專利名稱：用于制造半導(dǎo)體器件的方法以及外延生長(zhǎng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造半導(dǎo) 件的方法以形卜延生"^置。
背景技術(shù)：
與現(xiàn)有的M0S晶體管相比，超結(jié)結(jié)構(gòu)(super junction structure) 的M0S晶體管(SJ-M0S晶體管)公知為用于實(shí)現(xiàn)低導(dǎo)通電阻的元件(例如， 在JP-A-H09-266311中公開(kāi)了)。這種SJ-M0S晶體1^寺征在于在漂移層區(qū) 域中的重復(fù)pn列(column)結(jié)構(gòu)。提出了多種方法以形成該pn列。在這 些方法中，在襯底中形^^勾槽之后M: LP~CVD夕卜延生長(zhǎng)溝槽內(nèi)部的方法公 知為肯嫩使深度方向上濃度分布均勻的方法。
在寸頓通常的LP"CVD的溝槽填充中，與底部相比，在開(kāi)口部分中的生
頓度大。因此，M;阻擋開(kāi)口部分容易在溝槽中形成孔隙。可以i!31同
時(shí)流動(dòng)麟系氣體和蝕刻氣體來(lái)限制溝槽開(kāi)口部分被預(yù)先阻擋(例如，在 JP-A-2004-273742中公開(kāi)了)。
然而，在溝槽填砂卜虹2^后形成由溝槽弓胞的臺(tái)階差。因此，必 須進(jìn)行用于平坦化的外延生長(zhǎng)并進(jìn)行跳
而且，關(guān)于 3±溝槽±真砂卜延生長(zhǎng)形成p/n列結(jié)構(gòu)中在卣化物氣體 氣氛中蝕刻的溝槽，提出了M艦蝕亥愾體和硅烷系氣體的混合生長(zhǎng)系 統(tǒng)可以防止溝槽的開(kāi)口部分 早阻擋。
由此，可艦蝕刻氣體的作用抑制溝槽開(kāi)口部分的阻擋，但是引起生 長(zhǎng)速度降低。因此，需要一種用于提高生長(zhǎng)速度而不依賴于抑制，溝槽 開(kāi)口部分的阻擋的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于戰(zhàn)問(wèn)題，本公開(kāi)內(nèi)容的目的是Jii共一種用于制造半導(dǎo)條件的
方法。本公開(kāi)內(nèi)容的另一目的是ji^卜延生^a。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第一方面，用于制造半導(dǎo)皿件的方^a括以下步
驟在硅襯底的主表面上形成溝槽；通過(guò)使用硅源氣體和鹵化物氣體的混 合氣^硅襯底的主表面上和溝槽中形，一外延膜，從而用第一外延膜 填充該溝槽；以M3l使用另一工藝割牛在第一外延膜上形，二外延膜。 形i^一外延膜的步驟具有以第一生長(zhǎng)皿在硅襯底的主表面上生長(zhǎng)第一 外延膜的第一工藝條件。形成第二外延膜的步驟具有以第二生長(zhǎng)，在硅 襯底的主表面上生長(zhǎng)第二外延膜的第二工藝條件。第二外延膜的第二生長(zhǎng) 皿比第一外，的第一生^ES大。
^J^方法中，由于齒化物氣體用于形，一外延膜，因此在溝槽中 的第一外延膜基本不具有孔隙。而且，由于第二外延膜的第二生^3M比 第一外延膜的第一生^g大，因此改善了器件的完全生產(chǎn)時(shí)間、即制造 時(shí)間。因此，簡(jiǎn)單地平坦化器件的表面。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第二方面，審隨半導(dǎo)，件的方^括以下步驟 在硅襯底的主表面上形淑勾槽；和313^頓硅源氣體和卣化物氣體的混合 氣M溝槽中形成外延膜，從而用夕卜延膜填充該溝槽。在形戯卜延膜的步 驟中，不在硅襯底的主表面上形戯卜延膜，并且當(dāng)溝槽中的外延膜的頂表 面和硅襯底的主表面在同一平面上時(shí)完^，卜 的步驟。
^J^方法中，由于將卣化物氣體用于形戯卜延膜，因此在溝槽中的
外延膜基:^具有孔隙。而且，簡(jiǎn)單地平坦化器件的表面。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第三方面，制造半導(dǎo)體器件的方B括以下步驟
在硅襯底的主表面上形成用于溝槽的掩模；M穿過(guò)該掩模的開(kāi)口嫩艇 襯底的主表面在硅襯底主表面上形成溝槽；艦j柳硅源氣體和卣化物氣 體的混^體在具有掩模的硅襯底的溝槽中形成外延膜，從而用外延膜填 充該溝槽；并且在形成外延膜的步il^后移除該掩模。在形成外延膜的步 驟中，不在掩模上形成外延膜，且當(dāng)溝槽中的夕卜延膜頂表面和硅襯底的主 表面在同一平面上時(shí)^^，卜延膜的步驟。
在上述方法中，由于將鹵化物氣體用于形成外延膜，因此在溝槽中的 外延膜基林具有孔隙。而且，簡(jiǎn)單地平坦化器件的表面。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第四方面，用于審隨半導(dǎo)條件的方纟跑括以下步 驟在硅襯底的主表面上形鵬于溝槽的掩模；M穿鵬模開(kāi)口嫩蝤 襯底的主表面在硅襯底的主表面上形成溝槽；M3K頓硅源氣體和鹵化物 氣體的混合氣體在具有掩模的硅襯底溝槽中形戯卜延膜，從而用外延膜±真 充溝槽，其中外延膜不形成在掩模上，且當(dāng)溝槽中外延膜的頂表面比硅襯 底的主表面高時(shí)，完成形成外延膜的步驟；艦艦掩模作為拋光停ltM 來(lái)拋光硅襯底主表面?zhèn)壬系耐庋幽け砻?，從而使硅襯底的主表面?zhèn)茸兤剑?br> 并在拋形卜延膜表面的步mt后去除i^t模。
在上述方法中，由于將卣化物氣體用于形戯卜延膜，因此在溝槽中的 外延膜基本不具有孔隙。而且，簡(jiǎn)單地平坦化器件的表面。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第五方面，用于制造半導(dǎo)，件的方^^括以下步 驟在硅襯底的主表面上形細(xì)于溝槽的掩模；M31穿纖模開(kāi)口嫩賠 襯底的主表面在硅襯底主表面上形成溝槽；艦鵬硅源氣體和卣化物氣 體的混^,掩模上和溝槽中形戯卜延膜，從而用外延膜填充溝槽；通 過(guò)j頓掩膜作為拋光停腿來(lái)拋光在硅襯底的主表面?zhèn)壬系南Σ费幽け砻妫?從而平坦化硅襯底的主表面?zhèn)龋徊⑶以趻伖馔庋幽け砻娴牟?b>后去除該 掩?！?br> 在，方法中，由于劍七物氣體用于形戯卜延膜，因此在溝槽中的該 外延膜基本上不具有孔隙。而且，簡(jiǎn)單地平坦化器件的表面。
1t據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第六方面，外延生^S包括 一個(gè)室；設(shè)置在該 室中并固定硅襯底的卡盤，其中硅襯底具有主表面，其上設(shè)置了溝槽；用 于控制硅源氣體的氣體、艦的第一氣流控制器，其中將硅源氣體弓l入到室 中，以便在硅襯底上形成外延膜；用于控制鹵化物源氣體的氣體^I的第 二氣流控制器，其中將鹵化物氣體引入到室中；用于控制室中工藝、鵬的 溫度控制器；用于控制在室中的工藝壓力的壓力控制器；用于監(jiān)控室中硅 襯底上外延膜表面離的高溫計(jì)；用于基于高溫計(jì)的輸出信號(hào)控制第^ 流控制器、第二氣流控制器、驗(yàn)控制器和壓力控審幡中至少一個(gè)的主控 制器。主控制器切,源氣體的氣#^皿、鹵化物源氣體的氣體^il、工 藝t顯度和工藝壓力中的至少一個(gè)，以便當(dāng)在預(yù)定監(jiān)控表面溫度下高溫計(jì)的 輸出信號(hào)變得基本恒定B贈(zèng)力口外延膜的生^M。
通逝頓上^fi，在溝槽中形戯卜延膜而基杯具有孔隙。而且， 簡(jiǎn)單地平坦化器件的表面。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第七方面，用于制造半導(dǎo)^l件的方^^括以下步 驟在第一導(dǎo)電類型的硅襯底上形麟一導(dǎo)電類型的第一外延膜；在第一 夕卜延膜中形成多個(gè)溝槽，其中在相鄰的兩個(gè)溝槽之間的第一外延膜具有比 溝槽寬度大的寬度；在第一外延膜上和溝槽中形成第二導(dǎo)電類型的第二外 延膜，從而用第二外延膜填充溝槽，其中第二外延膜具有比第一外延膜高 的雜質(zhì)濃度。形成第二外延膜的步驟包括最終步驟，該步驟中將^^l氣體 和卣化物氣體的混^體用于形，二外，。
在戰(zhàn)方法中，細(xì)第二外延mt真充溝槽之前沒(méi)有用第二外MH覆蓋
溝槽開(kāi)口。而且，由于在相鄰的兩個(gè)溝槽之間的第一外延膜具有比溝槽寬
度大的寬度，因此增加了第二外延膜的生^ai度。


根據(jù)參考附圖作出的以下的詳細(xì)描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、 特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更加顯而易見(jiàn)。在附圖中
圖1是示出垂1M溝槽柵M0SFET的截面圖2A至2C是說(shuō)明用于制造圖1中示出的M0SFET的方法的截面圖3A至3C是說(shuō)明用于制造圖1中示出的M0SFET的方法的截面圖4是示出外延生^a的示意圖5是示出工藝^Jt和生長(zhǎng)率比率之間關(guān)系的曲線圖6是示出M0SFET審iJitX藝的時(shí)序圖7A是示出晶片的平面圖，而圖7B是示出圖7A中示出的晶片的截面
圖8A是示出另一晶片的平面圖，而圖8B是示出圖8A中示出的晶片的 截面圖9是說(shuō)明在外延生紅藝中原子移動(dòng)的截面圖10是示出考慮到在縱橫比為5的情況下HC1標(biāo)準(zhǔn)箭速和外，生長(zhǎng)
之間的關(guān)系，衫卜延膜中存在跡存在孔隙的圖11是示出考慮到在縱橫比為15的情況下HC1標(biāo)準(zhǔn)涼速和外延膜生
^i!^之間的^^，砂卜延膜中存在跡存在 L隙的圖12是示出考慮到在縱橫比為25的情況下HC1標(biāo)準(zhǔn)^3I和外，生
^g之間的l^^，在外延膜中存在跡存在孔隙的圖13是示出M0SFET制itX藝的另一時(shí)序圖14是示出M0SFET制itX藝的又一時(shí)序圖15A和15B是說(shuō)明夕卜延生紅藝的截面圖16A至16E是說(shuō)明制造MOSFET的另一方法的截面圖17是示出圖16A至16E中示出的M0SFET的制3tX藝的時(shí)序圖18A至18F是說(shuō)明制造MOSFET的又一方法的截面圖19是在圖18A至18F中示出的M0SFET制造工藝的時(shí)序圖20A至20F是i兌明制造M0SFET的又一方法的截面圖21是示出圖20A至20F中示出的M0SFET的制造工藝的時(shí)序圖22A至22E是說(shuō)明制造MOSFET的又一方法的截面圖23A至23E是說(shuō)明制造MOSFET的又一方纟去的截面圖； 圖24A至24F是作為對(duì)比，說(shuō)明MOSFET制造方法的截面圖； 圖25是示出在圖24A至24F中示出的M0SFET的帶臘工藝的時(shí)序圖； 圖26是示出另一垂M溝槽柵MOSFET的截面圖； 圖27是示出圖26中示出的M0SFET的局部放大截面圖； 圖28A至28D是說(shuō)明圖26中示出的M0SFET的制造方法的截面圖； 圖29A至29D是說(shuō)明圖26中示出的M0SFET的制造方法的截面圖； 圖30A至30C是說(shuō)明圖26中示出的M0SFET的制造方法的半導(dǎo)術(shù)寸底 的截面圖31A和3B是示出溝槽不同皿的截面圖32A是示出襯底的截面圖，而圖32B是示出工藝時(shí)間和生長(zhǎng)厚度之 間關(guān)系的曲線圖；以及
圖33A至33C是示出溝槽中外延膜的截面圖。
(第一鄉(xiāng)例)
接下來(lái)將根據(jù)

體現(xiàn)本發(fā)明的第一實(shí)施例。
圖1示出了在該實(shí)施模式中的縱向型溝槽柵MOSFET的截面圖。 在圖1中，在n難襯底l上形成作為漏區(qū)的夕卜，2，且在傲卜延膜2 上形戯卜延膜3。在下偵啲外延膜2中將溝槽4體成平行。溝槽4穿掛卜 延膜2并到達(dá)n+硅襯底l。外延膜5被i統(tǒng)在溝槽4中。在溝槽4中的外延 膜5的導(dǎo)電類型是p型，且溝槽4的橫向區(qū)域6的導(dǎo)電類型為n型。由此， p型區(qū)5和n型區(qū)6交替CT在橫向方向上。由此，形成了其中MOSFET的 漂移層具有p/n列結(jié)構(gòu)的0fi胃的超結(jié)結(jié)構(gòu)。
在上側(cè)的J^卜ME3中，在其表面層部分中形成p層7。砂卜延膜3 中將用于柵極的溝槽8 ，成平行，并至U砂卜，2。在溝槽8的內(nèi)面上形 氧，9。多晶硅柵電極10被^S在柵氧化物膜9的內(nèi)部方向上。n+ 源區(qū)11形成于在外 3的上面上與溝槽8鄰接部分中的表面層部分中。 而且，P源^M區(qū)12形成于P激卜延膜3的上表面上的表面層部分中。
未示出的漏電極形成于n+硅襯底1的下表面上，并電連接到n+硅襯底1。 而且，未示出的源電極形成于外延膜3的上表面上，并^^接到n+源區(qū)11 和P+源接觸區(qū)12。
在其中將源電壓設(shè)置成地電勢(shì)和將漏電壓設(shè)置成正電勢(shì)的情況下，通 過(guò)施加預(yù)定正％]5作為柵電勢(shì)來(lái)開(kāi)啟晶體管。當(dāng)晶體管開(kāi)啟時(shí)，在與p層7 中的柵氧ttJl 9相鄰的部分中形成反型層(inverting layer)。電子穿過(guò) 這個(gè)反觀在源和漏之間的流動(dòng)(從n+源區(qū)11 、 p層7、 n型區(qū)6至n難襯 底1)。在反向偏置施加時(shí)間(在其中將源電壓設(shè)置成地電勢(shì)和將漏電壓設(shè) 置成正電勢(shì)盼瞎況下)，耗盡層從p型區(qū)5和n型區(qū)6的pn結(jié)部分?jǐn)U展。p 型區(qū)5和n型區(qū)6耗盡，且獲得了高擊穿電壓。
接下來(lái)，M利用圖2A至2C和3A至3C來(lái)說(shuō)明這個(gè)實(shí)施伊討M中縱 向型溝槽柵MOSFET的制造方法。
首先，將說(shuō)明用在該制itX藝中的夕卜延生長(zhǎng)設(shè)備。圖4歡卜延生長(zhǎng)設(shè) 備的示意性結(jié)構(gòu)圖。
圖4中，用于卡住襯底(晶片)32的底座31設(shè)置在室30中。在襯底 (晶片)32中，溝槽形成于主表面上。硅襯底(晶片)32可由燈33加熱。 排氣泵34連接到室30?？梢?lt^源氣懶I] SiH￡l2 (二氯碌烷DCS)等、 鹵化物氣附n氯化氫氣體(HC1)等和氫氣弓l入到室30中。而且，設(shè)置了 》鵬計(jì)35，且可3I31該離計(jì)35 5^見(jiàn)測(cè)衫卜延生長(zhǎng)時(shí)間的外繊表面。即， 可監(jiān)控在固定到室30中的卡皿座31上的硅襯底32中砂卜^J^成時(shí)間 的表面溫度?？蒑31作為第"^M0I調(diào)整裝置的閥門36a來(lái)調(diào)^i共到 室30中用于外延生長(zhǎng)的硅源氣體的 ?？蒑31作為第二氣^WI調(diào)整裝 置的閥門36b來(lái)調(diào) ^卜延生長(zhǎng)時(shí)間鵬到室30中的卣化m體的臓。 氫氣的 皿可逝i閥門36c來(lái)調(diào)整。在室30中的生長(zhǎng)，可3M:作為, 調(diào)整驢的MM^制器37 il31燈33來(lái)調(diào)整。錢30中的生長(zhǎng)壓力可艦
作為生長(zhǎng)壓力調(diào)整裝置的泵34來(lái)調(diào)整。溫度計(jì)35、閥門36a、 36b和36c、 ^it控制器37和排氣泵34連接到作為開(kāi)關(guān)，的控制器38。來(lái)自g計(jì) 35的信號(hào)輸入到控制器38，腿制器38控制閥門36a、 36b、 36c、 i^^控 制器37和掃汽泵34的操作。
圖6示出了當(dāng)M頓圖4的夕卜延生"i^a進(jìn)行外延生長(zhǎng)的時(shí)序圖。
圖6示出了砂卜延生紅藝中生^iM (在硅襯底主表面上的鵬、生長(zhǎng) 、鹵化物氣體M、硅源氣1*^1、生長(zhǎng)壓力、氫氣箭JI和^計(jì)輸 出的改變。
首先，如圖2A中戶標(biāo)，制備n+硅襯底1 ，并在該n+硅襯底1上形成n ,卜5il莫2。而且，對(duì)外延膜2的上表面進(jìn)行平坦化。
隨后，如圖2B中戶標(biāo)，M^OT掩t，n型外延膜2進(jìn)行j頓堿性各 向異性嫩啵(KOH、 T畫(huà)等)的各向異性蝕刻(RIE)或濕 挪ij，并形 成到達(dá)硅襯底1的溝槽4。由此，在由n難襯底1和外鄉(xiāng)2構(gòu)成的硅襯底 的主表面2a上形j^勾槽4。例如，溝槽4大約具有0.8um的寬度和13um 的深度。
，參考所使用的襯底。如圖7A和7B中所示，將Si (110)襯底用 作單晶襯底，且鵬在該Si (110)襯底上形成有外延膜40的結(jié)構(gòu)。由此， 溝槽底面是(110)面，而(111)面被包括在溝槽41的側(cè)面上。艦1頓 這種取向，婦頓LP"CVD的溝槽±真砂卜延中±真充微變得最優(yōu)異，且可進(jìn) 行無(wú)孔隙的溝槽填充外延生長(zhǎng)和提高生產(chǎn)量。而且，以這種方式設(shè)置Si
(100)襯底和(111)取向的溝槽，可以對(duì)溝槽鵬誦、KOH等的濕法 處理。因此，對(duì)于4頓干^ 啲情況可^>溝槽面的損傷。
另外，如圖8A和8B中戶標(biāo)，將Si (IOO)襯翩作單晶襯底，荊頓 在該Si (100)襯底上形成有外鵬50的結(jié)構(gòu)。由此，溝槽底面為(100) 面，并且(100)面被包括在溝槽51的側(cè)面上。在器件特性方面最優(yōu)異的
(100)取向溝槽是Si (100)，并Mai將p/n列的溝槽側(cè)面的取向設(shè)置為
si (ioo)使得所有的取向都變?yōu)閟i (ioo)。由此，^ia行溝槽填舒卜延生 長(zhǎng)中，在溝槽中去除了取向的,性。
如圖2c中所示，然后將外延膜20形，包括溝槽4的內(nèi)部的外延膜2 上(主表面2a上)，且溝槽4的內(nèi)部被激卜延膜20填充。此時(shí)，在圖6中， 在tl時(shí)間開(kāi)始生長(zhǎng)。具體地，升高室內(nèi)的溫度，并流動(dòng)所需量的卣化m 體，且流動(dòng)所需量的硅源氣體。而且，將壓力斷CT境設(shè)置為室內(nèi)的膜形 腿力，并4趨氣流動(dòng)。例如，將Si恥l2 (二氯麟DCS)用作硅源氣體， 并且將混合有氯化氫(HC1)的氣體用作卣化物氣體，i!3i低壓外延生長(zhǎng)來(lái) 填充溝槽4的內(nèi)部。在這種情況下，如圖9中所示，作為元素(氯原子61 和硅原子62)關(guān)于形成于夕卜延膜60中的溝槽的特性(behavior),氯原子 (Cl原子)61粘附到溝槽開(kāi)口部分中的驗(yàn)面上。由此，硅從溝槽底部部 分生長(zhǎng)。
在圖6中，作為填形卜延的典型生長(zhǎng)劍牛是，生長(zhǎng)驢是960'C，生長(zhǎng) 壓力設(shè)置為40 Torr，且DCS的流速為0.1 slm，氫氣(H2)的流速為30 slm， 氯化氫氣體(HC1)的流速為0.5slm。在該條件下溝槽表面(襯底主表面) 上的生^ljg約為幾十到100 nm / min。
在M^卜延膜20填充該溝槽4內(nèi)部的工藝中，硅源氣體和卣化物氣體 的混^體用f^到硅襯底的氣體，以，戯卜延膜20。具體地，將甲 碌烷(Si仏)、乙麟(Si晶)、二氯麟(SiH2Cl2)、三氯桂烷(SiHCL)和 四氯化硅(Sia)中的一種用作硅源氣體。尤其，雌將甲麟、乙麟、 二氯碌烷和三氯硅烷中的一種用作硅源氣體。將氯化氫(HC1)、氯(CL)、 氟(F2)、三氟化氯(C1F3)、氟化氫(HF)和溴化氫(HBr)中的一種用作鹵 化物氣體。
另一方面，當(dāng)形成圖2C中的夕卜自20時(shí)(當(dāng)進(jìn)行外延生長(zhǎng)時(shí))，根據(jù) 溝槽的縱橫比設(shè)置以下內(nèi)容。
當(dāng)溝槽的縱橫比小于10且卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn)箭應(yīng)被^S為X [slm]和 生^IJ^為Y [um/，]時(shí)，滿足以下絲。
Y<0.2X+0.1 (Fl)
當(dāng)溝槽的縱橫比為10 #大且小于20，并且將卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn)皿 設(shè)置為X [slm]和生"^il^為Y Um/併中]時(shí)，滿足以下絲。 Y〈0. 2X+0. 05 (F2)
當(dāng)溝槽的縱橫比為20或更大，且將卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn)箭dl設(shè)置為X [slm]和生錢度為Y [um/4H中]時(shí)，滿足以下關(guān)系。 Y〈0,2X (F3)
由此，從用外延膜有效±真充溝槽同時(shí)抑制孔隙產(chǎn)生的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其是 雌的。
在圖10、 11和12中示出了作為其基礎(chǔ)的i^結(jié)果。在圖10、 11和12 中，將氯化氫的標(biāo)準(zhǔn)箭速X [slm]設(shè)置在橫座標(biāo)軸上，并且將生^g Y [tx m/併中]設(shè)置在,標(biāo)軸上。圖10示出了其中縱橫比為"5"的情況。 圖11示出了其中縱橫比為"15"的情況。圖12示出了其中縱橫比為"25" 的情況。在圖10、 11和12中，黑圈示出存在孔隙，而白圈示出不TO孔 隙。在這些圖的每一幅中，公知的是，如果氯化氫的標(biāo)準(zhǔn)^I增加，即使 當(dāng)外延膜的生頓衝艮快時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生孔隙。而且，還公知的是，在氯 化氫為相同標(biāo)準(zhǔn)流速時(shí)，如果隨著縱橫比增加，不降低外延膜生^U^， 則可能防止不了孔隙的產(chǎn)生。在這些圖的每一幅中，示出孔P京產(chǎn)生存在的 邊界的公式是圖10中的Y二O. 2X+0.1和圖11中的Y=0. 2X+0. 05，以及圖 12中的Y二0.2X。如果其是在齡公式下的區(qū)域，則不會(huì)產(chǎn)生孔隙。如圖2B 中所示，溝槽的縱橫比是B/A，艮購(gòu)槽的深度/溝槽的寬度。
而且，在反IS^確定割牛下形戯卜延膜20。尤其，當(dāng)將甲皿或乙 石^^用作硅源氣體時(shí)，將，J^j度的上限設(shè)置為95(TC。當(dāng)將二氯^ffl 作硅源氣體時(shí)，將麟^j^的上限設(shè)置為U0(TC。當(dāng)將三氯麟用作硅 源氣體時(shí)，將麟鵬度的上限體為U50'Co當(dāng)將四氯化鵬作硅源氣 體時(shí)，糊鄉(xiāng)^^的上限設(shè)置為12ocrc。由此，微'眺證實(shí)了可以在 不產(chǎn)生晶體缺陷的情況下進(jìn)行外延生長(zhǎng)。
當(dāng)由此^S溝槽4中的外,20的±真充時(shí)，如圖3A中所示，隨后
il31iS行用于平坦化的夕卜延生長(zhǎng)將外延膜21形^^卜延膜20上。艮卩，當(dāng) 通過(guò)〗頓硅源氣體和鹵化物氣體從溝槽底部部分進(jìn)行填充外延生長(zhǎng)時(shí)，形 成了該溝槽弓胞的臺(tái)階差?？紤]到拋光工藝，希望平坦化襯底主表面，以 降低拋光量，且在溝槽填充外fe后進(jìn)行用于平坦化的外延生長(zhǎng)。在該平 坦化外延中，在比溝槽±真砂卜延中，襯底主表面2a上的外EH 20生頓 度快的生^3I度的生長(zhǎng)下，進(jìn)行膜形成。具體地，在圖6中，改變(VIA) 至(VIAD)中至少一個(gè)的膜形成緣
(VIA)與在i真充外延時(shí)間的生長(zhǎng)驗(yàn)相比，該生長(zhǎng)鵬上升了。
(VIB)不流動(dòng)卣化物氣體，赫與填充外延生長(zhǎng)時(shí)間相比降低了卣化 物氣體的^E。
(VIC)與±真充外延生長(zhǎng)時(shí)間相比增加了硅源氣體的流速。
(VID)與填充外延生長(zhǎng)時(shí)間相比升高了生長(zhǎng)壓力。
由此，如圖6的(VIE)中所示，可在其中在平坦ft^卜延方面，在硅襯 底l、 2的主表面(平面)2a上的硅生^IM夬的斜牛下對(duì)其進(jìn)行設(shè)置。
艦，可在其中比在平坦化外虹藝中，在硅襯底1、 2的主表面2a
上的夕卜鵬莫20的生^M快的剝牛下進(jìn)行麟成。因此，當(dāng)在終止了填充 外延生拉后將其切換到平坦化外延生長(zhǎng)時(shí)，鹵化物氣體的,dl、硅源氣 體的流速、生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)壓力中相應(yīng)參數(shù)中的至少兩個(gè)或更多個(gè)參數(shù)也 可以同時(shí)切換，以便獲得高生^M割牛。
而且，如下戶;M檢測(cè)溝槽填充的完成。
當(dāng)^^鵬計(jì)的輸出并在外延生長(zhǎng)期間填充溝槽時(shí)，不會(huì)改變離計(jì) 的車俞出值，如圖6的時(shí)間t2^h0f示。圖4的控制器38檢測(cè)在該時(shí)間t2處 的溝槽填充完成，并進(jìn)行至用于增加生"^g的^f牛的切換。即，從硅襯 底32的主表面?zhèn)仍?，?jì)35中監(jiān)控填充在溝槽中的夕卜,的表面，并 且不改變?cè)陬A(yù)定測(cè)量鵬處鵬計(jì)35的輸出信號(hào)7jC平的時(shí)間點(diǎn)處，控制器 38作為開(kāi)關(guān),通過(guò)閥門36a (第一氣體流速調(diào)整裝置)、闊門36b (第二氣體流速調(diào)整體)、溫度控制器37 (溫度調(diào)整裝置)和泵34 (生長(zhǎng)壓力 調(diào)整裝置)中的至少一個(gè)，來(lái)控制硅源氣體的M、卣化物氣體的流速、 生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)壓力中的至少一個(gè)，并進(jìn)行至用于增加生^I度的條件的 切換。
圖5示出了與外延生^3I^相關(guān)的測(cè)量結(jié)果。在圖5中，將溫度設(shè)置 在橫軸上，并且將生 度比率設(shè)置在縱軸上。圖5示出了僅有二氯皿 的情況，和M使用二氯睹烷和氯化氫的混^體來(lái)生長(zhǎng)的情況。從該圖5 中可以理解，在通過(guò)僅用二氯睹^l6a行生長(zhǎng)的情況下生"^I度比通過(guò)使 用二氯硅烷和氯化氫的混仏體來(lái)生長(zhǎng)的情況下的生"feil^更決。而且， 可以Slf，在較高，的情況下可 生長(zhǎng)。
在平坦^^卜延中，當(dāng)生長(zhǎng)，從96(TC改變至99(TC且該室中的壓力從 40 Torr變化為80 Torr時(shí)，典型生^I^是幾^m/min。因此，當(dāng)將用于 平坦化的外延膜的厚度設(shè)置為3 P m時(shí)，當(dāng)使用與獲得戰(zhàn)的幾十至100nm /min的生^il^的溝槽填充割牛相似的夕卜延(4頓HC1的混合外延)時(shí)， 其花費(fèi)30併中(=3 |>m] /0.1[um/min])。然而，這個(gè)時(shí)間可以縮短 至3併中(=3 [um] /1[um] /min])。因此，可提高夕卜虹藝的^量。
當(dāng)終止平坦化外延生長(zhǎng)時(shí)，從圖3A中的外延膜21的上面?zhèn)冗M(jìn)行平坦 4W光。即拋光襯底主表面2a的外延膜21、 20。如圖3B中戶^， M該 拋光暴露出外延膜(n型硅層)2。由此，p型區(qū)域5和n型區(qū)域6交替設(shè) 置在橫向方向上?？梢愿鶕?jù)需要3fea行拋光。
如圖3C中戶標(biāo)，然后在外延膜2JW成p—徵卜延膜3。而且，如圖l 中所示，形成p阱層7、溝槽8、柵氧iM9、多晶硅柵電極IO、 n+源區(qū)11 和P+源接觸區(qū)12。而且，形成電極和布線。
接下來(lái)，在這種制紅藝中，將詳細(xì)說(shuō)明圖2C和3A中示出的外EH 形成工藝。
圖24A至24F示出了用于替換圖2A至2C和圖3A至3C的比較例的制 紅藝圖。圖25翻于替換圖6的比較例的時(shí)序圖。
如圖24A中所示，將n徵卜，101形j^ n^^襯底100上。如圖2犯
中所示，i!31對(duì)n微卜延膜101的懶l(wèi)j來(lái)形^^勾槽102。如圖24C和24D中 所示，通艦行使用硅源氣體和鹵化物氣體的溝槽填充外延來(lái)形戯卜延膜 104。如圖24E中所示，ffijia行平坦化外延形成外延膜105。如圖24F中 所示，然后 ^卜延膜104、 105。由此，可M:同日形荒動(dòng)如DCS等的硅源 氣體和如HC1等的卣化物氣體從溝槽底部部^Sffi^擇性生長(zhǎng)，以便實(shí)現(xiàn) 無(wú)孔隙的溝槽填充外延。由于使用卣化物氣體，因此從溝槽底部部分的選 擇性生長(zhǎng)變成主要因素，這是由于可以特別抑制在襯底主表面上和溝槽開(kāi) 口部分中的硅生長(zhǎng)。
在這種襯底制紅藝中，招ffi的反iS^確定剝牛下進(jìn)行膜形成， 以便進(jìn)行無(wú)孔隙的溝槽填充外延。而且，使用選擇性外延，織擇粉卜延 f頓齒化物氣做口HCl等。當(dāng)^1^頓該溝槽±真充剝牛進(jìn)行平坦化外延時(shí)， 生皿度'漫，以致生產(chǎn)量變差。而且，由于i吏用了利用硅源氣體和卣化物 氣體的選擇勝長(zhǎng)，因此，艦由于如圖9中戶標(biāo)在襯底主表面上的卣族 元素導(dǎo)致的附著效應(yīng)，生錢度小。而且，必須S3i降低拋光量來(lái)提高無(wú)
拋^x藝或拋M:藝的生產(chǎn)量。
與此相比，在該實(shí)施例,試中設(shè)置了以下結(jié)構(gòu)。
與溝槽±真充外延工藝不同，在平坦化外延中需要選擇性。因此，不需 要膜形成劍牛如在由于降低膜形^as導(dǎo)致的擴(kuò)散限定劍牛下的麟戯口 由于卣化物氣體導(dǎo)致的溝槽開(kāi)口部分中的硅生長(zhǎng)限制。因此，作為平坦化
外延條件，例如，停lhH供HC1氣體并將鵬成^#從擴(kuò)散限定#^牛切換 到供給限定剝牛等。由此，縮短了平坦化外延中所需的膜形成時(shí)間，并且 可以提高溝槽外EX藝的^量。
根據(jù)，實(shí)施例模式，可獲得以下$媒。 (1)作為半導(dǎo)術(shù)寸底的制造方法，設(shè)S^—工藝、第二工藝和第HI 藝。鄉(xiāng)一工藝中，在硅襯底l、 2的主表面2a上形淑勾槽4。錢二工藝 中，通過(guò)由提條源氣體和卣化物氣體的混仏體導(dǎo)致的外延生長(zhǎng)，在硅 襯底l、 2的主表面上、包括溝槽4的內(nèi)部形戯卜，20，并且溝槽4的內(nèi)
部齢卜延膜20填充。在第HX藝中，ffl于在第二工藝中填充的夕卜延膜20 上形戯卜延膜21，以便在比在第二工藝中硅襯底1、 2的主表面2a B卜延 膜20的生錢度快的剝牛下進(jìn)行平坦化。因此，在第二工藝中，艦由提 #^圭源氣體和卣化物氣體的混^體導(dǎo)致的外延生長(zhǎng)，在^M底1、 2的主 表面2a上、包括溝槽4的內(nèi)部形戯卜延膜20。然后，溝槽4的內(nèi)部被外延 膜20土真充。在該方法中，艦掛共卣化物氣糊制溝槽填充夕卜延中的孔隙。 而且，^三工藝中，在比在第二工藝中在硅襯底1、 2的主表面2a上夕卜 延膜20的生"I^IM夬的條件下在用于第二工藝中的填充的外延膜20上形 戯卜延膜21，從而提高了生產(chǎn)量。而且，可以將拋光設(shè)置為不是必須的。 由此在M:外延膜填充溝槽之后可以容易iW"襯底進(jìn)行平坦化，同時(shí)抑制 了溝槽i真充外延中的孔隙。
(2) S^HX藝中，在比第二工藝中在硅襯底l、 2的主表面2aJ^卜 延膜20的生^IJ^決的條件下形戯卜MM21之后，對(duì)硅襯底1、 2的主表 面2a側(cè)上的外鵬20、 21進(jìn)行拋光。由此，可以進(jìn)一頻行平坦化。
(3) 第三工藝中，執(zhí)行以下內(nèi)容中的一項(xiàng)，以便在比第二工藝中在硅 襯底1 、 2的主表面2a i^卜EI莫20的生^g快的^f牛下形戯卜延膜21 。
(A) 與在第二工藝中外延生長(zhǎng)時(shí)間相比，S^三工藝中的外延生長(zhǎng)時(shí)
間時(shí)斷氏了卣化物氣體的流速。
(B) 將卣化物氣體設(shè)置為^三工藝中的外延生長(zhǎng)時(shí)間時(shí)不流動(dòng)。
(C) 與在第二工藝中的外延生長(zhǎng)時(shí)間相比，在第三工藝中砂卜延生長(zhǎng) 時(shí)間日 加硅源氣體的^1。
(D) 與第二工藝中夕卜延生長(zhǎng)時(shí)間相比，錢HX藝中夕卜延生長(zhǎng)時(shí)間時(shí) 升高了生長(zhǎng)溫度。
(E) 與在第二工藝中外延生長(zhǎng)時(shí)間相比，鄉(xiāng)HI藝中夕卜延生長(zhǎng)時(shí)間
時(shí)升高了生長(zhǎng)壓力。
(4) 當(dāng)?shù)诙に嚭偷谌に嚨耐庋由L(zhǎng)tt壓力斷氐CVD中進(jìn)行時(shí)效
率良好。
(5) 在第三工藝中，在比第二工藝中在硅襯底l、 2的主表面2ai^卜 延膜20的生^M快的剝牛下形獻(xiàn)卜延膜21。因此，當(dāng)終止了第二工藝中 的外延生拉后進(jìn)行切換至lj第三工藝中的外延生長(zhǎng)時(shí)，同時(shí)切換鹵化物氣 體的流速、硅源氣體的流速、生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)壓力中的相應(yīng)參數(shù)中的至少 兩個(gè)鞭多個(gè)，以便獲得高生^g割牛。由此，可進(jìn)一步提高生產(chǎn)量。
(6) 在第二工藝中，i!31^^計(jì)35來(lái)M^于從硅襯底l、 2的主表 面2a側(cè)i真充到溝槽4中的外延膜20的表面溫度。在不改變預(yù)定測(cè)量M 下》鵬計(jì)35的輸出信號(hào)水平的時(shí)間點(diǎn)處，將其切賠用于增加第HX藝中
的生^t的剝牛。由此，可以可Si也檢測(cè)填充外延的完成。
(7) 將卡皿座31、第"^^SI調(diào)整裝置36a、第二氣^BI調(diào)整 裝置36b、溫度調(diào)整裝置37、壓力調(diào)整裝置34、，計(jì)35和開(kāi)關(guān)裝置38 設(shè)置為夕卜延生^S?？╚ffi 31設(shè)置在室30中，并固定其中溝槽形成 于主表面上的硅襯底32。第一^OI調(diào)整裝置36a調(diào)MJi^到室30中用于夕卜 延生長(zhǎng)的硅源氣體的流速。第二氣MBI調(diào)整裝置37調(diào)整^卜延生長(zhǎng)時(shí)間 掛共至瞎30中的劍七物氣體的^1。鵬調(diào)整錢37調(diào)整室30中的生長(zhǎng) 溫度。壓力調(diào)整裝置34調(diào)整室30中的生長(zhǎng)壓力。溫度計(jì)35監(jiān)皿固定到 室30中的卡^)ffl 31上的硅襯底32中夕卜5iJ^成時(shí)間時(shí)的表面，。在 開(kāi)關(guān),38中，±真充至購(gòu)槽中的夕卜延膜的表面^313±，計(jì)35從硅襯 底32的主表面?zhèn)?控。在不改變預(yù)定測(cè)量，下溫度計(jì)35的輸出信號(hào) 水平的時(shí)間點(diǎn)t2處，開(kāi)關(guān)裝置38 M:第H^3i調(diào)整裝置36a、第二氣 ^ 1調(diào)整,36b、，調(diào)整,37和壓力調(diào)^^S 34中的至少一M 控制硅源氣體的 、卣化物氣體的流速、生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)壓力中的至少 一個(gè)。然后開(kāi)關(guān)裝置38進(jìn)行至用于增加生^E度的條件的切換。
因此，可以自動(dòng)控制填充外延和隨后的平坦化外延。 綠二工藝中的外延生長(zhǎng)可M31壓力l^f氏CVD生長(zhǎng)方 ^4行，也可
M31常壓CVD生長(zhǎng)方fel64行第Hz:藝中的外延生長(zhǎng)。
而且，在±真砂卜延生長(zhǎng)期間(鄉(xiāng)二工藝的外延生長(zhǎng)期間)也可逐步連續(xù)調(diào)整鹵化物氣體的流速、硅源氣體的流速、生長(zhǎng)溫度和生長(zhǎng)壓力中相
應(yīng)參數(shù)中的至少一個(gè)，以便獲得如圖13中示出的高生^M劍牛，或者也 可以以階梯^IM調(diào)整，以獲得如圖14中示出的高生^g割牛。在這些 生長(zhǎng)參數(shù)中，也可以改變一個(gè)參數(shù)，也可以組合多個(gè)參數(shù)。
由此，當(dāng)如圖15A中所示溝槽i真充初始P介段的縱橫比高時(shí)，斷氐了填 充外延的生^ilit (高選擇比膜形成劍牛)。當(dāng)縱橫比小時(shí)，如圖15B中所 示，該生^ai度會(huì)增加。由此，可縮短填充中所需的時(shí)間。艮口，在溝槽土真 充外延時(shí)間中，也可通過(guò)改變與溝槽的填充外延工藝中縱橫比的改變相適 應(yīng)的膜形成割牛來(lái)提高^(guò)^溝槽外MX藝的生產(chǎn)量。
(第二實(shí)施侈鵬) 接下來(lái)，將主要M與第一實(shí)施例模式的不同點(diǎn)來(lái)說(shuō)明第二實(shí)施例模式。
圖16A至16E示出了在代替圖2A至2C和3A至3C的該實(shí)施例模式中 的制紅藝圖。
圖17是代替圖6的該實(shí)施例豐試的時(shí)序圖。
如圖16A中所示，在硅襯底70上形戯卜 71 ，并將其^g為硅襯底。 如圖16B中所示，溝槽72形成于硅襯底70、 71的主表面71a上(第一工 藝)。
之后，如圖16C中戶^， ffl31由JI^^源氣體和卣化物氣體的混^ 體導(dǎo)致的外延生長(zhǎng)，只在溝槽72的內(nèi)部形戯卜自73，而不在硅襯底70、 71的主表面71a上生長(zhǎng)激卜延膜。此時(shí)，如圖17中戶標(biāo)，艦與圖25的 比較例相比，增加卣化物氣體的^I或降低生長(zhǎng)驗(yàn)可設(shè)置溝槽填充外延 中高選擇性的外延條件。外延膜73只生長(zhǎng)在溝槽72的內(nèi) 不在硅襯底 70、 71的主表面71a上生長(zhǎng)激卜EH。尤其，從溝槽底面進(jìn)行生長(zhǎng)。如圖 16D和16E中所示，M31^卜延膜73來(lái)填充溝槽72直到激卜延膜73具有與 硅襯底70、 71的主表面71a相同的面(第二工藝)。
由此，在第二工藝中，艦由J^^源氣體和卣化物氣體的混仏體
導(dǎo)致的夕卜延生長(zhǎng)，只在溝槽72內(nèi)部生長(zhǎng)外 73，而不在硅襯底70、 71 的主表面71a上生長(zhǎng)紛卜延膜。而且，ilil外延膜73來(lái)填充溝槽72 ffi 外延膜73具有與硅襯底70、 71的主表面71a相同的面。在該填充中，可 通3^j共卣化物氣體來(lái)抑制溝槽i真充外延層中的孔隙。因此，由于在主表 面71a上不形劇莫，因此可省,光工藝(可以M光設(shè)置成不是必需的)。 由此，在通過(guò)外延膜±真充溝槽之后可以容易地對(duì)襯底進(jìn)行平坦化，同時(shí)抑 制了溝槽±真充外延層中的孔隙。
(第三實(shí)施伊討I^i) 接下來(lái)，將主要M與第一實(shí)施例模式的不同點(diǎn)來(lái)說(shuō)明第三鄉(xiāng)例模式。
圖18A至18F示出了在替換圖2A至2C和圖3A至3C的該實(shí)施例豐M 中的制造工藝圖。圖19是在替換圖6的該實(shí)施例，I^中的時(shí)序圖。
如圖18A中戶際，M:在硅襯底80上形戯卜延膜81來(lái)構(gòu)造硅襯底。 如圖18B中所示，然后將用于形成溝槽的掩模82 ，在硅襯底80、 81的 主表面81a上。il^掩模82中的用于形成溝槽的掩模開(kāi)口部分82a嫩ij 硅襯底81來(lái)形^^勾槽83 (第HX藝)。將氧化^ffl^t模82。
之后，如圖18C和18D中所示，M在保留掩模82的狀態(tài)下由JI^ 源氣體和卣化物氣體的混仏體所導(dǎo)致的低砂卜延生長(zhǎng)，僅在溝槽83的內(nèi) 部生長(zhǎng)外延膜84。而且，如圖18E中所示，Mil^卜延膜84來(lái)填充溝槽83， 直至拼鄉(xiāng)84具有與硅襯底80、 81的主表面81a相同的面(第二工藝)。 即，如圖19中所示，在圖25的情況下在襯底主表面J^t行麟成。然而， 在該實(shí)施例模式中，ffl31利用硅(Si)和氧化鵬(Si02)關(guān)于麟成釗牛 的選擇性，在溝槽83中進(jìn)行填充，而不在襯底主表面81a上(氧ttfc) 進(jìn)行生長(zhǎng)。在該填充中，3!ffl^共鹵化物氣體來(lái)抑帝購(gòu)槽i真充外延層中的 孔隙。
如圖18F中戶;f^，去除掩模82 (第HX藝)。
由此，在該實(shí)施例歡中，由于不姓表面81a上形鵬，因此可省 fflM紅藝(可以4鄉(xiāng)光體為不必需的)。由此，^i^卜EM填充溝槽 之后可以容易;W襯底進(jìn)行平坦化，同時(shí)抑制了溝槽±真充外延層中的孔隙。
(第四實(shí)施例模式) 接下來(lái)將主要通過(guò)與第一實(shí)施例模式的不同點(diǎn)來(lái)說(shuō)明第四實(shí)施例模式。
圖20A至20F示出了替換圖2A至2C和3A至3C的該實(shí)施例模式中的 制itX藝圖。圖21是代替圖6的該實(shí)施例t莫式中的時(shí)序圖。
如圖20A中所示，外延膜91形鵬硅襯底90上，并構(gòu)成硅襯底。如 圖20B中所示，然后在硅襯底90、 91的主表面91a上設(shè)Sffl于形成溝槽的 掩模92。然后M31^t模92中用于形成溝槽的掩模開(kāi)口部分92a嫩ij硅襯 底91來(lái)形j^勾槽93 (第一工藝)。將氧化^TO1^t模92。
之后，如圖20C中所示，在其中保留了掩模92的狀態(tài)下，M由Jli乓 硅源氣體和鹵化物氣體的混仏體導(dǎo)致的{,卜延生長(zhǎng)，僅在溝槽93的內(nèi) 部生長(zhǎng)外延膜94。而且，如圖20D中所示，il51外延膜94填充溝槽93直 至U外自94變得比用于形淑勾槽的掩模92的表面高(第二工藝)。艮P，如
圖2i中戶標(biāo)，M:利用jOT硅源氣體和劍七m體的選擇外延剝牛，不在 掩模92掘亍生長(zhǎng)。在該填充中，aa^卣化物氣體來(lái)抑制溝槽填麟
延層中的孔隙。
而且，如圖20E中所示，艦4頓掩模92作為停ihM5W^硅襯底90、 91的主表面91a側(cè)的外延膜94，并且)lt^襯底90、 91主表面91a側(cè)平坦 化(第HX藝)。此時(shí)，禾傭掩模(氧4城)92作為終點(diǎn)鄉(xiāng)行拋光。在這 種情況下，與其中拋光齡硅面的情況相比，W:區(qū)JC口、歡卜延i真充區(qū)域。 因此，由于^1>了拋光量，因而可以提高^(guò)量。而且，由于iM^ (氧 化膜)92的膜厚度離差(thickness dispersion)確定拋光離差 (dispersion),因此也可以提高在面內(nèi)p/n列層的鵬均勻特性。
隨后，去除掩模92 (第四工藝)。如圖20F中所示，，襯底90、 91 的主表面91a側(cè)氧j七作為犧,，且去除該犧牲氧化膜以便更好地被平坦 化?？梢愿鶕?jù)需要進(jìn)行犧牲層氧化和犧條化膜的去除。
由此，在該實(shí)施例模式中，在M^卜延mt真充溝槽之后通過(guò)4頓掩模
作為停止層可以減少拋光量并且可以容易地對(duì)襯底進(jìn)行平坦化，同時(shí)抑制 溝槽填砂卜延層中的孔隙。
(第五實(shí)施例模式)
接下來(lái)，將主要M與第四實(shí)施例模式的不同點(diǎn)來(lái)說(shuō)明第五實(shí)施例模式。
圖22A至22E示出了該實(shí)施例模式中的制造工藝圖。
如前面擬啲圖20A中所示，在硅襯底90上形戯卜延膜91。如圖20B 中所示，將用于形淑勾槽的掩模92設(shè)置在硅襯底90、 91的主表面91a丄 M^Mt模92中用于形成溝槽的掩模開(kāi)口部分92a 賠襯底91來(lái)形成 溝槽93 (第一工藝)。
如圖22A、 22B和22C中所示，在其中保留了掩模92的狀態(tài)下，皿 由衝^^源氣術(shù)口劍七物氣體的混^體導(dǎo)致的夕卜延生長(zhǎng)在包括溝槽4內(nèi) 部的掩模92JdS行膜形成，并M外延膜95填充溝槽93 (第二工藝)。在 該方法中，iM^卣化物氣體來(lái)抑制溝槽填充外延層中的孔隙。此時(shí)， 在掩模92的上面上的膜可以是形成為單晶的"莫(單晶膜)96和形成為多晶 的膜(多晶膜)97，如圖23C中戶標(biāo)。艮P，當(dāng)增加溝槽土真砂卜延生長(zhǎng)的膜 厚度時(shí)，最終的結(jié)構(gòu)根據(jù)選捧性即鹵化物氣體和硅源氣體的比率而不同。 當(dāng)選擇性高時(shí)(當(dāng)卣化物氣體的^M增加時(shí))，單晶在掩模(氧 ) 92上 生長(zhǎng)。與此相比，當(dāng)選擇性低時(shí)(當(dāng)HC1小時(shí))，多晶硅生長(zhǎng)魏模(氧化 膜)92的^h面或1分上。由此，鄉(xiāng)二工藝中，艦由 ^源氣體 和鹵化物氣體的混^n體所導(dǎo)致的夕卜延生長(zhǎng)，單晶的膜96可形成于掩aJl， 并且多晶的膜97也可形皿掩禾1±。
之后，如圖22D和23D中所示，禾lj用掩模92作為停ihM^fct^模92 上側(cè)的膜(圖22C的膜95、 96和圖23C的膜95、 97)。然后平坦化硅襯底 90、 91的主表面91a側(cè)(第HX藝)。
隨后，如圖22E中所示，去除掩模92 (第四工藝)。之后，)f^^襯底 90、 91的主表面91a側(cè)氧化作為犧牲層，并去除該犧牲氧化膜，以便被更 好地平坦化。可以根據(jù)需要 行犧牲氧化層和犧牲氧化膜的去除。
由此，在該實(shí)施例獄中，在通形卜延s穀真充溝槽之后a^頓掩模
作為停ihM可以容易i頓襯艦行平坦化，同時(shí)抑制溝槽填充外延層中的 孔隙。在第二至第五實(shí)施例模式中，如第一實(shí)施模式中所說(shuō)明的，根據(jù)在 溝槽±真充外延時(shí)間處的溝槽縱橫比，優(yōu)選滿足Y〈0.2X+0.1、 Y〈0.2X+0.05 和Y〈0.2X。而且，在卣化物氣體中雌{頓氯化氫、氯、氟、三氟化氯、 氟化氫和溴化氫中的一種，而在硅源氣體中，使用甲硅烷、乙疲院、二 氯睡烷和三氯硿烷中的一種。而且，在溝槽中，底面是(110)面，且(111) 面包括在側(cè)面上。否貝lJ，在溝槽中，tti^面是(100)面，且(100)面 包括在側(cè)面上。
在目前為iljf作的說(shuō)明中，將n徵卜5Wf鵬n+襯底中，并且溝槽 形鵬其主表面(上面)上，且以該n徵卜延膜作為硅襯底。然而本發(fā)明 也可應(yīng)用于其中溝槽直接形皿術(shù)寸底中的情況。
(第六鄉(xiāng)伊鵬)
圖26示出了在該實(shí)施例模式中縱向型溝槽柵MOSFET的截面圖。
圖27 是圖26中元件部分中主要部分的^(大圖。
在圖27中，在n難襯底1上形成作為源區(qū)的外延膜2，并在激卜EM 2上形戯卜鵬3。溝槽4械側(cè)的外鵬2中被^S^平行。溝槽4穿過(guò) 夕卜廻莫2并到達(dá)n難襯底l。夕卜鵬5填充在溝槽4中。溝槽4中的夕卜鵬 5的導(dǎo)電鄉(xiāng)是p型，并且溝槽4的橫向區(qū)6的導(dǎo)電類型是n型。由此，將 p型區(qū)5和n型區(qū)6交替體在橫向方向上。由此，形成了其中M0SFET的
漂移層具有p/n列結(jié)構(gòu)的戶;n胃超結(jié)結(jié)構(gòu)。
在J^Jl側(cè)的夕卜延膜3中，在其表面層部分中形成P阱層7。砂卜延膜 3中將用于柵極的溝槽8設(shè)置成平行，并將其形成為比p阱層7深。柵氧化 膜9形成于溝槽8的內(nèi)部面上。多晶硅柵電極10設(shè)置在柵氧化膜9的內(nèi)部 方向上。n+源區(qū)11形皿外延膜3的上表面上與溝槽8相鄰接的部分中的 表面層部分中。而且，p+源接觸區(qū)12形成在p徵卜延膜3的上表面上的表 面層部分中。 ^h溝槽8在外延膜3中的p阱層7和上面的外延膜2 (漂移 層)之間都形成了 n—緩沖區(qū)13。該n—緩沖區(qū)13包括溝槽8的底面部分并 與漂移層中的n型區(qū)6相鄰接，也與p阱層7相鄰接。而且，在針溝槽8 的n—緩沖區(qū)13之間形成p—區(qū)14。
未示出的漏電極形成在n+硅襯底1的下面上，并且電連接到n+硅襯底1 。 而且，未示出的源電極形J^卜延膜3的上面上，并且^^接到n+源區(qū)11 和P+源接觸區(qū)12。
在其中將源電壓設(shè)置為地電勢(shì)且將漏電壓設(shè)置為正電勢(shì)的狀態(tài)下，通 過(guò)施加預(yù)定正^J1作為柵電M開(kāi)啟晶體管。當(dāng)晶體管開(kāi)啟時(shí)，在與P阱 層7中的柵氧化膜9相鄰接的部分中形販向?qū)?。使電子艦該反向?qū)釉?源和漏之間流動(dòng)(從n+源區(qū)11、 p阱層7、 n一緩沖區(qū)13、 n型區(qū)6至ljn魅襯 底1)。在反偏壓施加時(shí)間(在其中將源M設(shè)置為地電，且將漏電壓設(shè) 置為正電勢(shì)的狀態(tài)下)，,層從p型區(qū)5和n型區(qū)6的pn結(jié)部分、rT緩沖 區(qū)13和p—區(qū)14的pn結(jié)部分以及n—緩沖區(qū)13和p阱層7的pn結(jié)部分?jǐn)U展。 p型區(qū)5禾口n型區(qū)61^^，并獲得高耐壓。
另一方面，在圖26中，n型區(qū)6和p型區(qū)5也在橫向方向上交替， 在元件部分周圍的終端部分中。而且，衫卜圍側(cè)上M卜鵬3上表面上的 元件部分形成聽(tīng)S割機(jī)15。
接下來(lái)，將說(shuō)明該^例模式中縱向型溝槽柵MOSFET的制造方法。
首先，如圖28A中所示，制備n難襯底l，且在該n難襯底l，成n 型外延膜2。然后多個(gè)溝槽220形成于芯片外圍部分中的夕卜延膜2中，且將氧化^l莫221填充在該溝槽220中。而且，對(duì)外延膜2的上表面it行平坦 化。
隨后，如圖28B中所示，在n型外延膜2上形成氧化硅膜222，且將 其圖案化為預(yù)定微，以便對(duì)于該氧化鵬222獲得預(yù)定溝槽。禾擁氧化 石^i222作為掩tl^對(duì)n型外延膜2進(jìn)行各向異性蝕刻(RIE)或4OT減性 各向異性嫩賠液(K0H、 TMAH等)的濕^t^U，并形成到達(dá)硅襯底l的溝 槽4。此時(shí)，形成多個(gè)溝槽4，以使得相鄰溝槽之間的間隔Lt大于溝槽寬 度Wt。
溝槽可以具有帶狀圖形和點(diǎn)狀(正方形、六邊形等)圖形，且溝槽具
有周期特性ft^夠了。
隨后，如圖28C中戶^，去除用^^^模的氧化硅膜222。而且，在去除 作為Jf模的氧，222之后^i^m退火。如圖28D中戶標(biāo)，在包拾溝 槽4的內(nèi)表面的該n徵卜延膜2上形成具有比n微卜延膜2的雜質(zhì)濃度高 的濃度的P型外延膜223，艦激卜延膜223 ±真充溝槽4的內(nèi)部。在S3^卜 延膜223填充該溝槽4的內(nèi)部的工藝中，^^源氣體和鹵化物氣體的混合 氣體用^^至U硅襯底的氣體，以形戯卜5M223。 M31艦該混合外5iit 行從溝槽底部部分開(kāi)始的正錐形生長(zhǎng)。具體地，將甲硅烷(SiHJ、乙^ (SiA)、 二氯鵬(S諷Cl2)、三氯賺(SiHCU和四氯化硅(SiCl》中 的一種用作硅源氣體。尤其，雌將二氯鵬(SiH2Cl2)、三氯麟(SiHCl》 和四氯化硅(SiCl4)中的一種用作硅源氣體。將氯化氫(HC1)、氯(Cl2)、 氟(F2)、三氟化氯(C1F3)、氟化氫(HF)和溴化氫(HBr)中的一種用作鹵 化物氣體。
而且，在^ 確定條件下形戯卜延膜223。尤其，當(dāng)將甲^或乙 桂翩作硅源氣體時(shí)，將鵬^g的上限體為95(TC。當(dāng)將二氯^ffl 作硅源氣體時(shí)，將麟鵬度的上限設(shè)置為iioo'c。當(dāng)將三氯險(xiǎn)鵬作硅 源氣體時(shí)，將,，叟的上限設(shè)置為U5crc。當(dāng)將四氯化,作硅源氣 體時(shí)，將麟^^的上限體為1200°C。而且，當(dāng)將麟戯魏體
為從常壓至100Pa的范圍時(shí)，將膜形Jmg的下限設(shè)置為80(TC。當(dāng)將麟 成真空度設(shè)置為從100Pa到1X 10，a的范圍時(shí)，將膜形皿度的下限^g 為60(TC。由此，實(shí)驗(yàn)性地證實(shí)了可以在不產(chǎn)生晶體缺陷的情況下進(jìn)行外延 生長(zhǎng)。
而且，設(shè)置Ne2XWt二NelXLt，作為溝槽4的寬度Wt、相鄰溝槽之間 的間隔Lt、 n S^卜^l莫2的雜質(zhì)濃度Nel和p型外延膜223的雜質(zhì)濃度Ne2 要滿足的關(guān)系。
之后，糾延膜223的上表面?zhèn)冗M(jìn)行平坦化和拋光，并暴露出外延膜 (n型硅層)2，如圖29A中戶標(biāo)。由此，在橫向方向上交替設(shè)置p型區(qū)5 和n型區(qū)6。而且，去除了在芯片外圍部分的溝槽220中的氧化，221 (見(jiàn) 圖28D)。
如圖29B中所示，然后砂卜延膜2上形成p—M^卜延膜224。而且，如 圖29C中戶標(biāo)，ail離子SA，在與p一徵卜延膜224中的n型區(qū)6相鄰接 的部分中形成n—緩沖區(qū)13。此時(shí)，在設(shè)置在芯片外圍部分中的溝槽220中 的夕卜 224的上表面上形成凹陷225。該凹陷225用作對(duì)準(zhǔn)禾射己，并與光
撤l^S當(dāng)錢J^t準(zhǔn)。
隨后，如圖29D中戶標(biāo)，在p—徵卜延膜224上形成p-M^卜延膜226。 之后，如圖26中戶際，形成L0C0S氧化膜15。而且，在^frf牛部分中形 成P阱層7、溝槽8、柵氧化膜9、多晶^H電極10、 n+源區(qū)ll和p+源, 區(qū)12。而且，形成電極和布線。在貌件部分的形成中，當(dāng)3M離子SA 形成n+源區(qū)11、 p+源嫌區(qū)12等時(shí)，在體在圖29D中芯片外圍部分中的 溝槽220中的外延膜226的上表面上形成凹陷227。該凹陷227用作對(duì)準(zhǔn)標(biāo) 記并與)fdt^i當(dāng)OTi^t準(zhǔn)。
^^源氣體和卣化m體的混^體用^^f共到硅襯底l、 2的氣體， 以便在n徵卜 2中形^^勾槽4之后形戯卜自223， 一直至lJ尉卜EM 223的，成開(kāi)始溝槽4的內(nèi)部微卜延膜223埋入為止。然而，廣義而言， 在M外延膜223至少填充溝槽4內(nèi)部的最終工藝中，可以離源氣#^口
鹵化物氣體的混^體用作Jlt共到硅襯底l、 2的氣體，以形，卜延膜223。 在這種審ij紅藝中，將ffl3^頓圖30A、 30B和30C來(lái)具體說(shuō)明圖28C 和28D中示出的J1A外延膜形成工藝。
如圖30A中所示，鄉(xiāng)鵬n+硅襯底1上的外延膜2中形鵬槽4。之 后，如圖30C中所示，3131外鵬223±真充溝槽4的內(nèi)部。此時(shí)，如圖30B 中所示，作為外延膜223的，成割牛，M31^于在溝槽側(cè)面上生長(zhǎng)的外 延膜223弓l入卣化物氣體，將溝槽開(kāi)口部分中的生^dl度設(shè)置為比在深于 該溝槽開(kāi)口部分的部分中的生^il^慢。艮P，當(dāng)把溝槽開(kāi)口部分中的生長(zhǎng) 鵬設(shè)置為ra，而將比該溝槽開(kāi)口部分深的部分中的生^g設(shè)置為rb時(shí)， 設(shè)置ra〈rb。
由此，通過(guò)弓l入劍七物氣體，形戯溝槽中形成的夕卜繊，以使溝槽 開(kāi)口部分的膜厚變得比溝槽底部部分的膜厚小。由此，關(guān)于溝槽側(cè)面上的 外延膜，溝槽開(kāi)口部分的膜厚變得比溝槽底部部分的膜厚小，并且抑制了 由于外延膜導(dǎo)致的溝槽開(kāi)口部分中的阻擋，且可以提高溝槽中的埋入特性 (可進(jìn)行不具有孔隙的膜形成)。艮口，可以保自結(jié)結(jié)構(gòu)(p/n列結(jié)構(gòu))在 反偏自加時(shí)間(將源極設(shè)置為地電勢(shì)并且將漏電勢(shì)設(shè)置為正電壓)的耐 壓，并M無(wú)孔隙的膜形成可以抑制結(jié)的泄漏電流。而且，可得到無(wú)孔隙 的形成(孔隙尺寸減小)，以及耐壓量率的改善和結(jié)泄漏良率的改善。
尤其，當(dāng)形成圖28D中的外延膜223時(shí)，根據(jù)溝槽的縱橫比體以下 內(nèi)容。
當(dāng)溝槽的縱橫比小于10，并且將卣化m體的標(biāo)準(zhǔn)鵬體為X[slm] 且生^M為Y Om/溯]時(shí)，滿足以下絲。 Y<0. 2X+0.1 (F4)
當(dāng)溝槽的縱橫比為10 ^大且小于20，并且將齒化物氣體的標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)置為X [slm]和生M度為Y [ym/併中]時(shí)，滿足以下關(guān)系。 Y〈0. 2X+0. 05 (F5)
當(dāng)溝槽的縱橫比為20或更大，并且將卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn),設(shè)置為X [slm]和生^g為Y [um/併中]時(shí)，滿足以下絲。 Y〈0.2X (F6)
由此，從用外延膜有效填充溝槽同B寸抑制孔隙產(chǎn)生的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，其是 雌的。
在圖10、 11和12中示出作為其基^i的試驗(yàn)結(jié)果。在圖10、 11和12 中，將氯化氫的標(biāo)準(zhǔn)流速X [slm]設(shè)置在橫座標(biāo)軸上，并且將生^il度Y [li m /辨中]設(shè)置在,標(biāo)軸上。圖10示出了其中縱橫比為"5"的情況。 圖11示出了其中縱橫比為"15"的情況。圖12示出了其中縱橫比為"25" 的情況。在圖10、 11和12中，黑圈示出存在孔隙，而白圈示出不存在孔 隙。在這些圖的每一幅中，公知的是，如果氯化氫的標(biāo)準(zhǔn)箭速增加，即使 外延膜的生錢度快時(shí)，也不會(huì)產(chǎn)生孔隙。而且，還公知的是，在卣化氫 為相同標(biāo)準(zhǔn)M時(shí)，如果隨著縱橫比增加不斷氏外延膜生^it度，則可能 防止不了孔隙的產(chǎn)生。在這些圖的每一幅中，示出孔隙產(chǎn)生存在的邊界的 公式是圖10中的Y=0. 2X+0.1和圖11中的Y=0. 2X+0. 05以及圖12中的 Y=0.2X。如果其是在針公式下的區(qū)域，則不會(huì)產(chǎn)生孔隙。如圖28C中所 示，溝槽的縱橫比是dl/Wt，即溝槽的深度/溝槽的寬度。
接下來(lái)，S3i使用圖31A至33C來(lái)說(shuō)明溝槽寬度Wt的影響。
如圖31A和31B中所示，制備溝槽寬度Wt為0. 8 u m的樣品和溝槽寬 度Wt為3 u m的樣品。在這種情況下，溝槽4之間的間隔Lt和溝槽寬度Wt 的和(=Wt+Lt)是常數(shù)(相同的)。
然后對(duì)這兩個(gè)樣品進(jìn)行外延生長(zhǎng)。其結(jié)果在圖32A和32B中示出。在 圖32A和32B中，,成時(shí)間，在橫軸上，而生長(zhǎng)膜厚度(確切地說(shuō)， 是在襯底上表面上的膜厚度)體在縱軸上。在圖32B中，在襯底表面上 的五個(gè)點(diǎn)處測(cè)Si^生長(zhǎng)厚度。
在圖32A和32B中，當(dāng)需要其最小值為3 u m以保M"于縱軸上生， 厚度的拋光^S時(shí)，在Wt-3ixm的樣品中的,成時(shí)間需要220分鐘，以 滿足該條件。與此相比，在Wt-0.8um的樣品中，成時(shí)間可以為60分
鐘。艮卩，膜形成時(shí)間可設(shè)置為1 / 3。
由此，如圖33A至33C中所示，在膜形成氣體的 臓和嫩愾體(鹵 化物氣體)的^I以及膜形淑鵬的關(guān)系中，當(dāng)膜形成氣體的流速增加、 蝕刻氣體(鹵化物氣體)的流速斷氏以，形^g升高時(shí)在溝槽中容易 產(chǎn)生孔隙。tt匕在圖33A中的生長(zhǎng)氣體量是最大的，而圖33C中的生長(zhǎng) 氣體量是最小的。圖33A中的嫩i」氣體量是最小的，而在圖33C中的嫩lj 氣體量^*大的。在圖33A中的工藝，是最高的，而在圖33C中的工藝 溫度是最低的。相反地，當(dāng)膜形成氣體的臓降低、蝕刻氣體(齒化物氣 體)的流速增加以及膜形^S降低時(shí)，在溝槽中難以產(chǎn)生孔隙。在該實(shí) 施例模式中，抑制了孔隙，并考慮至'膽些內(nèi)容提高了生錢度。將如下進(jìn) fi^細(xì)說(shuō)明。
作為在溝槽中SA外延膜并形成高縱橫比的擴(kuò)散層的半導(dǎo)術(shù)t底制造 方法，特別是作為應(yīng)用到超結(jié)(SJ-M0S)的漂移層的p/n列的制造方法， 在混合外延中襯底上表面和溝槽開(kāi)口部分中的生頓度小，^SJA溝槽底部 部分進(jìn)行生長(zhǎng)。因此，由于斷氐了底部部分的寬度，每單位時(shí)間的生長(zhǎng)體 積增加了，并以高艦行±真充。因此，如圖31A和31B中所示，如果列間 距(Wt+Lt)相同，貝擋滿足以下三個(gè)^f牛時(shí)可以制造以高速形戯中的p/n 列的超結(jié)(SJ-M0S)。
(E) 作為溝槽結(jié)構(gòu)條件，形戯目鄰溝槽4之間的間隔Lt，以便比溝槽 寬度Wt大(Wt〈Lt)。
(F) 作為填砂卜延$^度^(牛，在n徵卜自2的濃度Nel和p徵卜延 膜223的濃度Ne2的關(guān)系方面，將p ,卜延膜223設(shè)置成比n徵卜延膜2
(Ne2〉Nel)厚。
(G) 作為填充外延濃度割牛，將p徵卜，223的濃度Ne2和溝槽寬 度Wt的總數(shù)(sum) (=Ne2XWt)以及n徵卜延膜2的濃度Nel和相鄰溝 槽4之間間隔Lt的總數(shù)(二NelXLt)，為相等(Ne2XWt=NelXLt)。
而且，關(guān)于襯底面方位，如圖28C中際，艦《頓Si (110)襯底根
據(jù)混合外延的底部部維##性將溝槽偵靦設(shè)置為si (m)。否則，艦 使用Si (100)襯底將溝槽側(cè)面設(shè)置為Si (100)。由此，M土真充特性方 面變得優(yōu)良。
根據(jù)，實(shí)施例模式，可以獲得以下效果。
(8) 作為半導(dǎo)術(shù)t底的制造方法，設(shè)置第一工藝和第二工藝。在第一 工藝中，在形成在n型(第一導(dǎo)電類型)的硅襯底1上的n型(第一導(dǎo)電 類型)的外延膜2中形成多個(gè)溝槽4，以使相鄰溝槽4之間的間隔Lt大于
溝槽寬度wt。 g二工藝中，Mj頓硅源氣體和卣化物氣體的混^n體
作為所衝共的氣體，將具有比外延膜2的雜質(zhì)濃度高的濃度的p型(第二 導(dǎo)電類型)的外延膜223形成于包括溝卞曹4內(nèi)部的該外延膜2上，以O(shè)T 于至少填充溝槽4的最終工藝中形成p徵卜延膜223。于是溝槽4的內(nèi)部被 P ,延膜223填充。
因此，棚于至少±真充溝槽4的最終工藝中，M3i娜硅源氣體和鹵
化物氣體的混^n體作為所提供的氣體，行ii^成，以形成P微卜延膜
223。于^Klp掛卜延膜223來(lái)l真充溝槽4的內(nèi)部。由此，可抑制溝槽開(kāi) 口部分的阻擋。另一方面，可iM:使相鄰溝槽之間的間隔Lt形成為大于溝 槽寬度Wt5W高生^g。
由此，當(dāng)3131^卜延膜223填充溝槽4和制造半導(dǎo)術(shù)寸底時(shí)，可以協(xié)調(diào)
贈(zèng)勾槽開(kāi)口部分的阻擋的抑制和生^I^的提高。
(9) ,于通過(guò)pM^卜延膜223填充溝槽4內(nèi)部中時(shí)至少i真充溝槽4
的最終工藝中，作為外,223的，成剝牛，相對(duì)于在溝槽側(cè)面上生長(zhǎng) 的外延膜，將溝槽開(kāi)口部分中的生m^設(shè)置為比在該溝槽開(kāi)口部分深的 部分中的生"feil^低。由此，抑制了由于外繊223而導(dǎo)致在溝槽開(kāi)口部 分中的阻擋，并可提高在溝槽4中的±真充特性。
(10) 當(dāng)將溝槽4的寬度，為"Wt"，將相鄰溝槽4之間的間隔^g 成"Lt"，將n徵卜延膜2的雜質(zhì)濃度設(shè)置為"Nel"，并將用于填充的p型 外延膜223的雜質(zhì)濃度體為"Ne2"時(shí)，滿足以下絲。
Ne2XWt=NelXLt (F7)
因此，魏結(jié)結(jié)構(gòu)中進(jìn)行最佳船形成中可進(jìn)行優(yōu)化。 (11)在第二工藝中形成p型(第二導(dǎo)電類型)夕卜延膜中，當(dāng)將鹵化 物氣體的標(biāo)準(zhǔn)流速設(shè)置為X [slm]且將生^I^^g為Y [ ix m /分鐘]時(shí)， 設(shè)置以下關(guān)系。即，當(dāng)溝槽的縱橫比小于10時(shí)設(shè)置繊足Y<0. 2X+0.1。 而且，當(dāng)溝槽的縱橫比為10或更大并且小于20時(shí)，^i足Y〈0. 2X+ 0.05。而且，當(dāng)溝槽的縱橫比為20或更大時(shí)設(shè)置自足Y〈0.2X。從用外延 膜有效i真充溝槽同日柳制 L隙產(chǎn)生的觀點(diǎn)來(lái)說(shuō)，雌這麟系。
在目前為止作出的說(shuō)明中，將第一導(dǎo)電類型設(shè)置成n型，并且將第二 導(dǎo)電類型設(shè)S^P型。然而，相反地，也可以將第一導(dǎo)電類型設(shè)置成P型， 并且也可以將第二導(dǎo)電類型設(shè)置成n型(具體地，圖26中，襯底l設(shè)置成 P+，區(qū)域5設(shè)置成n型，區(qū)域6設(shè)置成p型)。
上述公開(kāi)內(nèi)容具有以下方面。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第一方面，用于制造半導(dǎo)體器件的方、M括以下步 驟在硅襯底的主表面上形淑勾槽；艦1頓硅源氣體和鹵化物氣體的混 合氣tt硅襯底主表面上和溝槽中形成第一外延膜，從而用第一外延膜填 充溝槽；以及MM頓硅源氣體和鹵化物氣體的另一混仏條第一外延 膜上形成第二外延膜。形^一外延膜的步驟具有在硅襯底的主表面上以 第一生^I度生長(zhǎng)第一外延膜的第一工藝條件。形成第二外延膜的步驟具 有在硅襯底的主表面上以第二生^I^生長(zhǎng)第二夕卜延膜的第二工藝割牛。 第二外延膜的第二生^g比第一外延膜的第一生"^I^大。
在，方法中，由于將鹵化物氣體用于形，一外延膜，因此在溝槽 中的第一外延膜基W具有孔隙。而且，由于第二外延膜的第二生"^！^ 比第一外延膜的第一生^^大，因此可改善生產(chǎn)時(shí)間，即器件的制造時(shí) 間。因此，簡(jiǎn)化了器件表面的平坦化。
或者，該方法可進(jìn)一步包括步驟在形職二外延膜的步fe后對(duì)硅 襯底的主表面上的第二外延膜的表面進(jìn)行拋光。
或者，在形，一外延膜的步驟中，可以以第一卣化物氣^M使卣 化物氣體流動(dòng)。在形成第二外延膜的步驟中，可以以第二卣化物氣MOI 使鹵化物氣體流動(dòng)。第二鹵化物氣體流速小于第一鹵化物氣體流速，從而 第二外延膜的第二生^度大于第一外延膜的第一生^il度。而且，在形 成第二外延膜的步驟中，混合氣體可以不包括鹵化物氣體，以使第二外延 膜的第二生^M比第一外謹(jǐn)?shù)牡谝簧鷁g大。
或者，在形，一外延膜的步驟中，可以以第一硅源氣術(shù) 使硅源 氣體流動(dòng)。在形成第二外延膜的步驟中，可以以第二硅源氣體 腿使硅源 氣體流動(dòng)。第二硅源氣術(shù)荒動(dòng)速度比第一硅源氣^t動(dòng)速度大，以i蝶二 外延膜的第二生^M比第一外延膜的第一生^g大。
或者，在形皿一外延膜的步驟中，第一工藝條件可包括第一工藝溫 度。在形成第二外延膜的步驟中，第二工藝條件可包括第二工藝溫度。第 二工藝溫度高于第一工藝、溫叟，以<，二外延膜的第二生^1度比第一外 延膜的第一 生^3I^大。
或者，在形麟一外延膜的步驟中，第一工藝^^?？砂ǖ谝还に噳?力。在形麟二外延膜的步驟中，第二工藝割?？砂ǖ诙に噳毫?。第 二工藝壓力比第一工藝壓力大，以4錢二外延膜的第二生^1^比第一外 繊的第一 生^3M大。
或者，鄉(xiāng)職一外延膜的步驟中，第一外延膜可ilil低壓CVD方法 形成，且在形麟二外繊的步驟中，第二外延膜可313i低壓cvd方法形 成。而且，在形麟一外延膜的步驟中，第一外繊可M31《腿cvd方法
形成，且 ，二外延膜的步驟中，第二外延^^IM:大nffi力cvd方
法形成。
或者，在形，二外延膜的步驟中，第二工藝劍牛可包括不同于第一
工藝條件的至少兩個(gè)不同的參數(shù)，以，二外延膜的第二生^3I度比第一
外延膜的第一生^ii^大，并且從由齒化物氣^oi、硅源氣體繊、工
藝溫度和工藝壓力構(gòu)成的組中選擇至少兩個(gè)不同的參數(shù)。
或者，以使選自由鹵化物氣 31、硅源氣體、工藝驢和工藝壓力 構(gòu)成的組中的至少一個(gè)參數(shù)逐漸改變從而使第二外延膜的第二生長(zhǎng)速度比 第一外延膜的第一生^3M大的方式，將形成第一外延膜的步驟連續(xù)地切 換到形，二外延膜的步驟。
或者，該方法可進(jìn)一步包括步驟通過(guò)^ffl高溫計(jì)從硅襯底的主表面 側(cè)監(jiān)控第一外延膜的表面溫度。當(dāng)在預(yù)定監(jiān)控^J^處高溫計(jì)的輸出信號(hào)變 得基本恒定時(shí)，將形皿一外延膜的步驟切換到形，二外延摸的步驟。
或者，鹵化物氣體可以是氯化氫氣體、氯氣、氟氣、三氟化氯氣體、 氟化氫氣體或溴化氫氣體?；蛘?，硅源氣體可以是甲^^烷氣體、乙硅烷氣 體、二氯^^氣體1氯^^氣體。
或者，溝槽可具有底和側(cè)表面。溝槽的底部包括(110)晶面，而溝槽 的側(cè)表面包括(111)晶面。而且，溝槽的底部可以包括(100)晶面，而 溝槽的側(cè)表面可以包括(100)晶面。
或者，在形，一外^膜的步驟中，可以以+示準(zhǔn)涼速使卣4七物氣Ml 動(dòng)，其限定為X ，單位為slm，可以以一生^Ijg來(lái)生長(zhǎng)第一外延膜，其限 定為Y，單位為 ^，。當(dāng)溝槽具有小于10的l^橫比時(shí)，卣化物氣體 的標(biāo)準(zhǔn)流速和第一外延膜的生"^M具有關(guān)系Y<0.2X+0.1。而且，當(dāng)溝 牛曹具有等于或大于io且小于20的縱橫比時(shí)，卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn)自和第 一外延膜的生，度具有關(guān)系Y<0.2X+0.05。而且，當(dāng)溝槽具有等于或 大于20的縱橫比時(shí)，卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn)^I和第一外延膜的生^M具有 關(guān)系Y〈0.2X。
或者，硅襯底可以具有第一導(dǎo)電類型。溝槽包括在硅襯底中的多個(gè)凹 槽。在相鄰兩個(gè)凹槽之間的硅襯底具有一寬度，該寬度大于凹槽寬度。第 一外延膜具有第二導(dǎo)電類型，JM—外延膜具有比硅襯底的雜質(zhì)濃度高的 雜質(zhì)濃度。而且，在形成第一外延膜的步驟中，在凹槽開(kāi)口附近第一外延 膜的生皿度可以比凹槽中第一外延膜的生^3I度小。而且，將凹槽寬度 限定為W，且將相令曬個(gè)凹槽之間的硅襯底寬度限定為L(zhǎng)。 )l,襯底的雜質(zhì)
濃度限定為N1，并且將第一外延膜的雜M^濃度限定為N2。凹槽寬度、硅襯 底寬度、硅襯底雜質(zhì)濃度和第一外延膜的雜質(zhì)濃度具有關(guān)系N2XW-N1X L。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第二方面，用于制造半導(dǎo)體器件的方M括以下步
驟在硅襯底的主表面上形成溝槽；以及通過(guò)l頓硅源氣體和卣化物氣體 的混合氣體在溝槽中形成外延膜，從而用該外延膜填充溝槽。在形成外延 膜的步驟中，在硅襯底的主表面上不形成外延膜，并且當(dāng)溝槽中外延膜的 頂面和硅襯底的主表面處于同一平面時(shí)，完成形戯卜 的步驟。
在上述方法中，由于將鹵化物氣體用于形戯卜延膜，因此在溝槽中的 外延膜基本不具有 L隙。而且，簡(jiǎn)化了器件表面的平坦化。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第三方面，用于制造半導(dǎo)^ll件的方飽括以下步 驟在硅襯底的主表面上形鵬于溝槽的掩模；M穿過(guò)掩模開(kāi)口嫩賠 襯底的主表面，在硅襯底主表面上形成溝槽；M使用硅源氣體和鹵化物 氣體的混合氣體在具有掩模的硅襯底的溝槽中形戯卜延膜，從而用外延膜 填充該溝槽；并且在形戯卜延膜的步驟之后去除該掩模。在形成外延膜的 步驟中，不在掩模上形成外延膜，且當(dāng)溝槽中的外延膜頂表面和硅襯底的 主表面在同一平面上時(shí)完，，卜ia的步驟。
在，方法中，由于將卣化物氣體用于形戯卜延膜，因此在溝槽中的 外延膜基杯具有孔隙。而且，簡(jiǎn)化了器件表面的平坦化。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第四方面，用于帝隨半導(dǎo)#^件的方,括以下步 驟在硅襯底的主表面上形鵬于溝槽的掩模；艦穿3 模開(kāi)口嫩賠 襯底的主表面在硅襯底的主表面上形淑勾槽；通過(guò)使用硅源氣體和卣化物 氣體的混^體在具有掩模的硅襯底的溝槽中形戯卜延膜，從而用外延膜 ±真充溝槽，其中外延膜不形成在掩模上，且當(dāng)溝槽中外延膜的頂表面比硅 襯底的主表面高時(shí)，完鵬戯卜延膜的步驟；M糊掩模作為拋光停止 層，光硅襯底主表面?zhèn)壬系南Σ费幽け砻?，從而平坦化硅襯底的主表面?zhèn)? 并在拋形卜，表面的步m^后去除該掩模。
在上述方法中，由于將鹵化物氣體用于形成外，，因此在溝槽中的 外延膜基W具有孔隙。而且，簡(jiǎn)化了器件表面的平坦化。
或者，該方法可進(jìn)一步包括步驟在去除掩模的步mt后氧化硅襯底 的主表面，以在主表面上形，牲氧化層；并且去除該犧牲氧化層。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第五方面，用于制造半導(dǎo) 件的方^括以下步 驟在硅襯底的主表面上形鵬于溝槽的掩模；通過(guò)穿過(guò)掩模開(kāi)口蝕刻硅 襯底的主表面在硅襯底主表面上形淑勾槽；M4柳硅源氣體和鹵化物氣 體的混^，掩模上和溝槽中形成外延膜，從而用夕卜延膜填充溝槽；通 過(guò)使用鄉(xiāng)莫作為拋光停止層來(lái)拋光在硅襯底的主表面?zhèn)壬系耐庋幽け砻妫?從而平坦4七硅襯底的主表面?zhèn)?；并且在拋光外延膜表面的步fe后去除該 掩模0
在上述方法中，由于卣化物氣體用于形戯卜延膜，因jt匕在溝槽中的該 外延膜基本上不具有孔隙。而且，簡(jiǎn)化了器件表面的平坦化。
或者，在形戯卜繊的步驟中，掩豐處的夕卜延膜可由單晶制成。而且， 在形戯卜延膜的步驟中，在掩t肚的外薩可由多晶制成。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第六方面，外延生^2包括 一個(gè)室；體在該 室中并固定硅襯底的卡盤，其中硅襯底具有主表面，其上設(shè)置了溝槽；用 于控制硅源氣體的氣體鵬的第1流控制器，其中將硅源氣體弓l入到室
中，以便在硅襯底上形，卜延膜；用于^S制齒化triH氣體的氣MBI的第
二氣流控制器，其中將鹵化物氣體弓l入到室中；用于控制室中工藝鵬的 》鵬控制器；用于控制在室中的工藝壓力的壓力控制器；用于監(jiān)體中硅 襯底上外延膜表面鵬的高溫計(jì)；用于基于高溫計(jì)的輸出信號(hào)控制第1 流控制器、第二氣驗(yàn)制器、、鵬控制器和壓力控制器中至少一個(gè)的主控 制器。主控制器切艇源氣體的氣# 、謝七物源氣體的氣#^1、工 藝^^和工藝壓力中的至少一個(gè)，以便當(dāng)在預(yù)定監(jiān)控表面溫度下高溫計(jì)的 輸出信號(hào)變得基本恒定,加外,的生"^i^。
艦艦i^fi，在溝槽中形戯卜EH而基杯具有孔隙。而且，簡(jiǎn)化了器件表面的平坦化。
根據(jù)本公開(kāi)內(nèi)容的第七方面，用^隨半導(dǎo)皿件的方^&括以下步 驟在第一導(dǎo)電類型的硅襯底上形麟一導(dǎo)電類型的第一外延膜；在第一 外延膜中形成多個(gè)溝槽，其中在相鄰的兩個(gè)溝槽之間的第一外延膜具有比 溝槽寬度大的寬度；在第一外延膜上和溝槽中形成第二導(dǎo)電類型的第二外 延膜，從而用第二外延膜填充溝槽，其中第二外延膜具有比第一外延膜高 的雜質(zhì)濃度。形成第二外延膜的步驟包括最終步驟，在該步5聚中#^源氣 體和卣化物氣體的混^體用于形，二外延膜。
在上述方法中，在用第二外延膜填充溝槽之前沒(méi)有用第二外延膜覆蓋 溝槽開(kāi)口。而且，由于在相鄰的兩個(gè)溝槽之間的第一外延膜具有比溝槽寬 度大的寬度，因此增加了第二外延膜的生"l^g
雖然已經(jīng)參考其雌實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是可以離，本發(fā)明不
限于iM實(shí)施例和結(jié)構(gòu)。本發(fā)明旨在覆蓋各種修改和等效設(shè)置。財(cái)卜，雖
然雌各種組合和結(jié)構(gòu)，但是包括更多、更少或僅單個(gè)元件的其它組合和 結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟在硅襯底(70)的主表面上形成溝槽(72)；以及通過(guò)使用硅源氣體和鹵化物氣體的混合氣體在該溝槽(72)中形成外延膜(73)，從而用該外延膜(73)填充該溝槽(72)，其中在形成該外延膜(73)的步驟中，在該硅襯底(70)的主表面上不形成該外延膜(73)，并且當(dāng)該溝槽(72)中該外延膜(73)的頂面和該硅襯底(70)的主表面在同一平面上時(shí)，完成形成該外延膜(73)的步驟。
2、 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在硅襯底(80)的主表面上形，于溝槽(83)的掩模(82); 通過(guò)穿過(guò)該掩模(82)的開(kāi)口蝕刻該硅襯底(80)的主表面，在該硅襯底(80)的主表面上形成溝槽(83);通過(guò)使用硅源氣體和鹵化物氣體的混合氣體具有該掩模(82)的該硅襯底(80)的溝槽(83)中形成外延膜(84)，從而用該外延膜(84)填充該溝槽(83);并且在形成外延膜(84)的步驟后去除該掩模(82),其中 在形成該外延膜(84)的步驟中，在該掩模(82)上不形成該外延膜 (84)，并且當(dāng)該溝槽(4)中該外延膜(84)的頂面和該硅襯底(80)的主表面在 同一平面上時(shí)，完成形成該外延膜(84)的步驟。
3、 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在硅襯底(90)的主表面上形，于溝槽(93)的掩模(92); 通過(guò)穿過(guò)該掩模(92)的開(kāi)口蝕刻該硅襯底(90)的主表面，在該硅襯底(90)的主表面上形成溝槽(93);通過(guò)使用硅源氣體和卣化物氣體的混仏體，在具有該掩模(92)的 該硅襯底(90)的溝槽(93)中形成外延膜(94)，從而用該外延膜(94) 填充該溝槽(93)，其中在該掩模(92)上不形戯卜延膜(94)，并且當(dāng)該 溝槽(93)中該外延膜(94)的頂面比該硅襯底(90)的主表面高時(shí)完成 形成該外延膜(94)的步驟；通過(guò)使用該掩模(92)作為拋光停止層來(lái)對(duì)該硅襯底(90)的主表面 側(cè)上的該外延膜(94)的表面進(jìn)行拋光，以平坦化該硅襯底(90)的主表 面?zhèn)?；并且在?duì)該外延膜(94)的表面進(jìn)行拋光的步驟后去除該掩模(92)。
4、 如權(quán)利要求3所述的方法，還包括步驟在去除該掩模(92)的步驟后氧化該硅襯底(90)的主表面，從而 在該主表面上形成犧牲氧化層；并且 去除該犧牲氧化層。
5、 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在硅襯底(90)的主表面上形成于溝槽(93)的掩模(92); 通過(guò)穿過(guò)該掩模(92)的開(kāi)口蝕刻該硅襯底(90)的主表面，在該硅襯底(90)的主表面上形成溝槽(93);通過(guò)使用硅源氣體和卣化物氣體的混合氣體在該掩模(92)上和該溝 槽(93)中形戯卜延膜(95)，從而用該外延膜(95)填充該溝槽(93);通過(guò)使用該掩模(92)作為拋光停止層來(lái)對(duì)該硅襯底(90)的主表面 側(cè)上的該外延膜(95)的表面進(jìn)行拋光，以平坦化該硅襯底(90)的主表 面?zhèn)?；并且在?duì)該外延膜(95)的表面進(jìn)行拋光的步驟后去除該掩模(92)。
6、 如權(quán)利要求5戶M的方法，還包，驟在去除該掩模(92)的步mt后氧化該硅襯底(90)的主表面，從而 在該主表面上形自牲氧化層；并且去除該犧牲氧化層。
7、 如權(quán)利要求5或6戶皿的方法，其中在形戯卜延膜(95)的步驟中，該掩模(92)上的該外延膜(95)由 單晶制成。
8、 如權(quán)利要求5或6所述的方法，其中在形戯卜延膜(95)的步驟中，該掩模(92)上的，卜延膜(95)由 多晶制成。
9、 一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟 在第一導(dǎo)電類型的硅襯底(1)上形成第一導(dǎo)電類型的第一外 (2); 在該第一外延膜(2)中形成多個(gè)溝槽(4)，其中相鄰兩個(gè)溝槽(4)之間的i魏一外延膜(2)具有一寬度，該寬度比該溝槽(4)的寬度大； 在該第一外延膜(2)上和該溝槽(4)中形成第二導(dǎo)電類型的第二外延膜(223)，從而用織二外延膜(223) 土真充該溝槽(4)，其中織二外自(223)具有比，一外自(2)的雜M^濃度高的雜M^濃度，其中 形成織二外鵬(223)的步驟包括最終步驟'在該最終步驟中，將硅源氣體和靴物氣體的混仏體用于形成織二外延膜(223)。
10、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中在形成該第二外延膜(223)的步驟的最終步驟中，在該溝槽(4)開(kāi) 口附近的該第二外延膜(223)的生，度比該溝槽(4)中，二外延膜 (223)的生，度小。
11、 如權(quán)利要求9所述的方法，其中將該溝槽(4)的寬度限定為W，將相鄰的兩個(gè)溝槽(4)之間的，一外延膜(2)的寬度限定為L(zhǎng)， 將該第一外延膜(2)的雜質(zhì)濃度P艮定為N1， 將該第二外延膜(223)的雜質(zhì)濃度限定為N2， 該溝槽(4)的寬度、織一外延膜(2)的寬度、該第一外延膜(2) 的雜質(zhì)濃度和該第二外延膜(223)的雜質(zhì)濃度具有以下關(guān)系 N2XW=N1XL。
12、 如權(quán)利要求9一11中任一項(xiàng)所述得的方法，其中 鄉(xiāng)成該第二外延膜(223)的步驟中，將劍七物氣體用于形成該第二外延膜(223),該鹵化物氣體具有標(biāo)準(zhǔn)箭速，其被限定為X，單位為slm， ，二外延膜(223)以一生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)，該生長(zhǎng)速度被限定為Y，單位為微米沒(méi)分鐘，該溝槽(4)具有小于10的縱橫比，并且該鹵化物氣體的標(biāo)準(zhǔn)箭速和該第二外延膜(223)得生長(zhǎng)速度具有以下關(guān)系Y<0, 2X+0.1。
13、 如權(quán)利要求9一ll中任一項(xiàng)所述的方法，其中 在形成織二外延膜(223)的步驟中，將鹵化物氣體用于形成該第二外延膜(223)，該鹵化物氣體具有標(biāo)準(zhǔn)流速, 其被限定為X，單位為slm， 該第二外延膜(223)以一生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)，該生長(zhǎng)速度被限定為Y，單位為微米每分鐘,該溝槽(4)具有等于或大于10并且小于20的縱橫比，并且 該卣4七物氣體的標(biāo)準(zhǔn)流遞和，二外延膜(223)的生長(zhǎng)速度具有以下 關(guān)系Y〈0.2X+0. 05。
14、如權(quán)利要求9一n中任一i砂;m的方法，其中在形成，二外延膜(223)的步驟中，將卣化物氣體用于形成，二 外延膜(223)，該齒化物氣體具有標(biāo)準(zhǔn)箭魂，其豐皮限定為X，單位為slm，該第二外延膜(223)以一生長(zhǎng)速度生長(zhǎng)，該生長(zhǎng)速度被限定為Y，單 位是微米每分鐘該溝槽(4)具有等于或大于20的縱橫比，并且該卣化物氣體的標(biāo)準(zhǔn),和，二外延膜(223)的生長(zhǎng)速度具有以下 關(guān)系Y<0. 2X。
全文摘要
用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括步驟在硅襯底(1)的主表面上形成溝槽(4)；在主表面上和溝槽(4)中形成第一外延膜(20)；以及在第一外延膜(20)上形成第二外延膜(21)。形成第一外延膜(20)的步驟具有第一外延膜(20)的第一生長(zhǎng)速度的第一工藝條件。形成第二外延膜(21)的步驟具有第二外延膜(21)的第二生長(zhǎng)速度的第二工藝條件。第二生長(zhǎng)速度比第一生長(zhǎng)速度大。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101345196SQ20081012989
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者山內(nèi)莊一, 山岡智則, 柴田巧, 野上彰二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝;株式會(huì)社上睦可