沟槽型超级结及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种沟槽型超级结，包括：形成于第一导电类型的第一外延层中的多个沟槽，各沟槽中填充有未将沟槽完全填充的第二导电类型的第二外延层。第一导电类型的第三外延层将沟槽的空隙完全填充。各超级结单元的第二外延层的体积相同，第一外延层和第三外延层的体积和也相同，使得各超级结单元中的第一和第三外延层的第一导电类型掺杂总量的和与第二外延层的第二导电类型掺杂总量相匹配。本发明专利技术还公开了一种沟槽型超级结的制造方法。本发明专利技术能自对准实现各超级结单元的电荷匹配，能提高超级结器件的反向击穿电压的面内均匀性以及提高反向击穿电压的工艺窗口范围。

Grooved super junction and its manufacturing method

The present invention discloses a trench type super junction, which comprises a plurality of grooves formed in the first epitaxial layer of the first conductive type, and each groove is filled with a second outer layer of second conductive types that are completely filled in the groove. The third epitaxial layer of the first conductive type completely fills the gap of the groove. The volume of the second outer layer of the superjunction unit is the same, the volume and the size of the first epitaxial layer and the third epitaxial layer are the same, making the first and third epitaxial layer of the first and second layer of each superjunction unit match the total amount of the first conductive type of the first and the second outer layer with the total amount of the second conductive type doping in the second outer layer. The invention also discloses a manufacturing method of the groove type super knot. The invention can match the charge of each superjunction unit by self alignment, improve the in-plane uniformity of the reverse breakdown voltage of the superjunction device and improve the range of the process window of the reverse breakdown voltage.

【技术实现步骤摘要】
沟槽型超级结及其制造方法
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种沟槽型超级结；本专利技术还涉及一种沟槽型超级结的制造方法。
技术介绍
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，利用P型薄层和N型薄层完成匹配形成的耗尽层来支持反向耐压同时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。后一种方法即为沟槽型超级结的制造方法，这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(EPIFilling)的方式在刻出的沟槽上填充P型掺杂的硅外延。在沟槽的刻蚀中，同一半导体衬底中的不同区域的沟槽的形貌并不完全相同，而超级结器件的反向击穿电压受沟槽的形貌影响非常大，使得同一晶圆上的超级结器件的反向击穿电压的均匀性较差。
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沟槽型超级结本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沟槽型超级结，其特征在于，包括：多个形成于第一导电类型的第一外延层中的沟槽，所述第一外延层形成于半导体衬底表面，各所述沟槽采用相同的光刻刻蚀工艺形成，各所述沟槽的开口尺寸和侧面倾斜角度存在有所述光刻刻蚀工艺引起的误差，各所述沟槽的开口尺寸和侧面倾斜角度的误差使得同一所述半导体衬底面内的各所述沟槽之间存在体积差异；各所述沟槽中填充有第二导电类型的第二外延层，各所述沟槽的所述第二外延层同时形成，所述第二外延层未将各所述沟槽完全填充而在各所述沟槽中留下有空隙；在各所述沟槽中填充有第一导电类型的第三外延层且所述第三外延层自对准将各所述沟槽的空隙填满；由填充于各所述沟槽中的所述第二外延层和所述第三外...

【技术特征摘要】
1.一种沟槽型超级结，其特征在于，包括：多个形成于第一导电类型的第一外延层中的沟槽，所述第一外延层形成于半导体衬底表面，各所述沟槽采用相同的光刻刻蚀工艺形成，各所述沟槽的开口尺寸和侧面倾斜角度存在有所述光刻刻蚀工艺引起的误差，各所述沟槽的开口尺寸和侧面倾斜角度的误差使得同一所述半导体衬底面内的各所述沟槽之间存在体积差异；各所述沟槽中填充有第二导电类型的第二外延层，各所述沟槽的所述第二外延层同时形成，所述第二外延层未将各所述沟槽完全填充而在各所述沟槽中留下有空隙；在各所述沟槽中填充有第一导电类型的第三外延层且所述第三外延层自对准将各所述沟槽的空隙填满；由填充于各所述沟槽中的所述第二外延层和所述第三外延层组成第二导电类型薄层，由各所述沟槽之间的所述第一外延层组成第一导电类型薄层，由所述第一导电类型薄层和所述第二导电类型薄层交替排列组成超级结；超级结单元由一个所述第一导电类型薄层和对应相邻的一个所述第二导电类型薄层组成；对于各所述超级结单元，由各所述沟槽中的空隙大小根据对应沟槽的体积自对准变化，会使得各所述沟槽对应的所述第三外延层和相邻的组成所述第一导电类型薄层的所述第一外延层的总体积保持不变，从而使得各所述超级结单元中的所述第一外延层的第一导电类型掺杂总量和所述第三外延层的第一导电类型掺杂总量的和与所述第二外延层的第二导电类型掺杂总量相匹配。2.如权利要求1所述的沟槽型超级结，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底，所述第一外延层、所述第二外延层和所述第三外延层都为硅外延层。3.如权利要求1或2所述的沟槽型超级结，其特征在于：各所述沟槽的开口尺寸和侧面倾斜角度的误差使得同一所述半导体衬底面内的各所述沟槽之间存在体积差异且体积差异最大值为1％～20％。4.如权利要求1所述的沟槽型超级结，其特征在于：所述第三外延层的掺杂浓度根据所述第一外延层的掺杂浓度进行设置，使各所述超级结单元中的所述第一外延层的第一导电类型掺杂总量和所述第三外延层的第一导电类型掺杂总量的和与所述第二外延层的第二导电类型掺杂总量相匹配。5.如权利要求4所述的沟槽型超级结，其特征在于：所述第一外延层为均匀掺杂或渐变掺杂结构，所述第二外延层为均匀掺杂或渐变掺杂结构。6.如权利要求1或2所述的沟槽型超级结，其特征在于：第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；所述半导体衬底为N型重掺杂。7.如权利要求1或2所述的沟槽型超级结，其特征在于：第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。8.一种沟槽型超级结的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成有第一外延层；步骤二、采用光刻刻蚀工艺对所述第一外延层进行刻蚀形成多个沟槽；各所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔蔚然，李昊，
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