硅沟槽的制造方法和超结结构的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种硅沟槽的制造方法，包括步骤：步骤一、在硅衬底表面形成掩膜叠层，掩膜叠层中包括介质掩膜层和多晶硅掩膜层；步骤二、光刻定义出硅沟槽的形成区域，对掩膜叠层进行刻蚀形成将硅沟槽的形成区域打开的掩膜叠层图形结构；步骤三、以掩膜叠层图形结构为掩膜对硅衬底进行刻蚀形成侧面角度变化的硅沟槽，在对硅衬底进行刻蚀过程中，通过多晶硅掩膜层释放的聚合物调节硅沟槽的侧面角度。为此，本发明专利技术还提供一种超结结构的制造方法。本发明专利技术能采用一次刻蚀就能在沟槽侧面上形成不同的角度，工艺简单且成本低。

Manufacturing methods of silicon grooves and superjunction structures

【技术实现步骤摘要】
硅沟槽的制造方法和超结结构的制造方法
本专利技术涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种硅沟槽的制造方法；本专利技术还涉及一种超结结构的制造方法。
技术介绍
如图1所示，是现有超结器件的示意图；超结器件中包括由交替排列的N型柱即N型薄层102和P型柱即P型薄层103组成的超结结构，超结结构通常作为超结器件的漂移区，超结器件包括多个器件单元结构，各器件单元结构通常形成于超结结构的表面。图1中显示超结器件为超结MOSFET，超结器件的器件单元结构包括：在超结结构的表面形成有P阱104，在N型柱102的顶部形成有栅极结构，图1中显示的栅极结构为沟槽栅结构，栅极结构包括栅极沟槽以及形成于栅极沟槽内侧表面的栅介质层如栅氧化层以及填充于栅极沟槽中的多晶硅栅105。在P阱104的表面形成由源区106，源区106为N+掺杂。被多晶硅栅105侧面覆盖的所述P阱104的表面用于形成沟道。现有技术中，P型柱103通常采用沟槽填充工艺形成，P型柱103对应的沟槽为超结沟槽，超结沟槽形成于N型外延层如N型硅外延层102中，通常超结沟槽采用一次性刻蚀形成，为了方便刻蚀和填充，超结沟槽的侧面为倾斜结构。在超结沟槽中填充P型材料如P型硅外延层形成P型柱103，由P型柱103之间的N型外延层102组成N型柱102。N型外延层102形成于半导体衬底如硅衬底101的表面。通常，漏区由对硅衬底101进行背面减薄后形成的背面N+掺杂区组成。超结器件能利用超结结构的PN电荷平衡的体内降低表面电场(Resurf)技术来提升器件反向击穿(BV)的同时又保持较小的导通电阻。因为单一的沟槽刻蚀基本都是统一的角度形貌，如要做出不同角度的特殊结构需要进行多次刻蚀，多次刻蚀会使工艺复杂以及成本增加。
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硅沟槽的制造方法，能采用一次刻蚀就能在沟槽侧面上形成不同的角度，工艺简单且成本低。为此，本专利技术还提供一种超结结构的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供的硅沟槽的制造方法包括如下步骤：步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成掩膜叠层，所述掩膜叠层中包括介质掩膜层和多晶硅掩膜层。步骤二、光刻定义出硅沟槽的形成区域，根据光刻定义对所述掩膜叠层进行刻蚀形成掩膜叠层图形结构，所述掩膜叠层图形结构将所述硅沟槽的形成区域的所述硅衬底顶部打开。步骤三、以所述掩膜叠层图形结构为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀形成侧面角度变化的所述硅沟槽，在对所述硅衬底进行刻蚀过程中，所述多晶硅掩膜层也被刻蚀并释放出聚合物(Polymer)，通过所述多晶硅掩膜层释放的聚合物调节所述硅沟槽的侧面角度。进一步的改进是，所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层位于顶部，所述介质掩膜层位于底部，所述硅沟槽呈顶部侧面角度大于90度以及底部侧面角度小于90度的梭形。进一步的改进是，所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层位于底部，所述介质掩膜层位于顶部，所述硅沟槽呈底部侧面角度大于90度以及顶部侧面角度小于90度的收腰型。进一步的改进是，所述介质掩膜层的材料为氧化物或氮化物。进一步的改进是，在所述硅衬底表面还形成有第一硅外延层，所述掩膜叠层形成于所述第一硅外延层表面。进一步的改进是，步骤三之后还包括去除所述掩膜叠层的步骤。进一步的改进是，同一所述硅衬底上包括有多个所述硅沟槽。为解决上述技术问题，本专利技术提供的超结结构的制造方法包括如下步骤：步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底的表面形成有第一导电类型掺杂的第一硅外延层，在所述第一硅外延层表面形成掩膜叠层，所述掩膜叠层中包括介质掩膜层和多晶硅掩膜层。步骤二、光刻定义出硅沟槽的形成区域，所述硅沟槽的数量包括多个，根据光刻定义对所述掩膜叠层进行刻蚀形成掩膜叠层图形结构，所述掩膜叠层图形结构将所述硅沟槽的形成区域的所述第一硅外延层顶部打开。步骤三、以所述掩膜叠层图形结构为掩膜对所述第一硅外延层进行刻蚀形成侧面角度变化的所述硅沟槽，在对所述第一硅外延层进行刻蚀过程中，所述多晶硅掩膜层也被刻蚀并释放出聚合物，通过所述多晶硅掩膜层释放的聚合物调节所述硅沟槽的侧面角度。步骤四、进行外延生长在所述硅沟槽中填充第二导电类型掺杂的第二硅外延层，由填充于所述硅沟槽中的所述第二硅外延层组成第二导电类型柱，由所述第二导电类型柱之间的所述第一硅外延层组成第一导电类型柱，由所述第一导电类型柱和所述第二导电类型柱交替排列形成超结结构。进一步的改进是，所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层位于顶部，所述介质掩膜层位于底部，所述硅沟槽呈顶部侧面角度大于90度以及底部侧面角度小于90度的梭形。进一步的改进是，所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层位于底部，所述介质掩膜层位于顶部，所述硅沟槽呈底部侧面角度大于90度以及顶部侧面角度小于90度的收腰型。进一步的改进是，所述介质掩膜层的材料为氧化物或氮化物。进一步的改进是，步骤三之后还包括去除所述掩膜叠层的步骤，去除所述掩膜叠层的步骤放置在步骤四的所述第二硅外延层填充之前或之后。进一步的改进是，所述第二硅外延层采用选择性外延生长。进一步的改进是，步骤四中所填充的所述第二硅外延层还会延伸到所述硅沟槽外，在所述第二硅外延层填充完成后还包括采用回刻或化学机械研磨工艺将所述硅沟槽外的所述第二硅外延层去除的步骤。进一步的改进是，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。本专利技术对硅沟槽刻蚀工艺中所采用的掩膜层结构进行了特别的设计，主要采用由介质掩膜层和多晶硅掩膜层的叠加形成的掩膜叠层作为最终硅刻蚀的掩膜，在硅刻蚀中，多晶硅掩膜层也会被刻蚀，被刻蚀的多晶硅会形成较多的聚合物，多晶硅掩膜层释放的聚合物会附着在硅沟槽的侧面从而能调节硅沟槽的侧面角度，所以，本专利技术能通过掩膜叠层中设置多晶硅掩膜层来调节硅沟槽的侧面角度且是采用一次刻蚀就能实现即本专利技术能采用一次刻蚀就能在沟槽侧面上形成不同的角度，工艺简单且成本低。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1是现有超结器件的示意图；图2是本专利技术第一实施例硅沟槽的制造方法的流程图；图3A-图3D是本专利技术第一实施例硅沟槽的制造方法各步骤中的器件结构图；图4A-图4D是本专利技术第二实施例硅沟槽的制造方法各步骤中的器件结构图；图5是本专利技术第三实施例超结结构的制造方法形成的器件结构图；图6是本专利技术第四实施例超结结构的制造方法形成的器件结构图。具体实施方式本专利技术第一实施例硅沟槽的制造方法：如图2所示，是本专利技术第一实施例硅沟槽的制造方法的流程图；如图3A至图3D所示，是本专利技术第一实施例硅沟槽的制造方法各步骤中的器件结构图；本专利技术第一实施例硅沟槽的制造方法包括如下步骤：步骤一、如图3A所示，提供硅衬底1。在所述硅衬底1表面还形成有第一硅外延层2，所述掩膜叠层形成于所述第一硅外延层2表面。如图3B所示，在所述硅衬底1表面形成掩膜叠层，所述掩膜叠层中包括介质掩膜层201a和多晶硅掩膜层201b。本专利技术第一实施例中，所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层201b位于顶部，所述介质掩膜层201a位于底部。所述介质掩膜层201a的材料为氧化物或氮化物。步骤二、如图3C所示，光刻定义出硅沟槽202a的形成区域，根据光刻定义对所述掩膜叠层进行刻蚀形成掩膜叠层图形结构，所述掩膜叠层图形结构将所述硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硅沟槽的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成掩膜叠层，所述掩膜叠层中包括介质掩膜层和多晶硅掩膜层；步骤二、光刻定义出硅沟槽的形成区域，根据光刻定义对所述掩膜叠层进行刻蚀形成掩膜叠层图形结构，所述掩膜叠层图形结构将所述硅沟槽的形成区域的所述硅衬底顶部打开；步骤三、以所述掩膜叠层图形结构为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀形成侧面角度变化的所述硅沟槽，在对所述硅衬底进行刻蚀过程中，所述多晶硅掩膜层也被刻蚀并释放出聚合物，通过所述多晶硅掩膜层释放的聚合物调节所述硅沟槽的侧面角度。

【技术特征摘要】
1.一种硅沟槽的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底表面形成掩膜叠层，所述掩膜叠层中包括介质掩膜层和多晶硅掩膜层；步骤二、光刻定义出硅沟槽的形成区域，根据光刻定义对所述掩膜叠层进行刻蚀形成掩膜叠层图形结构，所述掩膜叠层图形结构将所述硅沟槽的形成区域的所述硅衬底顶部打开；步骤三、以所述掩膜叠层图形结构为掩膜对所述硅衬底进行刻蚀形成侧面角度变化的所述硅沟槽，在对所述硅衬底进行刻蚀过程中，所述多晶硅掩膜层也被刻蚀并释放出聚合物，通过所述多晶硅掩膜层释放的聚合物调节所述硅沟槽的侧面角度。2.如权利要求1所述的硅沟槽的制造方法，其特征在于：所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层位于顶部，所述介质掩膜层位于底部，所述硅沟槽呈顶部侧面角度大于90度以及底部侧面角度小于90度的梭形。3.如权利要求1所述的硅沟槽的制造方法，其特征在于：所述掩膜叠层中所述多晶硅掩膜层位于底部，所述介质掩膜层位于顶部，所述硅沟槽呈底部侧面角度大于90度以及顶部侧面角度小于90度的收腰型。4.如权利要求1所述的硅沟槽的制造方法，其特征在于：所述介质掩膜层的材料为氧化物或氮化物。5.如权利要求1所述的硅沟槽的制造方法，其特征在于：在所述硅衬底表面还形成有第一硅外延层，所述掩膜叠层形成于所述第一硅外延层表面。6.如权利要求1所述的硅沟槽的制造方法，其特征在于：步骤三之后还包括去除所述掩膜叠层的步骤。7.如权利要求1所述的硅沟槽的制造方法，其特征在于：同一所述硅衬底上包括有多个所述硅沟槽。8.一种超结结构的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、提供硅衬底，在所述硅衬底的表面形成有第一导电类型掺杂的第一硅外延层，在所述第一硅外延层表面形成掩膜叠层，所述掩膜叠层中包括介质掩膜层和多晶硅掩膜层；步骤二、光刻定义出硅沟槽的形成区域，所述硅沟槽的数量包括多个，根据光刻定义对所述掩膜叠层进行刻蚀形成掩膜叠层图形结构，所述掩膜叠层图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵龙杰，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