，在被刻蚀出的深沟槽4内和初始氧化层3表面外延生长P型外延层5，参见图4；最后对P型外延层5进行化学机械抛光，去除初始氧化层3上方的P型外延层5，如图5；最后去除掉所有残留的初始氧化层3，得到硅外延填充表面，参见图6。在上述深沟槽的硅外延填充步骤中，由于在N型外延层2中刻蚀出的深沟槽4很深，一般在35um以上，因此刻蚀深沟槽4时所需要的阻挡层即初始氧化层3就会有一定的厚度要求，这在后续P型外延层5生长完毕后，再进行P型外延层5的抛光和初始氧化层3刻蚀时，就会使得P型外延层5在N型外延层2表面显著突出深沟槽的现象，致使MOSFET的表面不够平整。而此时如果希望得到平整的硅表面，则需再次进行化学机械抛光，参见图7，但如果这样，则会对N型外延层2的表面造成严重的损伤，大大影响所制成芯片的性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种深沟槽的硅外延填充方法，以解决现有技术中所
制造的器件表面平整度不高的技术问题。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种深沟槽的硅外延填充方法，所述方法包括以下步骤：在N型外延层上形成初始氧化层，所述初始氧化层的厚度不超过0.2um；在所述初始氧化层上形成介质层，所述介质层与所述初始氧化层形成复合介质层；去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域；在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽；去除所述介质层；在所述深沟槽内和所述初始氧化层表面形成P型外延层；去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分；去除所述初始氧化层。进一步地，所述去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域包括：利用光刻刻蚀去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域。进一步地，所述在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽包括：利用保留的复合介质层作为屏蔽层，在所述N型外延层上刻蚀形成深沟槽；和/或，所述深沟槽的深度为20um～80um；和/或，所述深沟槽的开口宽度为1um～10um。进一步地，所述去除所述介质层包括：通过湿法或干法刻蚀去除所述介质层。进一步地，所述去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分包括：通过化学机械抛光去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所
有P型外延层部分。进一步地，所述去除所述初始氧化层包括：利用湿法或干法刻蚀去除所述初始氧化层。进一步地，所述初始氧化层的厚度范围为：0.05um～0.2um；和/或，所述初始氧化层的生长温度为900℃～1200℃。进一步地，所述介质层包括：氮化硅层，形成在所述初始氧化层之上；以及二氧化硅层，形成在所述氮化硅层之上。进一步地，所述氮化硅层的生长温度为600℃～900℃，厚度为0.05um～0.5um；和/或，所述二氧化硅层的生长温度为600℃～1000℃，厚度为0.1um～2.0um。进一步地，所述去除所述介质层包括：利用湿法或干法刻蚀，去除所述二氧化硅层；利用湿法或干法刻蚀，去除所述氮化硅层。可见，在本专利技术所提供的深沟槽的硅外延填充方法中，利用夹心层的复合介质层结构作为阻挡层来进行深沟槽的刻蚀，既能够满足深沟槽刻蚀的条件需要，又不至于在P型外延层抛光及后续步骤中留下突出深沟槽的P型外延层凸起，能够制得表面较为平整的半导体器件，满足了工业化生产的需求。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是现有技术中在N型外延层表面生长初始氧化层的示意图；图2是现有技术中在对应于N型外延层需刻蚀出深沟槽的部分对初始氧化层进行光刻刻蚀的示意图；图3是现有技术中对N型外延层刻蚀出深沟槽的示意图；图4是现有技术中外延生长P型外延层的示意图；图5是现有技术中对P型外延层进行化学机械抛光的示意图；图6是现有技术中去除初始氧化层的示意图；图7是现有技术中对硅表面再次进行抛光的示意图；图8是本专利技术实施例深沟槽的硅外延填充方法的步骤示意图；图9是本专利技术实施例1深沟槽的硅外延填充方法的步骤示意图；图10是本专利技术实施例1在N型外延层上形成初始氧化层的示意图；图11是本专利技术实施例1在初始氧化层上依次形成氮化硅层和二氧化硅层的示意图；图12是本专利技术实施例1对复合介质层进行部分光刻刻蚀的示意图；图13是本专利技术实施例1深沟槽的形成示意图；图14是本专利技术实施例1去除二氧化硅层的示意图；图15是本专利技术实施例1去除氮化硅层的示意图；图16是本专利技术实施例1外延生长P型外延层的示意图；图17是本专利技术实施例1对P型外延层进行化学机械抛光的示意图；图18是本专利技术实施例1去除初始氧化层的示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有
作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术首先提供一种深沟槽的硅外延填充方法，参见图8，包括以下步骤：步骤801：在N型外延层上形成初始氧化层，所述初始氧化层的厚度不超过0.2um；步骤802：在所述初始氧化层上形成介质层，所述介质层与所述初始氧化层形成复合介质层；步骤803：去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域；步骤804：在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽；步骤805：去除所述介质层；步骤806：在所述深沟槽内和所述初始氧化层表面形成P型外延层；步骤807：去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分；步骤808：去除所述初始氧化层。可选地，去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域可以包括：利用光刻刻蚀去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域。可选地，在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽可以包括：利用保留的复合介质层作为屏蔽层，在所述N型外延层上刻蚀形成深沟槽；和/或，所述深沟槽的深度为20um～80um；和/或，所述深沟槽的开口宽度为1um～10um。可选地，去除所述介质层可以包括：通过湿法或干法刻蚀去除所述介质层。可选地，去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分可以包括：通过化学机械抛光去除所述初始氧化层的表面所
在平面以上的所有P型外延层部分。可选地，去除所述初始氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深沟槽的硅外延填充方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在N型外延层上形成初始氧化层，所述初始氧化层的厚度不超过0.2um；在所述初始氧化层上形成介质层，所述介质层与所述初始氧化层形成复合介质层；去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域；在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽；去除所述介质层；在所述深沟槽内和所述初始氧化层表面形成P型外延层；去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分；去除所述初始氧化层。

【技术特征摘要】
1.一种深沟槽的硅外延填充方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：在N型外延层上形成初始氧化层，所述初始氧化层的厚度不超过0.2um；在所述初始氧化层上形成介质层，所述介质层与所述初始氧化层形成复合介质层；去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域；在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽；去除所述介质层；在所述深沟槽内和所述初始氧化层表面形成P型外延层；去除所述初始氧化层的表面所在平面以上的所有P型外延层部分；去除所述初始氧化层。2.根据权利要求1所述的深沟槽的硅外延填充方法，其特征在于，所述去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域包括：利用光刻刻蚀去除所述复合介质层中对应于N型外延层上预形成深沟槽的位置的部分区域。3.根据权利要求1所述的深沟槽的硅外延填充方法，其特征在于：所述在所述N型外延层上形成一个或多个深沟槽包括：利用保留的复合介质层作为屏蔽层，在所述N型外延层上刻蚀形成深沟槽；和/或，所述深沟槽的深度为20um～80um；和/或，所述深沟槽的开口宽度为1um～10um。4.根据权利要求1所述的深沟槽的硅外延填充方法，其特征在于，所述去除所述介质层包括：通过湿法或干法刻蚀去除所述介质层...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万里，闻正锋，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11