專利名稱：一種深溝槽超級pn結的形成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術,尤其涉及ー種深溝槽超級PN結(Super Junction)的制造技木。
背景技術：
在半導體領域中，用來提高功率MOS性能的超級PN結(Super Junction)技術在高壓領域的作用非常顯著。傳統(tǒng)的超級PN結的制造エ藝中主要是采用深槽刻蝕、外延填充、硅CMP平坦化的方法來實現(xiàn)。具體地，傳統(tǒng)技術中形成超級PN結的方法，包括以下步驟
步驟I :在N+襯底硅片上沉積單ー的厚外延層(N型)；
步驟2 :在該外延層中形成深溝槽，具體地，先生長熱氧化層，然后沉積氮化硅層，再沉積等離子體增強氧化層，通過刻蝕以上三層直至硅襯底，然后去膠，并以所述三種膜作為硬掩?？涛g成深溝槽，然后濕法去除氮化硅表面剰余的等離子體增強氧化層；
步驟3 :在深溝槽中填充外延硅(P型)形成超級PN結；
步驟4 :通過CMP法研磨到硅表面達到平坦化。然而，在所述利用CMP的技術中，因為一般生產(chǎn)線的CMP設備都用在后道，與加工超級PN結的設備不能混用，因此，利用CMP平坦化制造超級PN結方法エ藝必須采用專用CMP設備而導致エ藝控制難度大，成本較高。

發(fā)明內容
本發(fā)明鑒于上述問題，g在提供一種能夠與常規(guī)エ藝兼容、且エ藝簡單、效率高的超級PN結(Super Junction)的形成方法。本發(fā)明的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，包括
在襯底上沉積外延層的沉積步驟；
在所述外延層上依次形成第一介質層、第二介質層的介質形成步驟；
在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；
對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質層的規(guī)定高度的填充步驟；
利用刻蝕氣體刻蝕所述外延材料、所述第一介質層和所述第二介質層直至第一介質層和所述外延材料的界面處的刻蝕步驟；
去除所述第一介質層、第二介質層以實現(xiàn)所述外延材料的平坦化的去除步驟。利用所述發(fā)明，替代現(xiàn)有技術中采用的CMP，而采用填充外延材料以及刻蝕，而且外延材料的填充與刻蝕連續(xù)完成，因此，能夠有效解決利用CMP進行平坦化所帶來的エ藝復雜、控制難度大，成本高的技術問題。優(yōu)選地，在所述填充步驟之后不中斷エ藝的情況下，通入刻蝕氣體。優(yōu)選地，在所述刻蝕步驟中，作為刻蝕氣體，采用鹵素氫化氣體。
優(yōu)選地，在高溫下利用所述鹵素氫化氣體刻蝕外延材料、所述第一介質層和所述第二介質層的高選擇比對表面裸露的所述外延材料進行刻蝕。優(yōu)選地，在所述填充步驟中，所述規(guī)定高度為O. 5μπι以上。優(yōu)選地，在所述去除步驟中采用濕法去除各介質層。優(yōu)選地，所述第一介質的厚度形成為大于100Α，所述第二介質的厚度形成為大于300Α。優(yōu)選地，在所述填充步驟中，所述外延材料的最低點超過所述第一介質與所述外延材料的界面。優(yōu)選地，所述鹵素氫化物氣體是HCL、HF、HBr、HI中的任意ー種氣體。
優(yōu)選地，所述第一介質是氧化物，所述第二介質是氮化物，所述外延材料是Si。利用本發(fā)明，由于直接在外延設備中通入高溫鹵素氫化物氣體，故能夠直接在外延設備中進行外延Si和介質的刻蝕。由此，本發(fā)明能夠采用與現(xiàn)有的エ藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，具有エ藝簡單且成本低、效率高、無需專用的設備的優(yōu)勢，并且能夠有效避免利用CMP導致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。


圖I是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結形成過程的整體流程圖。圖2是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結形成過程的分解示意圖。圖3是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結形成過程的分解示意圖。圖4是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結形成過程的分解示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的ー些，g在提供對本發(fā)明的基本了解。并不g在確認本發(fā)明的關鍵或決定性的要素或限定所要保護的范圍。為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面結合附圖對本發(fā)明作進ー步的詳細描述。以下，參照圖I 圖4，對本發(fā)明ー實施方式的深溝槽超級PN結的形成方法進行說明。圖I是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結形成過程的整體流程圖。首先，如圖I所示，本發(fā)明的超級PN結形成方法主要包括
步驟I :在襯底上沉積外延層的沉積步驟。步驟2 :在外延層上依次形成第一介質層、第二介質層的介質形成步驟。步驟3 :在外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟。步驟4 :對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質層的規(guī)定高度的填充步驟。步驟5 :利用刻蝕氣體刻蝕外延材料、第一介質層和第二介質層直至第一介質層和外延材料的界面處的刻蝕步驟。步驟6 :去除第一介質層、第二介質層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。圖2 4是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結形成過程的分解示意圖。
下面對于上述的步驟I 6，參照圖2 4進行具體說明。如圖2 圖4所示，本發(fā)明ー實施方式的深槽超級PN結的形成方法主要具備下述步驟
步驟I:在襯底上沉積外延層101。步驟2 :在所述外延層101上依次形成第一介質層201、第二介質層301。步驟3 :在所述外延層101形成深溝槽401。步驟4 :對所述深溝槽401填充外延材料501以充滿整個深溝槽401并且超過第ニ介質層301的規(guī)定高度。
步驟5 :在不中斷エ藝的高溫情況下，通入鹵素氫化物氣體，利用高溫鹵素氫化氣體刻蝕所述外延材料501、所述第一介質層201和所述第二介質層301，回刻直至第一介質層201和外延材料501的界面處。步驟6 :去除所述第一介質層201、第二介質層301以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去
除步驟。在所述步驟4中，對所述深溝槽401填充外延材料501以充滿整個深溝槽401并且較佳地是所述外延材料501比第二介質層301高O. 5 μ m以上。在所述步驟5中，利用高溫鹵素氫化氣體刻蝕外延材料501、所述第一介質層201和所述第二介質層301的高選擇比對表面裸露的外延材料進行刻蝕。而且，利用高溫鹵素氫化氣體進行刻蝕的步驟5與填充外延材料501的步驟4連續(xù)進行，即，直接在進行外延填充的外延設備中通入鹵素氫化物氣體來完成刻蝕。這里，所述鹵素氫化物氣體較佳地是采用HCL氣體，當然也可以采用HF氣體、HBr氣體、或HI氣體。在所述步驟6中，較佳地，可采用濕法去除各介質層。另外，所述第一介質201是氧化物，所述第二介質301是氮化物。較佳地，所述第一介質201的厚度形成大于100A,所述第二介質301的厚度形成大于300A。所述外延材料最常用的是Si。利用所述發(fā)明，由于直接在外延設備中通入高溫鹵素氫化物氣體，因此，能夠采用與現(xiàn)有的エ藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，エ藝簡單、效率高、無需專用的設備，大大降低了エ藝成本，井能夠有效避免利用CMP導致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。以上例子主要說明了本發(fā)明的超級PN結的形成方法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進行了描述，但是本領域普通技術人員應當了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權利要求
1.一種深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，包括在襯底上沉積外延層的沉積步驟；在所述外延層上依次形成第一介質層、第二介質層的介質形成步驟；在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質層的規(guī)定高度的填充步驟；利用刻蝕氣體刻蝕所述外延材料、所述第一介質層和所述第二介質層直至第一介質層和所述外延材料的界面處的刻蝕步驟；去除所述第一介質層、第二介質層以實現(xiàn)所述外延材料的平坦化的去除步驟。
2.如權利要求I所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，在所述填充步驟之后不中斷エ藝的情況下，通入刻蝕氣體。
3.如權利要求2所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，在所述刻蝕步驟中，作為刻蝕氣體，采用鹵素氫化氣體。
4.如權利要求3所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，在高溫下利用所述鹵素氫化氣體刻蝕外延材料、所述第一介質層和所述第二介質層的高選擇比對表面裸露的所述外延材料進行刻蝕。
5.如權利要求I所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在干，在所述填充步驟中，所述規(guī)定高度為O. 5μπι以上。
6.如權利要求I所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，在所述去除步驟中采用濕法去除各介質層。
7.如權利要求I所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在干，所述第一介質的厚度形成為大于100Α,所述第二介質的厚度形成為大于300Α。
8.如權利要求I所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，在所述填充步驟中，所述外延材料的最低點超過所述第一介質與所述外延材料的界面。
9.如權利要求3所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，所述鹵素氫化物氣體是HCL、HF、HBr, HI中的任意ー種氣體。
10.如權利要求I 9任意一項所述的深溝槽超級PN結的形成方法，其特征在于，所述第一介質是氧化物，所述第二介質是氮化物，所述外延材料是Si。
全文摘要
本發(fā)明涉及深溝槽超級PN結的形成方法。該方法包括在襯底上沉積外延層的沉積步驟；在外延層上依次形成第一介質層、第二介質層的介質形成步驟；在外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；對深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質層的規(guī)定高度的填充步驟；利用刻蝕氣體刻蝕外延材料、第一介質層和第二介質層直至第一介質層和外延材料的界面處的刻蝕步驟；去除第一介質層、第二介質層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。利用本發(fā)明，能夠使用與現(xiàn)有的工藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，具有工藝簡單、效率高、工藝成本低的優(yōu)點，并能夠有效避免利用CMP導致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。
文檔編號H01L21/306GK102820212SQ20111015178
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權日2011年6月8日
發(fā)明者吳宗憲, 王根毅, 袁雷兵, 吳芃芃 申請人:無錫華潤上華半導體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司