[发明专利]高压超结衬底的制备方法

说明书

本发明涉及一种高压超结衬底的制备方法，其在基层衬底上通过外延工艺制备衬底耐压辅助层以及超结耐压层，通过沟槽刻蚀工艺在衬底耐压辅助层内得到衬底辅助层沟槽，对超结耐压层沟槽刻蚀后得到耐压辅助通孔，整个工艺过程与现有工艺兼容，由于采用同一光刻版刻蚀得到耐压辅助通孔以及衬底辅助层沟槽，能有效降低刻蚀难度，同时，刻蚀得到的衬底辅助层沟槽以及耐压辅助通孔具有很好的垂直性，侧壁一致性较好，深宽比减小，降低了辅助层沟槽填充体、辅助通孔填充体填充的难度，减少了空洞和缺陷的形成，电荷平衡得到加强，有利于击穿电压的提高，技术难度得到大幅的降低，为超结应用在特高压领域奠定基础。

技术领域

本发明涉及一种制备方法，尤其是一种高压超结衬底的制备方法，属于超结衬底制备的技术领域。

背景技术

超结晶体管是一种新型的器件结构，它的耐压结构主要是由N型区和P型区交替的纵向柱所构成的漂移区，在耐压时，N柱(N-pillar)和P柱(P-pillar)的相互耗尽形成电荷补偿效应，通过引入横向电场，使得纵向电场在漂移区的分布尽量均匀平缓来提高击穿电压(即由原来的三角形电场分布，变成梯形电场分布)，超结结构的耐压与超结结构中的柱体(pillar)的尺寸密切相关，在相同的掺杂浓度下，柱体越深，宽度越小，其击穿电压越高。

目前，典型的高压超结耐压层结构如附图所示，该技术方案是采用多次外延，每次外延之后进行离子注入，最后进行一次高温退火，使P柱贯通，从而形成如糖葫芦形状的超结耐压层8，如图8所示。但是此方法造成的P柱浓度过高，容易导致提前击穿，并且由于P柱横向的扩散使得N柱的有效面积减小，造成通态电阻的增加，同时，P柱的离子注入对准也会有一定问题，该方法工艺相对复杂，需要多次外延，尤其对于高压器件，成本高昂。

为了进一步提高超结器件的性能，深槽刻蚀和多步外延工艺被开发出来，该方法是对外延层进行一次性的深槽刻蚀，然后通过多步外延来填充P型半导体来形成超结耐压层，该方法不需要额外的退火过程和离子注入工艺，可以实现更低的通态电阻，而且，该方法原理简单，工艺步骤少。但是，对于高压超结器件(1200V以上)，此方法需要刻蚀的沟槽比较深，宽度比较窄，即深宽比比较大，对于深宽比很大的情况，深槽侧壁的角度很难把控，沟槽的一致性会比较差，会造成电荷不平衡，使得击穿电压急剧降低；同时，无空洞，无缺陷的深槽填充又是一个问题，因此对于1200V及以上的超结高压器件，以目前的工艺技术，基本不可能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种高压超结衬底的制备方法，其与现有工艺兼容，降低了刻蚀难度和填充难度，减少了空洞和缺陷的形成，电荷平衡得到加强，有利于击穿电压的提高。

按照本发明提供的技术方案，一种高压超结衬底的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

步骤1、提供具有第一导电类型的基础衬底，并在所述基础衬底上外延得到衬底耐压辅助层，所述衬底耐压辅助层的导电类型与基础衬底的导电类型相一致；

步骤2、对上述衬底耐压辅助层进行沟槽刻蚀，以得到位于所述衬底耐压辅助层内的衬底辅助层沟槽；

步骤3、在上述衬底耐压辅助层上外延第二导电类型材料，以得到填满所述衬底辅助层沟槽内的辅助层沟槽填充体；

步骤4、在上述衬底耐压辅助层的上方进行所需的外延工艺，以得到超结耐压层，所述超结耐压层的导电类型与衬底耐压辅助层的导电类型相一致，且超结耐压层的掺杂浓度与衬底耐压辅助层的掺杂浓度相同；

步骤5、对上述超结耐压层进行沟槽刻蚀，以得到贯通所述超结耐压层的耐压辅助通孔，所述耐压辅助通孔位于与相应衬底辅助层沟槽的正上方；

步骤6、在上述超结耐压层上外延第二导电类型材料，以得到填满耐压辅助通孔的辅助通孔填充体，所述辅助通孔填充体位于辅助层沟槽填充体的正上方，且辅助通孔填充体与辅助层沟槽填充体电连接；