[发明专利]一种用于超级结制备的深沟槽填充工艺方法

说明书

技术领域

本发明属于电子技术领域，涉及功率半导体器件，具体涉及一种适用于超级结制备的深沟槽填充工艺方法。

背景技术

超级结功率器件是一种发展迅速、应用广泛的新型功率半导体器件。它是在普通双扩散金属氧化物半导体（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工艺主要分成两大类，一种是利用多次外延和注入的方式在N型外延衬底上形成P柱；另外一种是利用深沟槽刻蚀加P柱填充的方式形成。

在利用深沟槽刻蚀加P柱填充方式制备超级结的工艺中，在芯片终端转角处，由于深沟槽内晶向逐渐变化导致外延填充出现缝隙或者空洞，而在芯片中心区域则没有空洞或缺陷存在(参见图1)。终端转角处出现的空洞或者缝隙会导致器件漏电增加或者击穿电压软击穿。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种用于超级结制备的深沟槽填充工艺方法，通过改善超级结制备过程中深沟槽填充工艺流程，去除芯片终端转角处沟槽填充产生的缝隙或者空洞。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于超级结制备的深沟槽填充工艺方法，包括下列工艺步骤：

步骤1，在超级结工艺制备过程中，利用光刻及干法刻蚀工艺在外延硅片上形成一定深度的沟槽，沟槽深度由器件的电特性来决定；

步骤2，利用外延填充工艺在沟槽内填充单晶硅，由于晶向差异在终端沟槽区域内会有空洞或者缝隙出现；

步骤3，通过一层光罩定义出除终端沟槽之外的区域，并将该区域用光刻胶所覆盖；

步骤4，利用干法刻蚀将终端沟槽进行刻蚀，一直刻蚀至沟槽内的空洞或者缝隙完全被打开为止；

步骤5，将步骤4中的光刻胶去除；

步骤6，再次利用外延填充工艺，将终端沟槽完全填充。

步骤1中，所述沟槽的形成方法是先在硅片表面沉积一层氧化物，该氧化物的厚度约为1-2微米，然后利用光刻定义深沟槽形成区域；再利用干法刻蚀将沟槽区的氧化物去除，然后将光刻胶去除，此时利用氧化物作为刻蚀阻挡层进行深沟槽刻蚀，刻蚀深度主要是由所制备的器件电特性所决定，沟槽深度通常为10-50微米。

步骤2中，所述利用外延填充工艺在沟槽内填充单晶硅，填充至终端沟槽区域内空洞或者缝隙将要封口时为止；所述外延填充工艺可以是常规外延工艺或者是选择性外延填充工艺。

步骤3中，利用光刻胶定义出终端沟槽区域，以保护元胞区域已经填好的沟槽不会受到破坏。

步骤4中，利用干法刻蚀，将终端区沟槽封口变大，降低空洞或者缝隙的深宽比。

步骤6中，所述终端沟槽内完全填充单晶硅。

和现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过改善器件终端深沟槽填充工艺，避免沟槽填充过程出现缝隙或者空洞，最终改善器件的击穿电压及漏电流等。

附图说明

图1是采用传统的利用深沟槽刻蚀加P柱填充方式制备超级结的工艺方法形成的芯片终端转角处出现缝隙或者空洞的示意图；

图2-图7是本发明方法的制造过程示意图；其中，图2是本发明方法步骤1完成后的结构示意图；图3是本发明方法步骤2完成后的结构示意图；图4是本发明方法步骤3完成后的结构示意图；图5是本发明方法步骤4完成后的结构示意图；图6是本发明方法步骤5完成后的结构示意图；图7是本发明方法步骤6完成后的结构示意图。

图中附图标记说明如下：

1是沟槽，2是单晶硅，3是空洞或者缝隙，4是光刻胶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明主要是针对深沟槽刻蚀加P柱填充方式制备超级结的工艺，通过优化沟槽填充工艺流程，首先利用外延填充至芯片终端转角处空洞将要封口时为止，此时利用一次光刻，将终端区沟槽以外的区域用光刻胶遮挡，然后利用干法刻蚀，将终端区沟槽封口变大，降低缝隙的深宽比，随后去除光刻胶，再继续填充外延，直到完全填充为止。

本发明用于超级结制备的深沟槽填充工艺方法，具体包括如下步骤：