超结的深沟槽外延填充方法技术

本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种功率MOS器件超结的外延方法。所述超结的深沟槽外延填充方法包括以下步骤：提供第一导电类型半导体基底层，所述第一导电类型半导体基底层中形成有深沟槽，其中，从所述深沟槽的底端至顶端，所述深沟槽的开口逐渐变大；以第一流量变量通入硅源气体，以第二流量变量通入氯化氢气体，以第三流量通入掺杂气体使得由所述深沟槽的底端至顶端以逐渐变小的生长速率生长形成电阻率逐渐变大的第二导电类型外延层；其中，从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，所述第三流量不变。所述第三流量不变。所述第三流量不变。

【技术实现步骤摘要】
超结的深沟槽外延填充方法


[0001]本申请涉及半导体集成电路制造
，具体涉及一种功率MOS器件超结的外延方法。

技术介绍

[0002]功率半导体是开关电源，智能汽车，智能电网等电源系统的核心器件，而超结(super junction)技术凭借更低的功耗，高度契合当前的大功率快充电源，LED照明电源等的需求。
[0003]深沟槽刻蚀以及外延填充作为超结的核心对工艺有很高的要求，其中外延填充质量以及PN浓度匹配是非常重要的一部分。
[0004]为了更快更安全的完成无缺陷的高质量外延填充，需要在填充过程中逐渐降低外延生长速率。
[0005]而为了满足深沟槽刻蚀需求以及外延填充要求，深沟槽往往上方关键尺寸比沟槽底部大一些，所以沟槽底部外延浓度稍浓，顶部稍淡的外延生长更有利于PN浓度匹配。
[0006]为了使得由下至上关键尺寸逐渐变大的深沟槽被高质量无缺陷地填充，相关技术的超结外延填充方法通常通过单独调整硅源气体或HCL气体，以使由沟槽底端至顶端外延生长速率逐渐减慢，同时保持掺杂气体不变，但是此种方案生长速率越低导致填充电阻率越低即杂质浓度越低，这与我们想要的填充结构相悖。
[0007]其他相关技术由沟槽底端至顶端外延生长采用降低生长速率的同时改变掺杂气体量以期望逐渐提高填充的填充电阻率，但是由于杂质浓度同时受到生长速率和掺杂气体量的影响，且两者的影响作用相反，从而无法精确控制以平行扩展适用不同的产品。

技术实现思路

[0008]本申请提供了一种超结的深沟槽外延填充方法，可以解决相关技术无法保证高质量填充的同时使得填充电阻率满足需求且能够平行扩展适用不同的产品。
[0009]为了解决
技术介绍
中所述的技术问题，一种超结的深沟槽外延填充方法，所述超结的深沟槽外延填充方法包括以下步骤：
[0010]提供第一导电类型半导体基底层，所述第一导电类型半导体基底层中形成有深沟槽，其中，从所述深沟槽的底端至顶端，所述深沟槽的开口逐渐变大；
[0011]以第一流量变量通入硅源气体，以第二流量变量通入氯化氢气体，以第三流量通入掺杂气体使得由所述深沟槽的底端至顶端以逐渐变小的生长速率生长形成电阻率逐渐变大的第二导电类型外延层；
[0012]其中，从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，所述第三流量不变。
[0013]可选地，所述第一流量变量的公式为：
[0014]F1＝X*A1(t)；
[0015]其中F1表示第一流量变量；X表示硅源气体的初始流量；A1为第一流量变量的变量因子；t为第二导电类型外延层的制作时间范围，A1(t)表示第一流量变量的变量因子A1与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系；
[0016]其中A1(t)为增函数。
[0017]可选地，所述变量因子A1的范围为大于0且小于等于1的任意值。
[0018]可选地，所述第一流量变量的变量因子A1与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系A1(t)＝k1*t，其中k1为常量。
[0019]可选地，所述第二流量变量的公式为：
[0020]F2＝Y*A2(t)；
[0021]其中F2表示第二流量变量；Y表示氯化氢气体的初始流量；A2为第二流量变量的变量因子；t为第二导电类型外延层的制作时间范围，A2(t)表示第二流量变量的变量因子A2与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系；
[0022]其中A2(t)为增函数。
[0023]可选地，所述变量因子A1和变量因子A2的范围均为大于0且小于等于1的任意值。
[0024]可选地，所述第二流量变量的变量因子A2与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系A2(t)＝k2*t，其中k2为常量。
[0025]可选地，所述掺杂气体中包括第二导电类型杂质元素。
[0026]本申请技术方案，至少包括如下优点：在制作第二导电类型外延层时使得从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，从而能够使在形成第二导电类型外延层的过程，由所述深沟槽的底端至顶端的生长速率逐渐变小以高质量无缺陷地填充尺寸逐渐变大的槽口。同时所形成第二导电类型外延层的电阻率由深沟槽的底端至顶端逐渐变大，从而以保证由深沟槽的底端至顶端，第二导电类型外延层的杂质浓度逐渐变小，且上述过程中的掺杂气体的流量不变以便于平行扩展适用不同的产品。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。
[0028]图1示出了本申请一实施例提供的超结的深沟槽外延填充方法流程图；
[0029]图2示出了步骤S1所提供的第一导电类型半导体基底层剖视结构示意图；
[0030]图3示出了一实施例中对应关系A(d)的曲线示意图；
[0031]图4示出了在图3所示对应关系A(d)前提下第一流量变量F1与第二流量变量F2随深沟槽各处距离槽底高度d变化关系曲线图；
[0032]图5示出了采用本实施例所述方案后第二导电类型外延层的生长速率随着深沟槽各处距离槽底高度d的变化曲线示意图；
[0033]图6示出了采用本实施例所述方案后第二导电类型外延层的电阻率随着深沟槽各处距离槽底高度d的变化曲线示意图。
具体实施方式
[0034]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0035]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0037]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述超结的深沟槽外延填充方法包括以下步骤：提供第一导电类型半导体基底层，所述第一导电类型半导体基底层中形成有深沟槽，其中，从所述深沟槽的底端至顶端，所述深沟槽的开口逐渐变大；以第一流量变量通入硅源气体，以第二流量变量通入氯化氢气体，以第三流量通入掺杂气体使得由所述深沟槽的底端至顶端以逐渐变小的生长速率生长形成电阻率逐渐变大的第二导电类型外延层；其中，从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，所述第三流量不变。2.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述第一流量变量的公式为：F1＝X*A1(t)；其中F1表示第一流量变量；X表示硅源气体的初始流量；A1为第一流量变量的变量因子；t为第二导电类型外延层的制作时间范围，A1(t)表示第一流量变量的变量因子A1与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系；其中A1(t)为增函数。3.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述变量因子A1的范围为大于0且小于等于1的任意值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，曹志伟，张召，贾方超，王琦，
申请(专利权)人：华虹半导体无锡有限公司，
类型：发明
国别省市：