[发明专利]使用湿法刻蚀制备超级结器件的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，具体涉及一种使用湿法刻蚀制备超级结器件的方法。

背景技术

超级结器件的特征在于形成交替排列的P型半导体薄层和N型半导体薄层，利用P型半导体薄层和N型半导体薄层耗尽，实现电荷相互补偿的原理，使P型半导体薄层和N型半导体薄层在高掺杂浓度下能实现高的击穿电压，从而同时获得低导通电阻和高击穿电压。超级结器件结构的一种形成方式是在N型外延层上开深沟槽，然后再填入P型外延，形成交替排列的P型和N型的结构。

在目前的工艺中，深沟槽刻蚀多采用干法刻蚀，比较容易对硅基板造成损伤，而且成本也比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种使用湿法刻蚀制备超级结器件的方法，该方法对硅基板损伤较小，能保证后续的外延层生长质量较好，减少PN结界面的缺陷，降低漏电流，且能保证深沟槽的垂直形貌和面内形貌的均匀性，还可降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种使用湿法刻蚀制备超级结器件的方法，包括如下步骤：

步骤一，在硅基板上成长外延层；

步骤二，在硅片的正面和背面同时形成介质膜；

步骤三，正面用光刻胶定义图形，用干法刻蚀的方法打开介质膜；

步骤四，去除光刻胶，利用介质膜作为掩膜层，使用湿法各向异性刻蚀形成垂直的深沟槽结构；

步骤五，清洗后在深沟槽内填充成长与步骤一的外延层类型相反的外延层，以形成交替排列的P型和N型的结构；

步骤六，使用化学机械抛光的方法进行平坦化处理，停在介质膜上；

步骤七，利用湿法刻蚀去除正反面的介质膜，即可形成P型和N型交替排列的结构；

步骤八，后续工艺采用成熟的纵向双扩散金属氧化物半导体即可制备完整的超级结器件。

在步骤一中，所述外延层的厚度在5-80微米之间。

在步骤二中，所述形成介质膜采用扩散的方法形成热氧化膜作为介质膜，其厚度在1000埃-5000埃之间；或者采用低压化学气相沉淀工艺形成氧化膜或氮化膜作为介质膜，氧化膜的厚度在2000埃-10000埃之间，氮化膜的厚度在100埃-500埃之间。

在步骤一中所述硅基板为晶面取向110的硅基板，则在步骤三中，用光刻胶定义图形，光刻板的设计图形开口与111晶面对齐，该111晶面指晶面取向111，该111晶面是步骤四中深沟槽侧面的晶面。

在步骤四中，所述去除光刻胶采用灰化或者硫酸双氧水混合物来去除光刻胶。

在步骤四中，背面的介质膜起到保护背面单晶硅的作用，正面形成垂直的深沟槽结构，该深沟槽的深度为5-50微米；湿法药液采用氢氧化钾、四甲基氢氧铵或邻苯二酚乙二胺的碱性溶液，与去离子水的重量百分比为1％-50％；或者湿法药液使用上述碱性溶液与异丙醇的混合药液，异丙醇与碱性溶液的体积百分比比例为1％-30％。

如果步骤一中成长的外延层是P型外延层，那么步骤五中成长的外延层是N型外延层；如果步骤一中成长的外延层是N型外延层，那么步骤五中成长的外延层是P型外延层。

在步骤五中，所述清洗采用硫酸双氧水+稀释氢氟酸+氨水双氧水+盐酸双氧水的湿法工艺。

在步骤七中，如果介质膜是氧化膜，湿法药液使用缓冲氧化膜刻蚀剂或氢氟酸；如果介质膜是氮化膜，湿法药液使用热磷酸。

在步骤八中，后续工艺包括如下步骤：

A.使用离子注入的方式分别在特定图形部分形成P肼区、N+肼区和P+源区；

B.使用扩散方式形成栅氧，再使用低压化学气相沉淀法淀积多晶硅，并进行干法刻蚀，在特定图形部分形成多晶硅栅电极；

C.使用低压化学气相沉淀法、常压化学气相沉淀法或等离子增强化学气相沉淀法形成层间介质膜，层间介质膜的种类是氧化膜，随后进行干法刻蚀，形成多晶硅和金属电极的层间隔离以及源区和金属电极的接触孔；

D.在硅片正面采用溅射物理气相沉淀法形成正面源金属电极；

E.在硅片背面采用蒸发物理气相沉淀法形成背面漏金属电极。