超級(jí)結(jié)及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種超級(jí)結(jié)，本發(fā)明還涉及該超級(jí)結(jié)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)結(jié)MOSFET采用新的耐壓層結(jié)構(gòu)，利用一系列的交替排列的半導(dǎo)體P型薄層和N型薄層組成的超級(jí)結(jié)來(lái)在截止?fàn)顟B(tài)下在較低電壓下就將所述P型薄層和N型薄層耗盡，實(shí)現(xiàn)電荷相互補(bǔ)償，從而使P型薄層和N型薄層在高摻雜濃度下能實(shí)現(xiàn)高的擊穿電壓，從而同時(shí)獲得低導(dǎo)通電阻和高擊穿電壓，打破傳統(tǒng)功率MOSFET理論極限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超級(jí)結(jié)，能減少溝槽填充中產(chǎn)生的缺陷，提高產(chǎn)品的性能和良率。為此，本發(fā)明還提供一種超級(jí)結(jié)的制造方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的超級(jí)結(jié)的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，終端保護(hù)區(qū)形成于所述電流流動(dòng)區(qū)的周側(cè)。
[0005]所述電流流動(dòng)區(qū)包含多個(gè)平行排列的第一溝槽。
[0006]所述終端保護(hù)區(qū)包括多個(gè)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)周側(cè)的溝槽環(huán)，在俯視面上，各所述溝槽環(huán)沿著從所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)邊緣向外依次交替排列。
[0007]各所述溝槽環(huán)由四條邊溝槽和四個(gè)角環(huán)繞而成;各所述溝槽環(huán)的第一邊溝槽和第三邊溝槽都和所述第一溝槽平行，各所述溝槽環(huán)的第二邊溝槽和第四邊溝槽都和所述第一溝槽垂直;各所述溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處相鄰的兩條邊溝槽不連通而呈溝槽斷開(kāi)式結(jié)構(gòu)，使各所述溝槽環(huán)的各位置處溝槽都為直線(xiàn)式結(jié)構(gòu)并消除具有轉(zhuǎn)角的溝槽，從而消除轉(zhuǎn)角溝槽在外延填充時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力缺陷。
[0008]所述第一溝槽和所述溝槽環(huán)都形成于第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層中，在所述第一溝槽和所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽中都填充有第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層;所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層形成于半導(dǎo)體襯底表面。
[0009]由填充于各所述第一溝槽中的第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層或各所述所述溝槽環(huán)的邊溝槽中的第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層，由相鄰的各所述第一溝槽或各所述溝槽環(huán)之間所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層或組成第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層和所述第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層交替排列組成超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽的寬度相等且都等于所述第一溝槽的寬度，各所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽的深度相等且都等于所述第一溝槽的深度。
[0011]進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述溝槽環(huán)之間的間距相等且等于各所述第一溝槽的間距。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在各所述溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處相鄰的兩條邊溝槽的不連通寬度為各所述溝槽環(huán)之間的間距的0.5倍?5倍。
[0013]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在各所述溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處相鄰的兩條邊溝槽的不連通寬度等于各所述溝槽環(huán)之間的間距。
[0014]進(jìn)一步的改進(jìn)是，最外側(cè)的所述第一溝槽和最內(nèi)側(cè)的所述溝槽環(huán)的第一邊溝槽或第三邊溝槽的間距等于各所述第一溝槽的間距。
[0015]進(jìn)一步的改進(jìn)是，最內(nèi)側(cè)的所述溝槽環(huán)的第二邊溝槽或第四邊溝槽和各所述第一溝槽的頂端邊緣之間的間距等于各所述第一溝槽的間距。
[0016]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第一導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第二導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層。
[0017]進(jìn)一步的改進(jìn)是，第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型；或者，第一導(dǎo)電類(lèi)型為P型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型。
[0018]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的超級(jí)結(jié)的制造方法包括如下步驟:
[0019]步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層。
[0020]步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層中同時(shí)形成多個(gè)第一溝槽和多個(gè)溝槽環(huán)。
[0021]超級(jí)結(jié)的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)，終端保護(hù)區(qū)形成于所述電流流動(dòng)區(qū)的周側(cè)。
[0022]各所述第一溝槽平行排列于所述電流流動(dòng)區(qū)中。
[0023]各所述溝槽環(huán)環(huán)繞于所述電流流動(dòng)區(qū)周側(cè)并位于所述終端保護(hù)區(qū)中，在俯視面上，各所述溝槽環(huán)沿著從所述電流流動(dòng)區(qū)的外側(cè)邊緣向外依次交替排列。
[0024]各所述溝槽環(huán)由四條邊溝槽和四個(gè)角環(huán)繞而成;各所述溝槽環(huán)的第一邊溝槽和第三邊溝槽都和所述第一溝槽平行，各所述溝槽環(huán)的第二邊溝槽和第四邊溝槽都和所述第一溝槽垂直;各所述溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處相鄰的兩條邊溝槽不連通而呈溝槽斷開(kāi)式結(jié)構(gòu)，使各所述溝槽環(huán)的各位置處溝槽都為直線(xiàn)式結(jié)構(gòu)并消除具有轉(zhuǎn)角的溝槽，用于消除轉(zhuǎn)角溝槽在后續(xù)外延填充時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力缺陷。
[0025]步驟三、采用外延生長(zhǎng)工藝在所述第一溝槽和所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽中都填充第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層。
[0026]由填充于各所述第一溝槽中的第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層或各所述所述溝槽環(huán)的邊溝槽中的第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層，由相鄰的各所述第一溝槽或各所述溝槽環(huán)之間所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層或組成第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層和所述第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層交替排列組成超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)。
[0027]進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽的寬度相等且都等于所述第一溝槽的寬度，各所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽的深度相等且都等于所述第一溝槽的深度。
[0028]進(jìn)一步的改進(jìn)是，各所述溝槽環(huán)之間的間距相等且等于各所述第一溝槽的間距。
[0029]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在各所述溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處相鄰的兩條邊溝槽的不連通寬度為各所述溝槽環(huán)之間的間距的0.5倍?5倍。
[0030]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在各所述溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處相鄰的兩條邊溝槽的不連通寬度等于各所述溝槽環(huán)之間的間距。
[0031]進(jìn)一步的改進(jìn)是，最外側(cè)的所述第一溝槽和最內(nèi)側(cè)的所述溝槽環(huán)的第一邊溝槽或第三邊溝槽的間距等于各所述第一溝槽的間距。
[0032]進(jìn)一步的改進(jìn)是，最內(nèi)側(cè)的所述溝槽環(huán)的第二邊溝槽或第四邊溝槽和各所述第一溝槽的頂端邊緣之間的間距等于各所述第一溝槽的間距。
[0033]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第一導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第二導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層。
[0034]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二包括如下分步驟:
[0035]步驟21、在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面形成硬質(zhì)掩模層。
[0036]步驟22、在所述硬質(zhì)掩模層表面涂布光刻膠，進(jìn)行光刻工藝將所述第一溝槽和所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽形成區(qū)域打開(kāi)。
[0037]步驟23、以所述光刻膠為掩模對(duì)所述硬質(zhì)掩模層進(jìn)行刻蝕。
[0038]步驟24、以所述硬質(zhì)掩模層為掩膜對(duì)所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層進(jìn)行刻蝕同時(shí)形成所述第一溝槽和所述溝槽環(huán)的四條邊溝槽。
[0039]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述硬質(zhì)掩模層由依次形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面的第一氧化層、第二氮化硅層和第三氧化層疊加而成。
[0040]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一氧化層為熱氧化層，厚度為100埃米?2000埃米;所述第二氮化硅層的厚度為100埃米?1500埃米;所述第三氧化層的厚度為0.5微米?3微米。
[0041]進(jìn)一步的改進(jìn)是，第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型；或者，第一導(dǎo)電類(lèi)型為P型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型。
[0042]本發(fā)明通過(guò)在電流流動(dòng)區(qū)的周側(cè)形成具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的溝槽環(huán)作為終端保護(hù)區(qū)中的溝槽，環(huán)狀結(jié)構(gòu)的溝槽環(huán)使得器件具有良好的反向擊穿電壓(BV)和單脈沖雪崩擊穿能量(EAS)性能。本發(fā)明通過(guò)在溝槽環(huán)的四個(gè)角的位置處使相鄰的兩條邊溝槽不連通而呈溝槽斷開(kāi)式結(jié)構(gòu)，使各溝槽環(huán)的各位置處溝槽都為直線(xiàn)式結(jié)構(gòu)并消除具有轉(zhuǎn)角的溝槽，從而消除轉(zhuǎn)角溝槽在外延填充時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力缺陷，從而能提高產(chǎn)品的性能和良率。
【附圖說(shuō)明】
[0043]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0044]圖1是現(xiàn)有超級(jí)結(jié)的俯視圖；
[0045]圖2是現(xiàn)有超級(jí)結(jié)在溝槽直角處的缺陷的照片；
[0046]圖3是本發(fā)明實(shí)施例超級(jí)結(jié)的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]如圖1所示，是現(xiàn)有超級(jí)結(jié)的俯視圖；超級(jí)結(jié)的中間區(qū)域?yàn)殡娏髁鲃?dòng)區(qū)(cell)，終端保護(hù)區(qū)形成于電流流動(dòng)區(qū)的周側(cè)。
[0048]電流流動(dòng)區(qū)包含多個(gè)平行排列的溝槽