[发明专利]沟槽型超级结的制造方法

权利要求书

1.一种沟槽型超级结的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供一半导体衬底，在所述半导体衬底表面形成有第一导电类型外延层；

步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述第一导电类型外延层中形成多个沟槽；

步骤三、采用外延生长中在所述沟槽中填充第二导电类型外延层，所述第二导电类型外延层的外延生长工艺包括如下分步骤：

步骤31、进行第一次外延生长在所述沟槽的底部填充具有第二导电类型掺杂的第一外延子层；

步骤32、进行第二次外延生长在所述沟槽的顶部填充具有第二导电类型掺杂的第二外延子层；由所述第一外延子层和所述第二外延子层叠加形成所述第二导电类型外延层；

所述第一次外延生长的速率大于所述第二次外延生长的速率，利用外延生长速率越小、外延填充沟槽的缺陷越少的特点在所述沟槽的顶部形成具有缺陷少的所述第二外延子层；所述第二外延子层的深度要求设置为大于超级结器件的P型体区的深度，所述P型体区的纵向位置位于所述第二外延子层的深度范围内，使后续由填充于所述沟槽的所述第二导电类型外延层组成第二导电类型薄层的性能由所述第二外延子层决定，在通过所述第二外延子层使所述第二导电类型薄层的性能得到保持或提高的条件下，通过提高所述第一次外延生长的速率来提高整个沟槽的外延填充速率；

步骤四、进行化学机械研磨工艺，所述化学机械研磨工艺将所述沟槽外部的所述第二导电类型外延层去除、将所述沟槽区域的所述第二导电类型外延层的表面和所述沟槽外的表面相平；由填充于所述沟槽中的所述第二导电类型外延层组成所述第二导电类型薄层、由各所述沟槽之间的所述第一导电类型外延层组成第一导电类型薄层，所述第一导电类型薄层和所述第二导电类型薄层交替排列组成超级结。

2.如权利要求1所述的沟槽型超级结的制造方法，其特征在于：步骤一中所述第一导电类型外延层的厚度为15微米～60微米。

3.如权利要求1所述的沟槽型超级结的制造方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底，所述第一导电类型外延层为第一导电类型硅外延层，所述第二导电类型外延层为第二导电类型硅外延层。

4.如权利要求1或3所述的沟槽型超级结的制造方法，其特征在于：步骤二中形成所述沟槽包括如下分步骤：

步骤21、在所述第一导电类型外延层表面形成硬质掩模层；

步骤22、在所述硬质掩模层表面涂布光刻胶，进行光刻工艺将所述沟槽形成区域打开；

步骤23、以所述光刻胶为掩模对所述硬质掩模层进行刻蚀，该刻蚀工艺将所述沟槽形成区域的所述硬质掩模层去除、所述沟槽外的所述硬质掩模层保留；

步骤24、去除所述光刻胶，以所述硬质掩模层为掩模对所述第一导电类型外延层进行刻蚀形成所述沟槽；

采用所述硬质掩模层之后，在所述步骤四中所述化学机械研磨工艺以所述硬质掩模层为研磨终点，在所述化学机械研磨工艺之后去除所述硬质掩模层。

5.如权利要求4所述的沟槽型超级结的制造方法，其特征在于：所述硬质掩模层由依次形成于所述第一导电类型外延层表面的第一氧化层、第二氮化硅层和第三氧化层叠加而成。

6.如权利要求5所述的沟槽型超级结的制造方法，其特征在于：步骤24中所述沟槽的刻蚀工艺完成后要求所述第三氧化层的厚度保留一半以上；在所述沟槽形成之后还包括如下步骤：

步骤25、去除所述第三氧化层；

步骤26、采用热氧化工艺在所述沟槽的底部表面和侧面形成牺牲氧化层，之后去除所述牺牲氧化层以对所述沟槽的底部表面和侧面进行修复，去除所述牺牲氧化层时采用所述第二氮化硅层对所述第一氧化层进行保护；

步骤27、去除所述第二氮化硅层；

之后，在所述步骤四中所述化学机械研磨工艺以所述硬质掩模层的所述第一氧化层为研磨终点，在所述化学机械研磨工艺之后去除所述第一氧化层。

7.如权利要求5所述的沟槽型超级结的制造方法，其特征在于：所述第一氧化层为热氧化层，厚度为100埃米～2000埃米；所述第二氮化硅层的厚度为100埃米～1500埃米；所述第三氧化层的厚度为0.5微米～3微米。