超级结器件的制造方法、超级结器件、芯片和电路技术

本发明专利技术提供一种超级结器件的制造方法、超级结器件、芯片和电路，涉及半导体技术领域。该制造方法包括：提供具有外延层的衬底，所述衬底和所述外延层具有第一导电类型，且所述衬底为重掺杂；利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，所述深沟槽填充区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；其中，所述深沟槽填充区与两侧的外延层形成超级结结构；在所述深沟槽顶部形成体区刻蚀沟槽；在所述体区刻蚀沟槽内填充具有第二导电类型的填充材料，形成体区；在所述体区两侧的外延层表面形成栅氧和平面栅结构，形成所述超级结器件。通过本发明专利技术提供的方法，形成浓度均匀，并且范围精确的体区，准确控制超级结器件沟道长度和阈值电压。准确控制超级结器件沟道长度和阈值电压。准确控制超级结器件沟道长度和阈值电压。

【技术实现步骤摘要】
超级结器件的制造方法、超级结器件、芯片和电路


[0001]本专利技术涉及半导体
，具体地，涉及一种超级结器件的制造方法、一种超级结器件、一种芯片和一种电路。

技术介绍

[0002]功率半导体器件广泛应用于手机、电脑、照明及液晶电视机等消费电子产品的电源或适配器中。传统的功率半导体器件存在击穿电压与导通电阻的矛盾，即功率半导体器件的导通电阻由于受击穿电压的限制而存在一个极限，为了打破这种限制，超级结器件出现了。
[0003]超级结由交替排列的P型半导体薄层（简称P柱）和N型半导体薄层（简称N柱）组成。该结构能够在截止状态下在较低电压时通过将P柱和N柱耗尽实现电荷补偿，从而使P柱和N柱能够在较高掺杂浓度下实现高的击穿电压，同时又能获得低的导通电阻，突破了传统的功率器件的理论极限。
[0004]现有技术中，在形成交替排列的P柱和N柱后，需要用到专用的“体区光罩”采用光刻工艺在每个P柱或N柱表面定义出需要进行体区掺杂的区域，然后对定义好的体区区域进行掺杂。完成体区掺杂后，需要进行热退火工艺使得体区的掺杂区域往两边和下方扩散形成最终的体区。掺杂工艺会在衬底表面形成浓度梯度，热退火会使得最终生成的体区浓度更加不均匀且扩散范围无法精确控制，最终导致超级结器件沟道长度和阈值电压无法精确控制。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中掺杂和热退火工艺制成的体区会导致超级结器件沟道长度和阈值电压无法精确控制的技术问题，本专利技术提供了一种超级结器件的制造方法、一种超级结器件、一种芯片和一种电路，采用该方法能够形成浓度均匀，并且范围精确的体区，准确控制超级结器件沟道长度和阈值电压。
[0006]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供的一种超级结器件的制造方法，该方法包括以下步骤：提供具有外延层的衬底，所述衬底和所述外延层具有第一导电类型，且所述衬底为重掺杂；利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，所述深沟槽填充区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；其中，所述深沟槽填充区与两侧的外延层形成超级结结构；在所述深沟槽顶部形成体区刻蚀沟槽；在所述体区刻蚀沟槽内填充具有第二导电类型的填充材料，形成体区；在所述体区两侧的外延层表面形成栅氧和平面栅结构，形成所述超级结器件。
[0007]进一步地，所述利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，包括：在所述外延层表面依次形成第一硬掩膜层和第一光阻层；利用深沟槽光罩对所述第一光阻层进行光刻，在所述第一光阻层上形成第一刻蚀窗口；通过所述第一刻蚀窗口对所述第一硬掩膜层和所述外延层进行刻蚀，在所述外延层内形成超级结刻蚀沟槽；在所述超级结刻蚀沟槽内
填充第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区。
[0008]进一步地，所述在所述超级结刻蚀沟槽内填充第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区，包括：利用外延工艺在所述超级结刻蚀沟槽内生长具有第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区。
[0009]进一步地，在利用外延工艺在所述超级结刻蚀沟槽内生长具有第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区之后，所述方法还包括：去除所述第一硬掩膜层。
[0010]进一步地，所述在所述深沟槽顶部形成体区刻蚀沟槽，包括：利用所述深沟槽光罩在所述深沟槽顶部形成所述体区刻蚀沟槽。
[0011]进一步地，所述利用所述深沟槽光罩在所述深沟槽顶部形成所述体区刻蚀沟槽，包括：在所述外延层表面依次形成第二硬掩膜层和第二光阻层；利用所述深沟槽光罩对所述第二光阻层进行光刻，在所述第二光阻层上形成第二刻蚀窗口；利用所述第二刻蚀窗口对所述第二硬掩膜层和所述外延层进行刻蚀，在所述深沟槽顶部形成所述体区刻蚀沟槽。
[0012]进一步地，利用所述深沟槽光罩对所述第二光阻层进行光刻的曝光能量大于利用所述深沟槽光罩对所述第一光阻层进行光刻的曝光能量。
[0013]本专利技术第二方面提供一种超级结器件，该超级结器件由上文所述的超级结器件的制造方法制造而成。
[0014]本专利技术第三方面提供一种芯片，该芯片包括上文所述的超级结器件。
[0015]本专利技术第四方面提供一种电路，该电路包括上文所述的超级结器件。
[0016]通过本专利技术提供的技术方案，本专利技术至少具有如下技术效果：本专利技术的超级结器件的制造方法，先提供具有外延层的衬底，利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，深沟槽填充区与两侧的外延层形成超级结结构；然后在深沟槽顶部形成体区刻蚀沟槽，在体区刻蚀沟槽内填充具有第二导电类型的填充材料，形成体区；接着在体区两侧的外延层表面形成栅氧和平面栅结构，形成超级结器件。通过本专利技术提供的超级结器件的制造方法，能够形成浓度均匀，并且范围精确的体区，准确控制超级结器件沟道长度和阈值电压。
[0017]本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0018]附图是用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术实施例，但并不构成对本专利技术实施例的限制。在附图中：图1为本专利技术实施例提供的超级结器件的制造方法的流程图；图2为本专利技术实施例提供的超级结器件的制造方法中形成的第一光阻层和第一硬掩膜层的剖面图；图3为本专利技术实施例提供的超级结器件的制造方法中形成的深沟槽填充区的剖面图；图4为本专利技术实施例提供的超级结器件的制造方法中形成的第二光阻层和第二硬掩膜层的剖面图；图5为本专利技术实施例提供的超级结器件的制造方法中形成的体区的剖面图；
图6为本专利技术实施例提供的超级结器件的制造方法中形成的超级结器件的剖面图。
具体实施方式
[0019]以下结合附图对本专利技术实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术实施例，并不用于限制本专利技术实施例。
[0020]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0021]在本专利技术中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。
[0022]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0023]请参考图1
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图6，本专利技术实施例提供一种超级结器件的制造方法，该方法包括以下步骤：S101：提供具有外延层的衬底，所述衬底和所述外延层具有第一导电类型，且所述衬底为重掺杂；S102：利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，所述深沟槽填充区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；其中，所述深沟槽填充区与两侧的外延层形成超级结结构；S103：在所述深沟槽顶部形成体区刻蚀沟槽；S104：在所述体区刻蚀沟槽内填充具有第二导电类型的填充材料，形成体区；S105：在所述体区两侧的外延层表面形成栅氧和平面栅结构，形成所述超级结器件。
[0024]首先执行步骤S101：提供具有外延层的衬底，所述衬底和所述外延层具有第一导电类本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超级结器件的制造方法，其特征在于，所述超级结的制造方法包括：提供具有外延层的衬底，所述衬底和所述外延层具有第一导电类型，且所述衬底为重掺杂；利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，所述深沟槽填充区具有与所述第一导电类型不同的第二导电类型；其中，所述深沟槽填充区与两侧的外延层形成超级结结构；在所述深沟槽顶部形成体区刻蚀沟槽；在所述体区刻蚀沟槽内填充具有第二导电类型的填充材料，形成体区；在所述体区两侧的外延层表面形成栅氧和平面栅结构，形成所述超级结器件。2.根据权利要求1所述的超级结器件的制造方法，其特征在于，所述利用深沟槽光罩在外延层内形成深沟槽填充区，包括：在所述外延层表面依次形成第一硬掩膜层和第一光阻层；利用深沟槽光罩对所述第一光阻层进行光刻，在所述第一光阻层上形成第一刻蚀窗口；通过所述第一刻蚀窗口对所述第一硬掩膜层和所述外延层进行刻蚀，在所述外延层内形成超级结刻蚀沟槽；在所述超级结刻蚀沟槽内填充第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区。3.根据权利要求2所述的超级结器件的制造方法，其特征在于，所述在所述超级结刻蚀沟槽内填充第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区，包括：利用外延工艺在所述超级结刻蚀沟槽内生长具有第二导电类型的填充材料，形成所述深沟槽填充区。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：田俊，付振，张泉，肖超，尹强，张文敏，
申请(专利权)人：北京芯可鉴科技有限公司，
类型：发明
国别省市：