專利名稱：一種深溝槽超級pn結(jié)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù),尤其涉及ー種深溝槽超級PN結(jié)(Super Junction)的制造技木。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體領(lǐng)域中，用來提高功率MOS性能的超級PN結(jié)(Super Junction)技術(shù)在高壓領(lǐng)域的作用非常顯著。傳統(tǒng)的超級PN結(jié)的制造エ藝中主要是采用深槽刻蝕、外延填充、硅CMP平坦化的方法來實現(xiàn)。
具體地，傳統(tǒng)技術(shù)中形成超級PN結(jié)的方法，包括以下步驟
步驟I :在N+襯底硅片上沉積單ー的厚外延層(N型)；
步驟2 :在該外延層中形成深溝槽，具體地，先生長熱氧化層，然后沉積氮化硅層，再沉積等離子體增強(qiáng)氧化層，通過刻蝕以上三層直至硅襯底，然后去膠，并以所述三種膜作為硬掩?？涛g成深溝槽，然后濕法去除氮化硅表面剰余的等離子體增強(qiáng)氧化層；
步驟3 :在深溝槽中填充外延硅(P型)形成超級PN結(jié)；
步驟4 :通過CMP法研磨到硅表面達(dá)到平坦化。然而，在所述利用CMP的技術(shù)中，因為一般生產(chǎn)線的CMP設(shè)備都用在后道，與加工超級PN結(jié)的設(shè)備不能混用，因此，利用CMP平坦化制造超級PN結(jié)方法エ藝必須采用專用CMP設(shè)備而導(dǎo)致エ藝控制難度大，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于所述問題，g在提供一種能夠與常規(guī)エ藝兼容、且エ藝簡單、效率高的超級PN結(jié)(Super Junction)的形成方法。本發(fā)明的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，包括
在襯底上沉積外延層的沉積步驟；
在所述外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟；
在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；
對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的第一填充步
驟；
將第三介質(zhì)填滿包含所述第二介質(zhì)層和所述外延材料的整個表面，形成規(guī)定高度的表面填充層的第二填充步驟；
對所述表面填充層進(jìn)行回刻直至第一介質(zhì)層和外延材料的界面處的刻蝕步驟；
去除所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和表面填充層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。優(yōu)選地，可以在所述刻蝕步驟中，采用等離子刻蝕法。優(yōu)選地，在所述第二填充步驟中，使用輔料設(shè)備填充所述第三介質(zhì)，所述第三介質(zhì)是流動性的介質(zhì)。利用所述發(fā)明，替代現(xiàn)有技術(shù)中采用的CMP，而采用填充流動性介質(zhì)材料和等離子回刻，因此，能夠有效解決利用CMP進(jìn)行平坦化所帯來的エ藝復(fù)雜、控制難度大，成本高的技術(shù)問題。優(yōu)選地，所述等離子刻蝕法可以是通過調(diào)整刻蝕的選擇比以使得對所述外延材料和對所述第三介質(zhì)的刻蝕速率為1:1。優(yōu)選地，所述表面填充層的高度至少比所述外延材料的最高點高。優(yōu)選地，在所述第二填充步驟中，使用所述輔料設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)、涂布將流動性的第三介質(zhì)填滿所述第二介質(zhì)層和外延材料的整個表面。優(yōu)選地，在所述去除步驟中，采用濕法去除各層。優(yōu)選地，在所述第一填充步驟中，所述外延材料最低點超過所述第一介質(zhì)與所述外延材料的界面。優(yōu)選地，所述第一介質(zhì)是氧化物，所述第二介質(zhì)是氮化物，所述外延材料是Si，所述第二介質(zhì)是S0G。優(yōu)選地，所述第一介質(zhì)的厚度形成為大于500A，所述第二介質(zhì)的厚度形成為大于300A。如上所述，通過采用填充流動性介質(zhì)材料和等離子回刻，能夠使用與現(xiàn)有的エ藝兼容的方法實現(xiàn)硅的平坦化，而無需專用的CMP設(shè)備，因此具有エ藝簡單、效率高、エ藝成本低的優(yōu)點，而且能夠有效避免利用CMP導(dǎo)致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。


圖I是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的整體流程圖。圖2是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。圖3是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。圖4是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。圖5是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。
具體實施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個可能實施例中的ー些，g在提供對本發(fā)明的基本了解。并不g在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)ー步的詳細(xì)描述。以下，參照圖I 圖5，對本發(fā)明ー實施方式的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法進(jìn)行說明。圖I是表示本發(fā)明ー實施方式的超級PN結(jié)形成過程的整體流程圖。首先，如圖I所示，本發(fā)明的超級PN結(jié)形成方法主要包括
步驟I :在襯底上沉積外延層的沉積步驟；
步驟2 :在所述外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟；
步驟3 :在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟；步驟4 :對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的第一填充步驟；
步驟5 :將第三介質(zhì)填滿包含所述第二介質(zhì)層和所述外延材料的整個表面，形成規(guī)定高度的表面填充層的第二填充步驟；
步驟6 :對所述表面填充層進(jìn)行回刻直至第一介質(zhì)層和外延材料的界面處的刻蝕步
驟；
步驟7 :去除所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和表面填充層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。圖2 5是表示本發(fā)明一實施方式的超級PN結(jié)形成過程的分解示意圖。下面對于上述步驟I 7，參照圖2 5進(jìn)行具體說明。 如圖2 圖5所示，本發(fā)明一實施方式的深槽超級PN結(jié)的形成方法主要具備下述步驟
步驟I:在襯底上沉積外延層100 ；
步驟2 :在所述外延層100的上依次形成第一介質(zhì)層200、第二介質(zhì)層300的形成步驟； 步驟3 :在所述外延層形成深溝槽400 ；
步驟4 :如圖2所示，對所述深溝槽400填充外延材料500以充滿整個深溝槽400并且超過第二介質(zhì)層200。步驟5 :如圖3所示，將第三介質(zhì)600覆蓋、填滿包含所述第二介質(zhì)層200和外延材料500的整個表面，形成規(guī)定高度的表面填充層。步驟6 :如圖4所示，對所述表面填充層進(jìn)行回刻，直至第一介質(zhì)層200和外延材料500的界面處。步驟7 :去除所述表面介質(zhì)層即第一介質(zhì)層100、第二介質(zhì)層200和所述表面填充層，實現(xiàn)外延材料的平坦化。這樣，替代現(xiàn)有技術(shù)中采用的CMP，通過采用填充第三介質(zhì)材料和回刻的方法，能夠有效解決利用CMP進(jìn)行平坦化所帶來的工藝復(fù)雜、控制難度大，成本高的技術(shù)問題。下面，對于上述實施方式的幾種變形例進(jìn)行說明。對于所述第三介質(zhì)600，最好采用流動性的材料。例如，通?？梢圆捎肧0G。這樣，在所述步驟5中，將流動的第三介質(zhì)600例如SOG填充圖2中的包含所述第二介質(zhì)層200和外延材料500的整個表面，形成規(guī)定高度的表面填充層
在填充第三介質(zhì)600時，可以采用常用的輔料設(shè)備。在使用輔料設(shè)備填充流動的第三介質(zhì)600時，輔料設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)、涂布將流動的第三介質(zhì)600填滿整個表面。這里的所謂的“規(guī)定高度”是指至少比所述外延材料500的最高點高。在所述步驟6中，作為回刻的手段，較佳地是采用等離子刻蝕法。為了實現(xiàn)對外延材料500和第三介質(zhì)600兩者的平整刻蝕，在等離子刻蝕方法中，可以通過調(diào)整刻蝕的選擇t匕，例如通過使得對外延材料500和所述第三介質(zhì)600的刻蝕選擇比為I :1，由此，能夠以相同的速率對外延材料500和第三介質(zhì)600進(jìn)行刻蝕，能夠?qū)烧呖涛g平整，實現(xiàn)外延材料的平坦化。這里，通常作為外延材料500，常用的是Si。進(jìn)一步，在所述步驟7中，作為去除第一介質(zhì)層100、第二介質(zhì)層200和所述表面填充層的方法，可以采用濕法。另外，所述第一介質(zhì)層100優(yōu)選地可以是氧化物，所述第二介質(zhì)層200優(yōu)選地為氮化物。所述第一介質(zhì)的厚度形成為大于500A,所述第二介質(zhì)的厚度形成為大于300A。綜上所述，利用本發(fā)明，由于使用與現(xiàn)有的エ藝兼容的方法實現(xiàn)外延材料(Si)的平坦化，エ藝簡單、效率高、無需專用的設(shè)備(即CMP的設(shè)備)，因此，大大降低了エ藝成本，并能夠有效避免利用CMP導(dǎo)致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。以上例子主要說明了本發(fā)明的超級PN結(jié)的形成方法。盡管只對其中一些本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主旨與范圍內(nèi)以許多其他的形式實施。因此，所展示的例子與實施方式被視為示意性的而非限 制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與替換。
權(quán)利要求
1.一種深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于，包括 在襯底上沉積外延層的沉積步驟； 在所述外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層的介質(zhì)形成步驟； 在所述外延層形成深溝槽的深溝槽形成步驟； 對所述深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層的第一填充步驟； 將第三介質(zhì)填滿包含所述第二介質(zhì)層和所述外延材料的整個表面，形成規(guī)定高度的表面填充層的第二填充步驟； 對所述表面填充層進(jìn)行回刻直至第一介質(zhì)層和外延材料的界面處的刻蝕步驟； 去除所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和表面填充層以實現(xiàn)外延材料的平坦化的去除步驟。
2.如權(quán)利要求I所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 在所述刻蝕步驟中，采用等離子刻蝕法。
3.如權(quán)利要求2所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 所述等離子刻蝕法是通過調(diào)整刻蝕的選擇比以使得對所述外延材料和對所述第三介質(zhì)的刻蝕速率為1:1。
4.如權(quán)利要求2所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 在所述第二填充步驟中，使用輔料設(shè)備填充所述第三介質(zhì)，所述第三介質(zhì)是流動性的介質(zhì)。
5.如權(quán)利要求4所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 所述表面填充層的高度至少比所述外延材料的最高點高。
6.如權(quán)利要求4所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 在所述第二填充步驟中，使用所述輔料設(shè)備通過旋轉(zhuǎn)、涂布將流動性的第三介質(zhì)填滿所述第二介質(zhì)層和外延材料的整個表面。
7.如權(quán)利要求4所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 在所述去除步驟中，采用濕法去除各層。
8.如權(quán)利要求4所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 在所述第一填充步驟中，所述外延材料最低點超過所述第一介質(zhì)與所述外延材料的界面。
9.如權(quán)利要求I 8任意一項所述的深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 所述第一介質(zhì)是氧化物，所述第二介質(zhì)是氮化物，所述外延材料是Si，所述第三介質(zhì)是SOG。
10.如權(quán)利要求9所述深溝槽超級PN結(jié)的形成方法，其特征在于， 所述第一介質(zhì)的厚度形成為大于500A,所述第二介質(zhì)的厚度形成為大于300A。
全文摘要
本發(fā)明涉及深溝槽超級PN結(jié)的形成方法。該方法包括在襯底上沉積外延層的沉積步驟；在外延層上依次形成第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層；在外延層形成深溝槽；對深溝槽填充外延材料以充滿整個深溝槽并且超過第二介質(zhì)層；將流動性的第三介質(zhì)填滿包含第二介質(zhì)層和外延材料例如Si的整個表面，形成規(guī)定高度的表面填充層；對表面填充層進(jìn)行等離子回刻，直至第一介質(zhì)層和外延材料的界面處；去除所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層和表面填充層以實現(xiàn)硅平坦化的去除步驟。利用本發(fā)明，能夠使用與現(xiàn)有的工藝兼容的方法實現(xiàn)Si的平坦化，具有工藝簡單、效率高、工藝成本低的優(yōu)點，并能夠有效避免利用CMP導(dǎo)致的Si器件參數(shù)不穩(wěn)定的問題。
文檔編號H01L21/336GK102820227SQ20111015178
公開日2012年12月12日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者吳宗憲, 王根毅, 袁雷兵, 吳芃芃 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司