超级结的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超级结的制造方法，包括如下步骤：步骤一、提供第一导电类型均匀掺杂的第一外延层并形成沟槽。步骤二、进行多角度的多次第一导电类型的离子注入。步骤三、在沟槽中填充第二导电类型的第二外延层。本发明专利技术步骤二中多角度的多次离子注入的杂质能抵消沟槽的倒梯形结构形成的超级结的电荷失配，实现超级结的电荷自动匹配。本发明专利技术能采用沟槽填充形成柱状薄层，能实现对倒梯形沟槽所带来的电荷失配进行补偿，实现自动调节超级结的电荷匹配，提高器件的击穿电压，并能提高超级结的薄层的掺杂浓度，降低导通电阻。

The manufacturing method of superknot

The invention discloses a manufacturing method for a super junction, which comprises the following steps: first, providing the first epitaxial layer uniformly doped with the first conductive type and forming a groove. Step two, multiple angles of the first conduction type of ion implantation. Step three, fill the grooves with the second outer layer of the second conductive type. The present invention repeatedly charged impurity ion second step multi angle injection can form super junction structure of trapezoidal groove in the offset mismatch, automatic matching charge super node. The invention can use trench filling to form columnar thin layer, can be brought to the trapezoidal groove charge mismatch compensation, to achieve automatic adjustment of super junction charge matching, improve the breakdown voltage of the device, and can improve the concentration of the super node layer, low conduction resistance.

【技术实现步骤摘要】
超级结的制造方法
本专利技术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。
技术介绍
超级结是由一系列交替排列的N型薄层和P型薄层组成，应用于VDMOS中时，是通过在VDMOS的漂移区内制作一定深度分布、导电类型与漂移区相反的柱状区域(pillar)，形成电荷耦合(chargecoupling)效果，在耗尽区全部耗尽的情况下，耗尽区电场均匀分布。与常规VDMOS相比，具有超级结的VDMOS能具有更高的漂移区掺杂和更低的导通电阻。Pillar的制作方式主要有多次外延加多次离子注入形成，以及刻蚀深沟槽再填充掺杂的单晶硅形成两种方式。由于前者工艺成本高，先大多数倾向后者。为了实现漂移区和pillar的电荷耦合，两者的电荷要完美匹配。但深沟槽的形貌通常是倒梯形，以便于外延填充，而外延的漂移区和Pillar都是均匀掺杂，造成很难在pillar的所有区域都与漂移区电荷匹配，器件的击穿电压很低。如图1A所示，是现有方法形成的超级结中漂移区未完全耗尽是的仿真图；图1A所对应的超级结中，漂移区薄层101和柱状薄层102不能实现完全的电荷匹配，其中柱状薄层102采用了较低的掺杂浓度，最后使得柱状薄层102能完全耗尽，但是漂移区薄层101不能完全耗尽，具体表现为图1A中虚线圈103所示区域中具有未完全耗尽的漂移区薄层101的杂质电荷。如图1B所示，是现有方法形成的超级结中pillar未完全耗尽是的仿真图；图1B所对应的超级结中，漂移区薄层101和柱状薄层102也不能实现完全的电荷匹配，其中柱状薄层102采用了较高的掺杂浓度即比图1A的柱状薄层102的掺杂浓度高，最后使得漂移区薄层101能完全耗尽，但是柱状薄层102不能完全耗尽，具体表现为图1B中虚线圈104所示区域中具有未完全耗尽的柱状薄层102的杂质电荷。由图1A和图1B所示可知，漂移区即漂移区薄层101或Pillar即柱状薄层102的未全耗尽造成器件的低击穿电压。倒梯形的pillar形貌以及pillar顶部的器件沟道掺杂决定了越靠近表面需要越多的漂移区掺杂，实现全部pillar及其对应的漂移区全耗尽。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种超级结的制造方法，能采用沟槽填充形成柱状薄层，能实现对倒梯形沟槽所带来的电荷失配进行补偿，实现自动调节超级结的电荷匹配，提高器件的击穿电压，并能提高超级结的薄层的掺杂浓度，降低导通电阻。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种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均匀掺杂的第一外延层，采用光刻刻蚀工艺在所述第一外延层中形成超级结的沟槽，所述沟槽呈上宽下窄侧面倾斜的倒梯形结构，各所述沟槽之间的所述第一外延层组成漂移区薄层。步骤二、进行多角度的多次离子注入，各次所述离子注入从所述沟槽的侧面将第一导电类型杂质注入到所述漂移区薄层中；利用注入角度越小所述离子注入的注入位置所覆盖的所述漂移区薄层的纵向范围越大的特点，通过一系列的注入角度的设置，使通过所述离子注入工艺注入到所述漂移区薄层中的杂质量从所述沟槽的底部往上逐渐增加。步骤三、在所述沟槽中填充第二导电类型的第二外延层，由填充于所述沟槽中的所述第二外延层组柱状薄层，由所述柱状薄层和所述漂移区薄层交替排列组成所述超级结；所述第二外延层为在位均匀掺杂，步骤二中的所述离子注入的杂质用于抵消所述沟槽的倒梯形结构形成的所述柱状薄层和所述漂移区薄层之间的电荷失配，实现超级结的电荷自动匹配。进一步的改进是，步骤二的所述离子注入之后还包括退火激活工艺。进一步的改进是，所述退火激活工艺为快速热退火或炉管退火。进一步的改进是，步骤二中所述离子注入的注入角度的划分越细越好，注入次数越多越好。进一步的改进是，所述离子注入的注入角度注入角度从5度开始，最大10度一个台阶逐渐增大，直至离子注入机的极限角度。进一步的改进是，所述离子注入中的每一个注入角度对应注入次数为一次。进一步的改进是，各次所述离子注入的注入剂量相同或不同，各次所述离子注入的注入能量相同或不同。进一步的改进是，各次所述离子注入使对应的所述漂移区薄层的注入区域的杂质体浓度的增加值不超过为注入前的所述第一外延层的杂质体浓度的一倍。进一步的改进是，所述超级结用于形成N型超级结器件，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，所述漂移区薄层为N型薄层，所述柱状薄层为P型薄层，所述离子注入的注入杂质为磷或砷。进一步的改进是，所述超级结用于形成P型超级结器件，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型，所述漂移区薄层为P型薄层，所述柱状薄层为N型薄层，所述离子注入的注入杂质为硼。本专利技术通过在沟槽形成后，利用光刻刻蚀工艺形成的沟槽具有倒梯形的特点，本专利技术增加了多角度的多次离子注入，离子注入的杂质和漂移区薄层的杂质导电类型相同，这样离子注入能增加注入区域的漂移区薄层的掺杂浓度；而通过多角度的设置，由于角度越小，离子注入所覆盖的漂移区薄层的纵向范围越大，这样通过一系列的角度设置后，从漂移区薄层的底部到顶部，注入的杂质量会逐渐增加；这种漂移区薄层的杂质量变化趋势正好和倒梯形结构造成的漂移区薄层和柱状薄层的电荷失配量的变化趋势相反，也即步骤二的离子注入的杂质能抵消沟槽的倒梯形结构形成的柱状薄层和漂移区薄层之间的电荷失配，实现超级结的电荷自动匹配。其中，沟槽的倒梯形结构形成的柱状薄层和漂移区薄层之间的电荷失配是指，柱状薄层的顶部宽底部窄、漂移区薄层的顶部窄底部宽，在柱状薄层和漂移区薄层都具有均匀掺杂浓度的条件下，宽度越宽则对于位置处的掺杂总量越多，故倒梯形的沟槽会使得在超级结的顶部区域柱状薄层的掺杂总量大于漂移区薄层的掺杂总量，而在超结结的底部区域则具有柱状薄层的掺杂总量小于漂移区薄层的掺杂总量的特征，而理想的电荷匹配是柱状薄层和漂移区薄层之间各位置处的掺杂总量相等，所以倒梯形的沟槽会造成柱状薄层和漂移区薄层之间的电荷失配。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：图1A是现有方法形成的超级结中漂移区未完全耗尽是的仿真图；图1B是现有方法形成的超级结中pillar未完全耗尽是的仿真图；图2是本专利技术实施例方法的流程图；图3是本专利技术实施例方法步骤二时的器件结构示意图；图4A是现有方法形成的超级结中pillar掺杂浓度较小时的器件仿真图；图4B是现有方法形成的超级结中pillar掺杂浓度较大时的器件仿真图；图4C是本专利技术实施例方法形成的超级结且pillar掺杂浓度和图4B相同时的器件仿真图；图5是图4C对应的器件的耗尽区的仿真图。具体实施方式如图2所示，是本专利技术实施例方法的流程图；图3是本专利技术实施例方法步骤二时的器件结构示意图；本专利技术实施例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均匀掺杂的第一外延层101，采用光刻刻蚀工艺在所述第一外延层101中形成超级结的沟槽201，所述沟槽201呈上宽下窄侧面倾斜的倒梯形结构，各所述沟槽201之间的所述第一外延层101组成漂移区薄层101。步骤二、进行多角度的多次离子注入302，各次所述离子注入302从所述沟槽201的侧面将第一导电类型杂质注入到所述漂移区薄层101中；利用注入角度越小所述离子注入302的注入位置所覆盖的所述漂移区薄层101的纵向范围越大的特本文档来自技高网...

【技术保护点】
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均匀掺杂的第一外延层，采用光刻刻蚀工艺在所述第一外延层中形成超级结的沟槽，所述沟槽呈上宽下窄侧面倾斜的倒梯形结构，各所述沟槽之间的所述第一外延层组成漂移区薄层；步骤二、进行多角度的多次离子注入，各次所述离子注入从所述沟槽的侧面将第一导电类型杂质注入到所述漂移区薄层中；利用注入角度越小所述离子注入的注入位置所覆盖的所述漂移区薄层的纵向范围越大的特点，通过一系列的注入角度的设置，使通过所述离子注入工艺注入到所述漂移区薄层中的杂质量从所述沟槽的底部往上逐渐增加；步骤三、在所述沟槽中填充第二导电类型的第二外延层，由填充于所述沟槽中的所述第二外延层组柱状薄层，由所述柱状薄层和所述漂移区薄层交替排列组成所述超级结；所述第二外延层为在位均匀掺杂，步骤二中的所述离子注入的杂质用于抵消所述沟槽的倒梯形结构形成的所述柱状薄层和所述漂移区薄层之间的电荷失配，实现超级结的电荷自动匹配。

【技术特征摘要】
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均匀掺杂的第一外延层，采用光刻刻蚀工艺在所述第一外延层中形成超级结的沟槽，所述沟槽呈上宽下窄侧面倾斜的倒梯形结构，各所述沟槽之间的所述第一外延层组成漂移区薄层；步骤二、进行多角度的多次离子注入，各次所述离子注入从所述沟槽的侧面将第一导电类型杂质注入到所述漂移区薄层中；利用注入角度越小所述离子注入的注入位置所覆盖的所述漂移区薄层的纵向范围越大的特点，通过一系列的注入角度的设置，使通过所述离子注入工艺注入到所述漂移区薄层中的杂质量从所述沟槽的底部往上逐渐增加；步骤三、在所述沟槽中填充第二导电类型的第二外延层，由填充于所述沟槽中的所述第二外延层组柱状薄层，由所述柱状薄层和所述漂移区薄层交替排列组成所述超级结；所述第二外延层为在位均匀掺杂，步骤二中的所述离子注入的杂质用于抵消所述沟槽的倒梯形结构形成的所述柱状薄层和所述漂移区薄层之间的电荷失配，实现超级结的电荷自动匹配。2.如权利要求1所述的超级结的制造方法，其特征在于：步骤二的所述离子注入之后还包括退火激活工艺。3.如权利要求2所述的超级结的制造方法，其特征在于：所述退火激活工艺为快速热退火或炉管退火。4.如权利要求1所述的超级...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱文生，
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