平面型超级结制备方法技术

本发明专利技术公开了一种平面型超级结制备方法，包括以下步骤：步骤一、准备一片带有足够厚度的N型外延硅片做衬底；步骤二、利用高温退火工艺将P阱注入进行推进；步骤三、通过一层光罩定义出深沟槽的图案；步骤四、采用选择性外延填充方式形成P柱；步骤五、随后用化学机械研磨方法去除硅片表面P型多晶硅；步骤六、利用热氧化的方式生长一层二氧化硅薄膜；步骤七、采用湿法刻蚀的方法将步骤六中生长的二氧化硅薄膜完全去除；步骤八、通过光刻和刻蚀工艺形成栅极；步骤九、利用离子注入形成源极；步骤十、进行晶背减薄和蒸金在晶片背面形成漏极。本发明专利技术通过改善超级结制备工艺流程，可以提高工艺稳定型，进而改善器件的电性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子
，涉及功率半导体器件，具体涉及ー种超级结的制备エ艺。
技术介绍
超级结功率器件是ー种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在普通双扩撒金属氧化物半导体(DMOS)的基础上,通过引入超级结(Super Junction)结构，除了具备DMOS输入阻抗高、开关速度快、工作频率高、易电压控制、热稳定好、驱动电路简单、易于集成等特点外，还克服了 DMOS的导通电阻随着击穿电压成2.5次方关系增加的缺点。目前超级结DMOS已广泛应用于面向个人电脑、笔记本电脑、上网本、手机、照明(高压气体放电灯)产品以及电视机(液晶或等离子电视机)和游戏机等消费电子产品的电源或适配器。目前超级结功率器件的制备エ艺主要分成两大类，一种是利用多次外延和注入的方式在N型外延沉底上形成P柱；另外一种是在深沟槽刻蚀加P柱填充的方式形成。在利用深沟槽加P柱填入方式制备超级结的エ艺中，由于深沟槽的深宽比(Aspect Ratio)较大(大于7)，导致后续P柱填充时容易出现孔洞。此外，在P柱形成过程中，除了深沟槽内会形成外，在硅片的表面也会形成ー层和P型薄膜，在后续エ艺过程中，利用化学机械研磨(CMP)的方法去除该层P型薄膜时容易在深沟槽顶端两侧附近形成硅残留，进而影响元器件的电性能。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供ー种，它可以提高工艺稳定型，进而改善器件的电性能。为了解决以上技术问题，本专利技术提供了ー种，包括以下步骤:步骤一、准备一片带有足够厚度的N型外延硅片做衬底，其外延层厚度由器件设计的耐压值所决定；步骤ニ、利用光罩定义出需要P阱注入的区域，然后利用高温退火エ艺将P阱注入进行推迸；步骤三、通过ー层光罩定义出深沟槽的图案，采用干法刻蚀的方法，形成一定深度的深沟槽，其深沟槽深度可以根据器件的击穿电压来决定；步骤四、采用选择性外延填充方式，在深沟槽内填充P型单晶硅，形成P柱；步骤五、随后用化学机械研磨方法去除硅片表面P型多晶硅；步骤六、利用热氧化的方式生长ー层ニ氧化硅薄膜；步骤七、采用湿法刻蚀的方法将步骤六中生长的ニ氧化硅薄膜完全去除；步骤八、依次沉积ー层氧化硅和掺杂多晶硅作为栅极，然后通过光刻和刻蚀エ艺形成栅极；步骤九、利用离子注入形成源极；步骤十、进行晶背减薄和蒸金在晶片背面形成漏扱。本专利技术的有益效果在干:通过改善超级结制备エ艺流程，可以提高工艺稳定型，进而改善器件的电性能。上述步骤一中使用的衬底由两层构成，一层是电阻率低的单晶硅片，然后在其上面利用外延成长的方式生成电阻率高的外延层，外延层厚度由器件的额定电压来決定。上述步骤三中深沟槽的形成是采用干法离子刻蚀的エ艺形成，并且可以采用带光罩或者不带光罩两种エ艺。上述步骤五中P柱的形成是采用选择性外延沉积的方式形成，然后用化学机械研磨的方式将其表面磨平。上述步骤七中利用热氧化的方式生长ー层ニ氧化硅薄膜，其厚度与化学机械研磨之后残留的硅的厚度一致。上述步骤八中采用湿法刻蚀的方法将化学机械研磨后生长的ニ氧化硅薄膜完全去除。在上述步骤三中，干法刻蚀深沟槽时可以采用带氧化物层作为光罩层，首先刻蚀光罩层，然后再刻蚀深沟槽。在上述步骤三中，不用光罩，直接刻蚀形成深沟槽。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ー步详细说明。图1是本专利技术步骤十完成后形成的结构示意图；图2是本专利技术步骤ー完成后形成的结构示意图；图3是本专利技术步骤ニ完成后形成的结构示意图；图4是本专利技术步骤三完成后形成的结构示意图；图5是本专利技术步骤四完成后形成的结构示意图；图6是本专利技术步骤五完成后形成的结构示意图；图7是本专利技术步骤六完成后形成的结构示意图；图8是本专利技术步骤七完成后形成的结构示意图；图9是本专利技术步骤八完成后形成的结构示意图；图10是本专利技术步骤九完成后形成的结构示意图。具体实施例方式本专利技术的目的在于通过改善超级结制备エ艺流程，可以提高工艺稳定型，进而改善器件的电性能。本专利技术主要是针对深沟槽加P柱填入方式制备超级结的エ艺，通过改善超级结的制造エ艺流程，采用选择性外延的方式填充深沟槽，从而形成致密无缝的P柱。在去除P柱形成在硅片表面的P型薄膜时，先利用化学机械研磨(CMP)的方法去除，然后再用炉管生长ー层ニ氧化硅，最后用湿法刻蚀该层ニ氧化硅。采用选择性外延的方式填充深沟槽形成的P柱比较致密并且没有孔洞。通过在CMPエ艺后加入一层牺牲氧化层的生长和去除，可以消弱或者去除深沟槽附件的硅残留。1.如图2所示，准备一片带有足够厚度的N型外延硅片做衬底，外延层3电阻率较高，通常是I 8毫欧姆厘米，而衬底2电阻率低，大约为I 5毫欧姆厘米。而外延层厚度由器件设计的耐压值所決定。2.如图3所示，利用光罩定义出需要P阱5注入的区域，然后利用高温退火エ艺将P阱注入进行推迸。3.如图4所示，通过ー层光罩定义出深沟槽9的图案，采用干法刻蚀的方法，形成一定深度的深沟槽，其深沟槽深度可以根据器件的击穿电压来決定。在上述步骤3エ艺中，干法刻蚀深沟槽时可以采用带氧化物层作为硬光罩层(Hard mask),首先刻蚀hard mask,然后再刻蚀深沟槽。或者不用hard mask,直接刻蚀形成深沟槽。4.如图5所示，采用选择性外延填充方式，在深沟槽内填充P型单晶硅，形成P柱4,5.如图6所示，采用CMP (化学机械研磨)方法将硅片表面P型多晶硅去除，但在沟槽顶部两侧会有部分单晶硅残留。6.如图7所示，利用热氧化的方式生长ー层ニ氧化硅薄膜，该薄膜厚度可以依据步骤5中所示的硅残留厚度来确定，大概和硅残留厚度一致。7.如图8所示，采用湿法刻蚀的方法将步骤6中生长的ニ氧化硅薄膜完全去除。8.如图9所不,依次沉积ー层氧化娃和多晶娃作为栅极,然后通过光刻和刻蚀エ艺形成栅极7。9.如图10所示，利用离子注入形成源极6。10.如图1所示，等器件制备的所有エ艺进行完后，再进行晶背减薄和蒸金在晶片背面形成漏极I。本专利技术并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述g在于为了描述和说明本专利技术涉及的技术方案。基于本专利技术启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本专利技术的保护范围。以上的具体实施方式用来掲示本专利技术的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本专利技术的多种实施方式以及多种替代方式来达到本专利技术的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面型超级结制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、准备一片N型外延硅片做衬底，其外延层厚度由器件设计的耐压值所决定；步骤二、利用光罩定义出需要P阱注入的区域，然后利用高温退火工艺将P阱注入进行推进；步骤三、通过一层光罩定义出深沟槽的图案，采用干法刻蚀的方法，形成深沟槽，其深沟槽深度可以根据器件的击穿电压来决定；步骤四、采用选择性外延填充方式，在深沟槽内填充P型单晶硅，形成P柱；步骤五、随后用化学机械研磨方法去除硅片表面P型多晶硅；步骤六、利用热氧化的方式生长一层二氧化硅薄膜；步骤七、采用湿法刻蚀的方法将步骤六中生长的二氧化硅薄膜完全去除；步骤八、依次沉积一层氧化硅和掺杂多晶硅作为栅极，然后通过光刻和刻蚀工艺形成栅极；步骤九、利用离子注入形成源极；步骤十、进行晶背减薄和蒸金在晶片背面形成漏极。

【技术特征摘要】
1.ー种平面型超级结制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一、准备一片N型外延硅片做衬底，其外延层厚度由器件设计的耐压值所决定；步骤ニ、利用光罩定义出需要P阱注入的区域，然后利用高温退火エ艺将P阱注入进行推进； 步骤三、通过ー层光罩定义出深沟槽的图案，采用干法刻蚀的方法，形成深沟槽，其深沟槽深度可以根据器件的击穿电压来决定； 步骤四、采用选择性外延填充方式，在深沟槽内填充P型单晶硅，形成P柱； 步骤五、随后用化学机械研磨方法去除硅片表面P型多晶硅； 步骤六、利用热氧化的方式生长ー层ニ氧化硅薄膜； 步骤七、采用湿法刻蚀的方法将步骤六中生长的ニ氧化硅薄膜完全去除； 步骤八、依次沉积ー层氧化硅和掺杂多晶硅作为栅极，然后通过光刻和刻蚀エ艺形成栅极； 步骤九、利用离子注入形成源极； 步骤十、进行晶背减薄和蒸金在晶片背面形成漏扱。2.根据权利要求1所述的平面型超级结制备方法，其特征在于:上述步骤一中使用的衬底由两层构成，一层是电阻率低的单晶硅片，然后在其上面利用外延成长的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张帅，刘远良，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：