[发明专利]超级结的沟槽填充方法

权利要求书

1.一种超级结的沟槽填充方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、提供一半导体晶圆，在所述半导体晶圆表面形成有第一导电类型外延层；

步骤二、在所述第一导电类型外延层表面形成硬质掩模层，采用光刻定义出超级结的沟槽的形成区域，依次对所述沟槽的形成区域的所述硬质掩模层和所述第一导电类型外延层进行刻蚀形成多个所述沟槽，所述沟槽分布于所述半导体晶圆的中央区域并延伸分布到边缘区域；

步骤三、进行第一次外延生长在各所述沟槽中填充第一层第二导电类型外延层，所述第一次外延生长时，所述第一层第二导电类型外延层会在所述沟槽的侧面以及底部表面逐渐生长并在生长一定厚度后在所述沟槽的中间区域合并，所述第一层第二导电类型外延层还会延伸到所述沟槽外的所述硬质掩模层表面；利用所述边缘区域的外延生长速度大于所述中央区域的外延生长速度的特点，当所述边缘区域中的所述沟槽内的所述第一层第二导电类型外延层完全合并后停止所述第一次外延生长，所述中央区域的所述沟槽内的所述第一层第二导电类型外延层未完全合并而在对应的所述沟槽顶部中间区域形成V型开口；

步骤四、以所述硬质掩模层为终止层对所述第一层第二导电类型外延层进行回刻并将所述硬质掩模层表面上的所述第一层第二导电类型外延层去除；

步骤五、进行第二次外延生长从而在所述沟槽内的所述第一层第二导电类型外延层表面继续生长第二层第二导电类型外延层，所述第二层第二导电类型外延层将所述中央区域的所述沟槽的V型开口完全填充后停止所述第二次外延生长；所述第二层第二导电类型外延层还从所述沟槽顶部延伸到所述沟槽外的所述硬质掩模层表面，所述硬质掩模层的表面仅具有所述第二层第二导电类型外延层的结构使所述边缘区域和所述中央区域的所述硬质掩模层的表面的外延层厚度差减少，提高面内均匀性。

2.如权利要求1所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：所述半导体晶圆为硅晶圆，所述第一导电类型外延层为硅外延层，所述第一层第二导电类型外延层为硅外延层，所述第二层第二导电类型外延层为硅外延层。

3.如权利要求2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：所述硬质掩模层为氮化硅层；或者，所述硬质掩模层为氧化硅和氮化硅的叠加层。

4.如权利要求1或2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：所述沟槽的侧面角度为90度+/-0.1度。

5.如权利要求1或2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：所述边缘区域包括从所述半导体晶圆的最外侧边缘向内延伸5毫米的范围内的区域。

6.如权利要求1或2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：步骤二中的光刻工艺定义的各所述沟槽的宽度相同，各所述沟槽之间的间距相同。

7.如权利要求1或2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：步骤四中的所述回刻工艺采用化学机械研磨工艺或者HCl刻蚀工艺。

8.如权利要求1或2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：步骤五之后还包括依次去除所述硬质掩模层的表面的所述第二层第二导电类型外延层以及所述硬质掩模层的步骤，由填充于所述沟槽中的所述第一层第二导电类型外延层和所述第二层第二导电类型外延层叠加形成第二导电类型柱，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柱，由所述第一导电类型柱和所述第二导电类型柱交替排列形成所述超级结。

9.如权利要求1或2所述的超级结的沟槽填充方法，其特征在于：第一导电类型为N型，第二导电类型为P型；或者，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。