深溝槽型超級結器件的制造方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及半導體技術，特別涉及一種深溝槽型超級結器件的制造方法。
【背景技術】
[0002]申請公布號為CN103035677A、申請公布日為2013年4月10日的中國發明專利申請在其說明書的【背景技術】部分對于超級結MOSFET(金屬-氧化物型場效應晶體管)進行了簡要介紹。超級結器件除了包含超級結MOSFET外，還包含超級結JFET (結型場效應晶體管)、超級結肖特基二極管、超級結IGBT(絕緣柵雙極晶體管)等，這些超級結器件的共同點是都具有超級結結構。
[0003]請參閱圖1，這是一種現有的超級結JFET的結構示意圖，在η型外延層中具有交替排列的P型立柱(pillar，也稱為縱向區)和η型立柱。這種在硅材料中所具有的交替排列的P型立柱和η型立柱就被稱為超級結結構。
[0004]—種典型的超級結結構的制造工藝是在硅材料(例如η型外延層)刻蝕多個深溝槽(deep trench)，然后以P型硅填充這些溝槽而形成P型立柱。相鄰兩個P型立柱之間的η型外延層就作為η型立柱，如圖2所示。采用這種制造工藝形成超級結結構的超級結器件被稱為溝槽型超級結器件。
[0005]在利用深溝槽填充來制作一些反向擊穿電壓較高的器件時(例如900V器件)，經常需要采用兩次或多次深溝槽-外延工藝的結合，如圖3所示。
[0006]該工藝能夠更有效地利用現有工藝能力，做出更小pitch(更低RSP)或者更大BV的超級結器件。但由于超級結器件一般選擇背封層次為Poly+LT0(0X)的襯底(Sub)進行作業。但是在深溝槽工藝中由于要利用濕法去除深溝槽刻蝕時使用的OX HM，背封的LT0(低溫氧化物)在第一次深溝槽制作過程中被全部去除(如圖4所示)，導致在2nd NEPI(第二層N外延)的高溫生長過程中，襯底(Sub)中的As摻雜通過多晶硅(Poly)外擴進入作業腔體，影響氣體氛圍，最終影響2nd NEPI摻雜形貌，導致2nd NEPI摻雜偏離預期。但是由于應力問題，背部的LTO又不能太厚。該問題對利用多次深溝槽工藝生產超級結器件形成了很大阻礙。

【發明內容】

[0007]本申請所要解決的技術問題是提供一種深溝槽型超級結器件的制造方法，能解決現有工藝在第二 N型外延層的高溫生長過程中襯底中的摻雜外擴的問題，改善深溝槽型超級結器件反向擊穿電壓等電學特性。
[0008]為解決上述技術問題，本發明提供的深溝槽型超級結器件的制造方法，其包括以下步驟:
[0009]—.在晶圓的第一 N型外延層表面形成第一 ONO介質層；
[0010]所述第一ONO介質層自上而下分別為第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅；
[0011]第一N型外延層下面為N型重摻雜襯底；
[0012]N型重摻雜襯底下面為低溫氧化物；
[0013]低溫氧化物下面為多晶硅層；
[0014]低溫氧化物和多晶硅層為背封；
[0015]二.采用光刻工藝以光刻膠在第一 ONO介質層上定義出第一層溝槽的圖形，然后利用干法刻蝕，將第一層溝槽處的第一 ONO介質層刻開，之后去除光刻膠，利用第一 ONO介質層作為硬掩模進行第一層溝槽的刻蝕；
[0016]三.用濕法條件去除第一ONO介質層的第三氧化硅、第二氮化硅并保留其第一氧化硅，然后在第一層溝槽內做第一 P型立柱外延填充，然后CMP工藝去除晶圓表面成長的Si，并利用濕法刻蝕去除剩余的第一 ONO介質層的第一氧化硅，完成第一 P型立柱制作；
[0017]四.在完成第一P型立柱的晶圓上，通過與第一P型立柱對準，制作對準標記；
[0018]五.在完成第一P型立柱及對準標記的晶圓上進行犧牲氧化，然后生長第二N型外延層；
[0019]六.在第二N型外延層上淀積第二ONO介質層，所述第二ONO介質層自上而下分別為第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅；
[0020]七.采用光刻工藝與所述對準標記對準，以光刻膠在第二ONO介質層上相應于第一P型立柱的位置定義出第二層溝槽的圖形，并利用干法刻蝕將第二層溝槽處的第二 ONO介質層刻開，之后去除光刻膠，利用第二 ONO介質層作為硬掩模進行第二層溝槽的刻蝕，第二層溝槽的底部到達第一P型立柱頂部；
[0021]八.用濕法條件去除第二ONO介質層的第三氧化硅、第二氮化硅并保留其第一氧化硅，然后在第二層溝槽內做第二 P型立柱外延填充;然后CMP工藝去除晶圓表面成長的Si，并利用濕法刻蝕去除剩余的第二 ONO介質層的第一氧化硅，完成第二 P型立柱制作，第二 P型立柱的底部連接第一 P型立柱的頂部，完成整個P型立柱的制作；
[0022]九.進行后續工藝，形成深溝槽型超級結器件。
[0023]較佳的，背封中的低溫氧化物的厚度為1000埃?20000埃；
[0024]背封中的多晶硅層厚度為1000埃?20000埃。
[0025]較佳的，背封中的低溫氧化物的厚度為5000埃；
[0026]背封中的多晶硅層厚度為5000埃。
[0027]較佳的，第一ONO介質層、第二ONO介質層的各層厚度為:
[0028]第三氧化硅厚度為0.5?3um，第二氮化硅厚度為100?1500埃，第一氧化硅厚度為100 ?2000埃。
[0029]較佳的，第二N型外延層的厚度小于等于第一N型外延層的厚度；
[0030]第一 N型外延層的厚度為15?50um;
[0031]第二 N型外延層的厚度為15?50um。
[0032]較佳的，步驟二中，第一層溝槽刻蝕深度為最終所需溝槽深度的45%到55%。
[0033]本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法，通過將襯底(Sub)的背封從Poly+LTO變更為LTO+Poly，防止了在工藝流程中漏在外面的背封LTO被濕法工藝步驟所去除，第二N型外延層(2nd NEPI)成長時LTO會被Poly保護而均仍存在，襯底(Sub)中重摻雜的As或P元素不會外擴而導致第二N型外延層(2nd NEPI)的摻雜異常，在不帶來應力問題的情況下，解決了現有工藝在第二N型外延層(2nd NEPI)的高溫生長過程中襯底中的摻雜外擴的問題，能有效改善深溝槽型超級結器件反向擊穿電壓等電學特性。
【附圖說明】
[0034I圖1是一種現有的超級結JFET的結構示意圖；
[0035]圖2是溝槽型超級結器件的超級結結構制造工藝示意圖；
[0036]圖3是采用兩次深溝槽-外延工藝的溝槽型超級結示意圖。
[0037]圖4是現有采用兩次深溝槽-外延工藝第二層N外延的高溫生長時的示意圖；
[0038]圖5是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例晶圓表面形成ONO介質層示意圖；
[0039]圖6是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例完成第一層溝槽刻蝕示意圖；
[0040]圖7是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例完成第一P型立柱制作示意圖；
[0041]圖8是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例制作特殊的對準標記示意圖；
[0042]圖9是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例第二N型外延層形成示意圖；
[0043]圖10是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例第二ONO介質層形成示意圖；
[0044]圖11是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例完成第二層溝槽刻蝕完成不意圖；
[0045]圖12是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例第二P型立柱制作完成示意圖；
[0046]圖13是本發明的深溝槽型超級結器件的制造方法一實施例進行第二N型外延層成長時示意圖。
【具體實施方式】
[0047]實施例一
[0048]深溝槽型超級結器件的制造方法，包括以下步驟:
[0049]一.在晶圓(wafer)的第一 N型外延層(1st NEPI) 11表面形成第一 0N0(0xide_Nitride-Oxide，氧化層-氮化層-氧化層)介質層12，所述第一 ONO介質層12自上而下分別為第三氧化硅、第二氮化硅、第一氧化硅，第一N型外延層(NEPI) 11下面為N型重摻雜襯底(N-51^)10少型重摻雜襯底10下面為低溫氧化物(1^0)13，低溫氧化物(1^0)13下面為多晶硅層(Po Iy) 14，低溫氧化物(LTO) 13和多晶硅層(Po Iy) 14為背封，如圖5所示；
[0050]二.采用光刻工藝以光刻膠在第一 ONO介質層12上定義出第一層溝槽(Trench)的圖形，然后利用干法刻蝕，將第一層溝槽處的第一 ONO介質層12刻開，之后去除光刻膠，利用第一ONO介質層12作為硬掩模(hard mask)進行第一層溝槽的刻蝕，如圖6所示；
[0051]三.用濕法條件去除第一ONO介質層12的第三氧化硅、第二氮化硅并保留其第一氧化硅，然后在第一層溝槽內做第一P型立柱外延填充(1st pillar EPI Filling)，然后CMP(化學機械研磨)工藝去除晶圓表面成長的Si，并利用濕法刻蝕去除剩余的第一 ONO介