[发明专利]沟槽外延填充方法

权利要求书

1.一种沟槽外延填充方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、在半导体衬底上形成沟槽；

步骤二、进行外延生长在所述沟槽中填充第一外延层，所述外延生长会从所述沟槽的底部表面和侧面同时生长，在所述外延生长过程中，所述第一外延层会围成一个开口结构；

所述外延生长的生长速率设置为随所述开口结构的顶部宽度的变化而变化，随着所述外延生长时间不断增加，所述开口结构的顶部宽度逐渐变小，所述外延生长的生长速率也逐渐变小。

2.如权利要求1所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：所述外延生长的生长速率还设置为满足：随着所述外延生长时间不断增加，使所述开口结构的两个侧面的夹角逐渐增加。

3.如权利要求2所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：当所述开口结构的最底部位于所述沟槽的顶部表面以上时，所述外延生长结束。

4.如权利要求1所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：所述外延生长过程中同时通入沉积气体和刻蚀气体；

所述外延生长的生长速率的降低通过降低所述沉积气体的流量实现；

或者，所述外延生长的生长速率的降低通过增加所述刻蚀气体的流量实现；

或者，所述外延生长的生长速率的降低通过增加所述刻蚀气体的流量和同时降低所述沉积气体的流量实现。

5.如权利要求1所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：所述半导体衬底为硅衬底。

6.如权利要求5所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：所述第一外延层为硅外延层。

7.如权利要求4所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：所述刻蚀气体包括HCl；所述沉积气体包括SiH₄。

8.如权利要求1所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：同一所述半导体衬底上形成有多个所述沟槽。

9.如权利要求8所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：沟槽外延填充工艺用于形成超级结。

10.如权利要求9所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：步骤一中所述半导体衬底具有第一导电类型掺杂。

11.如权利要求10所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：在所述半导体衬底上还形成有第一导电类型掺杂的第二外延层，所述沟槽形成于所述第二外延层内；

所述第一外延层具有第二导电类型掺杂；

由填充于所述沟槽中的所述第一外延层组成第二导电类型柱，由所述第二导电类型柱之间的所述第二外延层组成第一导电类型柱。

12.如权利要求10所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：步骤一中，形成所述沟槽的分步骤包括：

在所述第二外延层上形成硬质掩膜层；

采用光刻工艺打开所述沟槽的形成区域；

依次刻蚀所述沟槽的形成区域中的所述硬质掩膜层和所述第二外延层形成所述沟槽。

13.如权利要求12所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：步骤二中，所述硬质掩膜层保留，所述第一外延层选择性在所述硬质掩膜层之外的所述沟槽的底部表面和侧面生长。

14.如权利要求13所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：所述硬质掩膜层的材料包括氧化层或氮化层。

15.如权利要求12所述的沟槽外延填充方法，其特征在于：在步骤二完成之后，还包括进行化学机械研磨工艺以将延伸到所述沟槽外的所述第一外延层去除。