專利名稱：一種超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽結(jié)構(gòu)及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種超級(jí)結(jié)工藝中深溝槽結(jié)構(gòu)的制作方法。
背景技術(shù)：
超級(jí)結(jié)MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)因其具有超級(jí)結(jié)結(jié)構(gòu)，使得該器件在截止?fàn)顟B(tài)下產(chǎn)生耗盡層，從而提高器件的耐壓。在華虹NEC電子有限公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的深溝超級(jí)結(jié)工藝中，溝槽(trench)深度能達(dá)到35um以上。從原理上分析,縮小溝槽尺度的同時(shí)加大溝槽填充濃度，能保持擊穿電壓不變，并縮小芯片面積，提高單枚硅片的芯片數(shù)量，帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益，但這會(huì)對(duì)外延填充工藝帶來挑戰(zhàn)。溝槽尺寸越小，深度越深，外延填充就越容易產(chǎn)生空洞，填充的效果就會(huì)變差。因此溝槽填充將會(huì)成為工藝中的瓶頸。在實(shí)際器件應(yīng)用中，如果外延填充工藝產(chǎn)生缺陷就會(huì)導(dǎo)致器件可靠性出現(xiàn)問題，引起失效。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽制作方法，能提高器件的可靠性，降低外延填充難度，減少外延時(shí)間，加快流片速度。本發(fā)明還提供了一種超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽結(jié)構(gòu)。為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽制作方法，包括在硅襯底上進(jìn)行以下步驟:(I)進(jìn)行外延生長(zhǎng)；(2)在生長(zhǎng)的外延上進(jìn)行P型離子注入后進(jìn)行熱擴(kuò)散；(3)在離子注入后的外延上至少重復(fù)實(shí)施一次步驟(I)、(2)形成底部溝槽區(qū)；(4)進(jìn)行外延生長(zhǎng)，注入形成P阱，定義頂部溝槽區(qū)窗口 ；(5)刻蝕頂部溝槽區(qū)，使頂部溝槽區(qū)與底部溝槽區(qū)彼此連接，頂部溝槽區(qū)填充，形成深溝槽。進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施步驟(I)時(shí)，外延生長(zhǎng)厚度為7um至8um。進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施步驟(3)時(shí)，形成底部溝槽區(qū)高寬比大于1:1。進(jìn)一步改進(jìn),實(shí)施步驟(3)時(shí),形成底部溝槽區(qū)高度為IOum至15um。進(jìn)一步改進(jìn),實(shí)施步驟(4)時(shí),生長(zhǎng)外延厚度為15um至25um。進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施步驟(5)后形成深溝槽的高寬比大于5: I。進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施步驟(5)時(shí),刻蝕形成頂部溝槽區(qū)高度大于20um。進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施步驟(2)、(5)時(shí)，注入或填充的是硼離子。本發(fā)明超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽結(jié)構(gòu)，包括:硅襯底上形成有底部溝槽區(qū)和頂部溝槽區(qū)組成的深溝槽，深溝槽頂部?jī)蓚?cè)形成有P阱。所述底部溝槽區(qū)高寬比大于1:1。所述底部溝槽區(qū)高度為IOum至15um。
所述頂部溝槽區(qū)高度大于20um。所述深溝槽高寬比大于5: I。所述底部溝槽區(qū)和頂部溝槽區(qū)具有硼離子。


下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:圖1是本發(fā)明深溝槽結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是本發(fā)明深溝槽結(jié)構(gòu)制作方法的流程圖。圖3是本發(fā)明制作方法的示意圖一，顯示步驟(I)形成的溝槽結(jié)構(gòu)。圖4是本發(fā)明制作方法的示意圖二，顯示步驟⑵中P離子注入。圖5是本發(fā)明制作方法的示意圖三，顯示步驟(2)中P離子注入熱擴(kuò)散形成注入?yún)^(qū)。圖6是本發(fā)明制作方法的示意圖四，顯示步驟(3)形成的溝槽結(jié)構(gòu)。圖7是本發(fā)明制作方法的示意圖五，顯示步驟(4)形成的溝槽結(jié)構(gòu)。圖8是本發(fā)明制作方法的示意圖六，顯示步驟(5)顯示刻蝕形成頂部溝槽區(qū)。圖9是本發(fā)明制作方法的示意圖七，顯示步驟(5)形成的溝槽結(jié)構(gòu)。附圖標(biāo)記說明I是硅襯底2、6、7、8 是外延3是底部溝槽區(qū)4是頂部溝槽區(qū)5 是 P 阱9、10是注入?yún)^(qū)
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的深溝槽結(jié)構(gòu)，包括:硅襯底I上形成有底部溝槽區(qū)3和頂部溝槽區(qū)4組成的深溝槽，深溝槽頂部?jī)蓚?cè)形成有P阱5 ;其中，頂部溝槽區(qū)4高度為25um，由底部溝槽區(qū)3和頂部溝槽區(qū)4組成的深溝槽的高寬比大于5: I。如圖2所示，本發(fā)明深溝槽結(jié)構(gòu)的制作方法，在硅襯底I上進(jìn)行一下步驟:(I)如圖3所示，生長(zhǎng)外延6厚度為8um ；(2)如圖4所示，在生長(zhǎng)的外延6上進(jìn)行硼離子注入；圖5所示，進(jìn)行熱擴(kuò)散形成注入?yún)^(qū)9 ；(3)如圖6所示，生長(zhǎng)外延7厚度為7um，進(jìn)行硼離子注入，熱擴(kuò)散后形成注入?yún)^(qū)10，使注入?yún)^(qū)9和10彼此連接形成底部溝槽區(qū)3。(4)如圖7所示，進(jìn)行外延生長(zhǎng)8，注入形成P阱5，定義頂部溝槽區(qū)4窗口 ；(5)如圖8所示，刻蝕頂部溝槽區(qū)4，使頂部溝槽區(qū)4與底部溝槽區(qū)3彼此連接；如圖9所示，頂部溝槽區(qū)4填充硼，形成深溝槽，外延6、7、8組成外延2。以上通過具體實(shí)施方式
和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽結(jié)構(gòu)，其特征是，包括:硅襯底上形成有底部溝槽區(qū)和頂部溝槽區(qū)組成的深溝槽，深溝槽頂部?jī)蓚?cè)形成有P阱。
2.如權(quán)利要求1所述的深溝槽結(jié)構(gòu)，其特征是:所述底部溝槽區(qū)高寬比大于1:1。
3.如權(quán)利要求2所述的深溝槽結(jié)構(gòu)，其特征是:所述底部溝槽區(qū)高度為IOum至15um。
4.如權(quán)利要求1所述的深溝槽結(jié)構(gòu)，其特征是:所述頂部溝槽區(qū)高度大于20um。
5.如權(quán)利要求1所述的深溝槽結(jié)構(gòu)，其特征是:所述深溝槽高寬比大于5: I。
6.如權(quán)利要求1至5任意一項(xiàng)所述的深溝槽結(jié)構(gòu)，其特征是:所述底部溝槽區(qū)和頂部溝槽區(qū)具有硼離子。
7.一種超級(jí)結(jié)工藝中的深溝槽制作方法，其特征是，在硅襯底上進(jìn)行以下步驟: (1)進(jìn)行外延生長(zhǎng)； (2)在生長(zhǎng)的外延上進(jìn)行P型離子注入后進(jìn)行熱擴(kuò)散； (3)在離子注入后的外延上至少重復(fù)實(shí)施一次步驟(I)、(2)形成底部溝槽區(qū)； (4)進(jìn)行外延生長(zhǎng)，注入形成P阱，定義頂部溝槽區(qū)窗口； (5)刻蝕頂部溝槽區(qū)，使頂部溝槽區(qū)與底部溝槽區(qū)彼此連接，頂部溝槽區(qū)填充，形成深溝槽。
8.如權(quán)利要求7所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(I)時(shí)，外延生長(zhǎng)厚度為7um 至 8um。
9.如權(quán)利要求8所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(3)時(shí)，形成底部溝槽區(qū)高寬比大于1:1。
10.如權(quán)利要求9所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(3)時(shí)，形成底部溝槽區(qū)高度為IOum至15um。
11.如權(quán)利要求7所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(4)時(shí)，生長(zhǎng)外延厚度為 15um 至 25um。
12.如權(quán)利要求7所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(5)后形成深溝槽的高寬比大于5: I。
13.如權(quán)利要求12所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(5)時(shí)，刻蝕形成頂部溝槽區(qū)高度大于20um。
14.如權(quán)利要求7所述的深溝槽制作方法，其特征是:實(shí)施步驟(2)、(5)時(shí)，注入或填充的是硼離子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超級(jí)結(jié)工藝中深溝槽的制作方法，在硅襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)；在生長(zhǎng)的外延上進(jìn)行P型離子注入后進(jìn)行熱擴(kuò)散；在離子注入后的外延上至少再重復(fù)實(shí)施一次外延生長(zhǎng)和P型離子注入形成底部溝槽區(qū)；進(jìn)行外延生長(zhǎng)，注入形成P阱，定義頂部溝槽區(qū)窗口；刻蝕頂部溝槽區(qū)，使頂部溝槽區(qū)與底部溝槽區(qū)彼此連接，頂部溝槽區(qū)填充，形成深溝槽。本發(fā)明還公開了一種超級(jí)結(jié)工藝中深溝槽的深溝槽結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的技術(shù)深溝槽制作方法，能提高器件的可靠性，降低外延填充難度，減少外延時(shí)間，加快流片速度。
文檔編號(hào)H01L29/06GK103178110SQ20111043362
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者王飛, 毛文銘 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司