[发明专利]超级结器件的制造方法

说明书

本发明公开了一种超级结器件的制造方法，采用全平工艺实现，包括：形成第零层对准标记；形成超级结，先在第一外延层中形成超级结沟槽，之后在再超级结沟槽中填充第二外延层并平坦化；形成栅极结构，先形成栅极沟槽，之后再填充多晶硅栅并平坦化，在栅极结构的引出位置处的栅极沟槽的宽度满足形成接触孔的要求；采用离子注入和退火推进工艺形成体区；步骤三、形成具有无爬坡的平坦的场氧。本发明能减少光刻层次，降低工艺成本。

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种超级结器件的制造方法。

背景技术

超级结为由形成于半导体衬底中的交替排列的P型薄层也称P型柱(Pillar)和N型薄层也称N型柱组成，采用了超级结的器件为超级结器件如超级结MOSFET。利用P型薄层和N型薄层电荷平衡的体内降低表面电场(Resurf)技术能提升器件的反向击穿电压的同时又保持较小的导通电阻。

超级结的PN间隔的Pillar结构是超级结的最大特点。现有制作PN间隔的pillar结构主要有两种方法，一种是通过多次外延以及离子注入的方法获得，另一种是通过深沟槽刻蚀以及外延(EPI)填充的方式来制作。后一种方法是通过沟槽工艺制作超级结器件，需要先在半导体衬底如硅衬底表面的N型掺杂外延层上刻蚀一定深度和宽度的沟槽，然后利用外延填充(EPI Filling)的方式在刻出的沟槽上填充P型掺杂的硅外延。

如图1所示，是现有超级结的结构示意图；超级结主要包括：

形成于N型半导体衬底如硅衬底101表面上的N型外延层102，在N型外延层102中形成有超级结沟槽103，本申请中将超级结对应的沟槽称为超级结沟槽，在超级结沟槽103中填充有P型外延层并由填充在超级结沟槽103中的P型外延层组成P型柱104，由P型柱104之间的N型外延层102组成N型柱，由P型柱104和N型柱交替排列形成超级结。

如图2所示，是现有超级结器件的制造方法的流程图；图2中采用光刻工艺步骤来说明超级结器件的制造方法流程，每一层光刻工艺中会采用到一层光罩(Mask)并进行光刻。现有超级结器件的制造方法包括步骤：

第一层光刻工艺，形成第零层对准标记。第零层对准标记形成划线道上，后续的形成体区对应的第二层光刻工艺中需要采用第零层对准标记进行对准。第零层对准标记通过第零层光罩(ZM)定义，本发明也采用Mask1表示第零层光罩。

第二层光刻工艺，体区注入和推进。体区注入的取样需要采用Mask2定义。

第三层光刻工艺，超级结沟槽刻蚀和填充。超级结构沟槽的形成区域需要采用Mask3定义。

第四层光刻工艺，场氧的沉积和刻蚀。场氧的刻蚀区域需要采用Mask4定义。场氧通常形成在终端区的表面上，终端区环绕在器件单元区即电流流动区也即有源区的周侧。故在形成器件单元区的结构之前需要将器件单元区的场氧去除。

第五层光刻工艺，栅极沟槽的刻蚀和形成栅氧化层和多晶硅栅。本发明中将沟槽栅对应的沟槽称为栅极沟槽，栅极沟槽需要采用Mask5定义。

第六层光刻工艺，多晶硅光刻和刻蚀，体区注入和推进。这里采用Mask6进行多晶硅的刻蚀区域的定义，多晶硅光刻和刻蚀之后，能形成沟槽栅的多晶硅栅的引出结构。多晶硅栅的引出结构通常位于终端区中，故引出结构的多晶硅需要爬过场氧和有源区之间的坡度。

这里的体区注入不需要再进行光刻定义。

第七层光刻工艺，源区的注入和推进。源区的注入区域采用Mask7定义。

第八层光刻工艺，层间膜沉积和接触孔(CT)刻蚀，体区引出区注入和推进。接触孔的刻蚀区域采用Mask8定义。

第九层光刻工艺，正面金属层的沉积和刻蚀。正面金属层的刻蚀区域采用Mask9定义。