專利名稱：超結(jié)功率器件的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，尤其是超結(jié)功率器件的形成方法。
背景技術(shù)：
由于功率器件具有驅(qū)動功率低、開關(guān)速度快等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于電源的開關(guān)器件中?，F(xiàn)有技術(shù)的超結(jié)功率器件的形成方法，包括請參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100包括器件區(qū)(未圖示)和與之相鄰的切割道區(qū)(未圖示)，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底100的第一外延層101，所述第一外延層101表面的切割道區(qū)刻蝕有初始標(biāo)識103 ；請參考圖2，以所述初始標(biāo)識103作為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第一外延層101表面的第一光刻膠層105，所述第一光刻膠層105具有第一開口 107，所述第一開口 107定義出第一摻雜層的位置；請參考圖3，以所述第一光刻膠層105 (如圖2所示)為掩膜，通過所述第一開口107 (如圖2所示)向所述第一外延層101內(nèi)摻雜離子，形成第一摻雜層109，待形成第一摻雜層109后去除第一光刻膠層105,暴露出所述第一外延層101表面；請參考圖4，形成位于所述第一外延層101表面的第二外延層111，所述第二外延層111表面具有與所述初始標(biāo)識103相對應(yīng)的第一標(biāo)識Illa ;以所述初始標(biāo)識103為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層111表面的第二光刻膠層113，所述第二光刻膠113層具有定義出第二摻雜層位置的第二開口 115 ；請參考圖5，以所述第二光刻膠層113(圖4所示)為掩膜，沿所述第二開口 115(圖4所示)向所述第二外延層111內(nèi)摻雜離子，形成第二摻雜層117 ;待形成第二摻雜層117后，去除所述第二光刻膠層113，暴露出所述第二外延層111表面；請參考圖6，以所述初始標(biāo)識103為參考基準(zhǔn)，形成覆蓋所述第二外延層111的硬掩膜層119和位于所述硬掩膜層119表面的第三光刻膠層121，所述第三光刻膠層121具有第三開口(未標(biāo)示);以所述第三光刻膠層121為掩膜，刻蝕所述硬掩膜層119和部分厚度的第二外延層111，形成溝槽122 ；請參考圖7，形成覆蓋所述溝槽122 (圖6所示)的柵介質(zhì)層123 ;形成覆蓋所述柵介質(zhì)層123且填充滿所述溝槽122的柵電極層125。另外，現(xiàn)有技術(shù)形成功率器件的形成方法，還包括溝槽122兩側(cè)的所述第二外延層111內(nèi)摻雜離子，形成第三摻雜層，用作形成超結(jié)功率器件的體區(qū)。所述第一摻雜層109、第二摻雜層117用于構(gòu)成超結(jié)功率器件的P/N相間的漂移區(qū)域；形成位于所述體區(qū)頂部的源區(qū)(未圖示)和位于體區(qū)底部的漏區(qū)(未圖示)。雖然采用上述多層外延和多次離子注入的工藝形成的超結(jié)功率器件的漏源擊穿電壓有所提高，并降低了開路電阻，但是現(xiàn)有技術(shù)形成超結(jié)功率器件的工藝中，離子注入時并不能很好地對準(zhǔn)，形成溝槽時相對注入?yún)^(qū)域容易發(fā)生偏移，嚴(yán)重時會影響到超結(jié)功率器件的漏源擊穿電壓，超結(jié)功率器件的良率低，性能不夠穩(wěn)定。更多有關(guān)功率器件的形成方法請參考公開號為“CN200910260507. X”的中國專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種良率更高，性能更穩(wěn)定的超結(jié)功率器件的形成方法。為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提 供一種超結(jié)功率器件的形成方法，包括提供包括器件區(qū)和與之相鄰的切割道區(qū)的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有第一外延層，所述器件區(qū)的第一外延層內(nèi)形成有第一摻雜層，且所述切割道區(qū)的第一外延層表面形成有初始標(biāo)識；所述第一外延層表面形成有第二外延層；以所述初始標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層表面的第一掩膜層，且所述器件區(qū)的第一掩膜層具有第一開口，所述切割道區(qū)的第一掩膜層具有第三開口 ；沿所述第一開口刻蝕部分厚度的第二外延層，形成溝槽，同時沿所述第三開口刻蝕部分厚度的第二外延層，形成第二標(biāo)識；待形成溝槽和第二標(biāo)識后，去除所述第一掩膜層，以所述第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層表面的第二掩膜層，所述第二掩膜層具有定義出第二摻雜層的第二開口 ；以所述第二掩膜層為掩膜，向所述第二外延層內(nèi)摻雜離子形成第二摻雜層?？蛇x地，所述第一掩膜層的厚度小于所述第二掩膜層的厚度?？蛇x地，所述第一掩膜層的厚度為9000埃-15000埃?？蛇x地，所述第一掩膜層包括位于所述第二外延層表面的硬掩膜層和位于所述硬掩膜層表面的第一光刻膠層，所述第一開口和第三開口貫穿所述第一光刻膠層的厚度?？蛇x地，所述硬掩膜層的厚度為2000埃-4000埃，所述第一光刻膠層的厚度為7000 埃-11000 埃?？蛇x地，還包括以第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成第三掩膜層，所述第三掩膜層定義出第三摻雜層的位置；以所述第三掩膜層為掩膜向所述第二外延層內(nèi)摻雜，形成位于所述第二外延層表面的第三摻雜層；再以第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成第四掩膜層；以所述第四掩膜層為掩膜向所述第三摻雜層表面注入離子形成源區(qū)。可選地，所述溝槽的形成工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。可選地，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體包括溴化氫、氧氣和惰性氣體，或者包括六氟化硫、氧氣和惰性氣體?？蛇x地，所述溝槽的深度小于所述第二外延層的厚度?？蛇x地，所述第一摻雜層的形成步驟包括形成位于所述第一外延層表面的初始掩膜層，所述初始掩膜層具有定義出第一摻雜層位置的初始開口 ；以所述初始掩膜層為掩膜，分別以1200千電子伏-1700千電子伏、600千電子伏-1000千電子伏、100千電子伏-500千電子伏的能量向所述第一外延層內(nèi)摻雜離子?？蛇x地，所述第二摻雜層的形成步驟包括分別以1200千電子伏-1700千電子伏、600千電子伏-1000千電子伏、100千電子伏-500千電子伏的能量向所述第二外延層內(nèi)摻
雜尚子?？蛇x地，還包括在形成第二摻雜層后，在所述溝槽內(nèi)形成覆蓋其底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層；形成覆蓋所述柵介質(zhì)層且填充滿所述溝槽的柵電極層。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)在形成第二外延層后，以所述初始標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成第一掩膜層，所述第一掩膜層內(nèi)的第一開口和第三開口的位置精確；分別沿所述位置精確的第一開口和第三開口刻蝕所述第二外延層，在形成溝槽的同時形成第二標(biāo)識，得到的溝槽和第二標(biāo)識的位置精確，并且輪廓清晰；以所述位置精確并且輪廓清晰的第二標(biāo)識作為參考基準(zhǔn)，后續(xù)形成第二掩膜層內(nèi)的第二開口時，得到的第二開口的位置也較精確；因此，后續(xù)沿所述第二開口向所述第二外延層內(nèi)摻雜形成的第二摻雜層的位置也較為精確，使后續(xù)形成的超結(jié)功率器件的漏源擊穿電壓更穩(wěn)定，良率更高，超結(jié)功率器件的性能穩(wěn)定。


圖I-圖7是現(xiàn)有技術(shù)的超結(jié)功率器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明實(shí)施例的超結(jié)功率器件的形成方法的流程示意圖； 圖9-圖16是本發(fā)明實(shí)施例的超結(jié)功率器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的超結(jié)功率器件的工藝過程不穩(wěn)定，性能不穩(wěn)定，容易受到摻雜層對準(zhǔn)的影響，影響超結(jié)功率器件的漏源擊穿電壓，從而影響形成的超結(jié)功率器件的良率。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成超結(jié)功率器件的步驟中，形成各光刻膠層時均以初始標(biāo)記作為參考基準(zhǔn)形成開口，然后沿所述開口向其底部的外延層摻雜離子形成摻雜層、或沿所述開口刻蝕其底部的外延層形成溝槽。請繼續(xù)參考圖1-7，由于形成的第一標(biāo)識Illa的輪廓沒有初始標(biāo)識103的輪廓清晰，在形成第二光刻膠薄膜(與后續(xù)形成的第二光刻膠層113相對應(yīng))后，形成第二開口 115前，定位裝置在對初始標(biāo)識103進(jìn)行定位以形成第二開口 115時，獲得的初始標(biāo)識103的輪廓容易受到第一標(biāo)識Illa的干擾，影響獲取到的初始標(biāo)識103的輪廓的準(zhǔn)確性。并且，所述第二光刻膠薄膜用作高能量摻雜形成第二摻雜層時的掩膜，第二光刻膠薄膜的厚度較大，通常大于20000埃，例如35000埃，所述厚度較大的第二光刻膠薄膜，也不利于對初始標(biāo)識103的位置進(jìn)行定位。因此，形成第二開口 115前，獲取到的初始標(biāo)識103的位置和輪廓不夠準(zhǔn)確，使得后續(xù)以定位裝置獲得的初始標(biāo)識103的位置和輪廓作為參考基準(zhǔn)，形成第二光刻膠層113內(nèi)的第二開口 115的位置發(fā)生偏差，最終導(dǎo)致沿所述第二開口 115摻雜形成的第二摻雜層117的位置發(fā)生偏差。所述第二摻雜層117的位置相對第一摻雜層109發(fā)生了偏移?，F(xiàn)有技術(shù)中，由于所述第二摻雜層117的位置相對第一摻雜層109發(fā)生了偏移，后續(xù)形成的溝槽122距離兩側(cè)的第二摻雜層117的遠(yuǎn)近不同，在所述溝槽122內(nèi)形成柵介質(zhì)層123和柵電極層125后，形成的超結(jié)功率器件的漏源擊穿電壓不穩(wěn)定，影響了超結(jié)功率器件的穩(wěn)定性和良率。經(jīng)過進(jìn)一步研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，由于刻蝕溝槽過程中所采用的光刻膠厚度比離子摻雜時所采用的光刻膠的厚度薄，如果先在第二外延層表面形成用作刻蝕溝槽的光刻膠層，在形成用作刻蝕溝槽的光刻膠薄膜后，定位裝置獲取初始標(biāo)識時更易得到準(zhǔn)確的位置。因此，在所述用作刻蝕溝槽的光刻膠薄膜內(nèi)形成的開口的位置也更準(zhǔn)確，后續(xù)形成的溝槽的位置更為準(zhǔn)確。進(jìn)一步的，如果在形成溝槽的同時，刻蝕切割道區(qū)的第二外延層形成第二標(biāo)識。由于第二標(biāo)識的輪廓清晰，并且用作刻蝕溝槽的光刻膠薄膜的厚度較小，定位裝置更易獲取準(zhǔn)確的第二標(biāo)識的輪廓和位置。后續(xù)以所述第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，在用作刻蝕溝槽的光刻膠薄膜內(nèi)形成的開口的位置也較為準(zhǔn)確，后續(xù)沿所述開口向所述第二外延層內(nèi)摻雜形成第二摻雜層，所述第二摻雜層的位置也更加準(zhǔn)確，更易對準(zhǔn)第一摻雜層。采用此種方法形成的超結(jié)功率器件，其漏源擊穿電壓更穩(wěn)定，形成的超結(jié)功率器件的性能穩(wěn)定，良率高。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。請參考圖8，本發(fā)明實(shí)施例的超結(jié)功率器件的形成方法，包括 步驟S201，提供包括器件區(qū)和與之相鄰的切割道區(qū)的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有第一外延層，所述器件區(qū)的第一外延層內(nèi)形成有第一摻雜層，且所述切割道區(qū)的第一外延層表面形成有初始標(biāo)識；步驟S203，形成覆蓋所述第一外延層表面的第二外延層；步驟S205，以所述初始標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層表面的第一掩膜層，所述器件區(qū)的第一掩膜層具有定義出溝槽的第一開口，所述切割道區(qū)的第一掩膜層具有第三開口，所述第三開口定義出第二標(biāo)識；步驟S207，沿所述第一開口刻蝕器件區(qū)部分厚度的第二外延層，形成溝槽，同時沿所述第三開口刻蝕部分厚度的第二外延層，形成第二標(biāo)識；步驟S209，待形成溝槽和第二標(biāo)識后，去除所述第一掩膜層，然后以所述第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層表面的第二掩膜層，所述第二掩膜層具有定義出第二摻雜層的第二開口；步驟S211，以所述第二掩膜層為掩膜，向所述第二外延層內(nèi)摻雜離子形成第二摻雜層。具體的，請參考圖9-圖16，圖9-圖16是本發(fā)明實(shí)施例的功率器件的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖9，提供包括器件區(qū)(未標(biāo)示)和與之相鄰的切割道區(qū)(未標(biāo)示)的半導(dǎo)體襯底300，所述半導(dǎo)體襯底300表面形成有第一外延層301，所述器件區(qū)的第一外延層301內(nèi)形成有第一摻雜層309，且所述切割道區(qū)的第一外延層301表面形成有初始標(biāo)識303。所述半導(dǎo)體襯底300用于為后續(xù)工藝提供工作平臺，并用于后續(xù)形成漏區(qū)。所述半導(dǎo)體襯底300為體硅或絕緣體上硅(SOI)，所述半導(dǎo)體襯底300的材料為單晶硅、硅鍺、硅碳或III-V族化合物(例如鎵化砷、磷化銦和氮化鎵等)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底300為單晶硅。所述半導(dǎo)體襯底300包括器件區(qū)和與之相鄰的切割道區(qū)，所述器件區(qū)為用于形成超結(jié)功率器件的區(qū)域，所述切割道區(qū)為制造過程中不會用來形成超結(jié)功率器件的區(qū)域。所述第一外延層301的材料為單晶硅，用于后續(xù)摻雜形成第一摻雜層309。所述第一外延層301的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一外延層301的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。由于采用化學(xué)氣相沉積工藝形成第一外延層301的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述第一摻雜層309用于后續(xù)和第二摻雜層共同形成超結(jié)功率器件的P/N相間的載流子漂移區(qū)域。所述第一摻雜層309內(nèi)摻雜的離子與第一外延層301內(nèi)摻雜的離子類型相反，為n型或p型，具體根據(jù)待形成的功率器件的類型而定，在此不再贅述。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一摻雜層309的形成步驟包括形成位于所述第一外延層301表面的初始掩膜層(未圖示)，所述初始掩膜層具有定義出第一摻雜層309位置的初始開口(未圖示)，所述初始掩膜層的厚度為20000埃-50000埃，例如35000埃；以所述初始掩膜層為掩膜，分別以高、中、低三種能量向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子。本發(fā)明的實(shí)施例中，優(yōu)選依次以高能量、中能量和低能量向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子。其中，以高能量向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子時，所述能量范圍為1200千電子伏-1700千電子伏，摻雜離子的劑量為IOll-IO13/平方厘米；以中能量向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子時，所述能量范圍為600千電子伏-1000千電子伏，摻雜離子的劑量為IOll-IO13/平方 厘米；以低能量向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子時，所述能量范圍為100千電子伏-500千電子伏，摻雜離子的劑量為IOll-IO13/平方厘米。利于后續(xù)形成P/N相間的載流子漂移區(qū)域，以提高功率器件的漏源擊穿電壓，降低開路電阻。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以依次以低能量、中能量和高能量向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子或采用其他的順序向所述第一外延層301內(nèi)摻雜離子。需要說明的是，在形成第一摻雜層309后，還包括去除所述初始掩膜層。由于去除所述初始掩膜層的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述初始標(biāo)識303形成于切割道區(qū)的第一外延層301表面，用于后續(xù)作為形成第一掩膜層的第一開口的參考基準(zhǔn)。所述初始標(biāo)識303的形成工藝為刻蝕工藝，例如干法刻蝕、濕法刻蝕或采用激光的方法刻蝕所述第一外延層301。請參考圖10，形成覆蓋所述第一外延層301表面的第二外延層311，所述第二外延層311表面具有與初始標(biāo)識303位置相對應(yīng)的第一標(biāo)識311a。所述第二外延層311用于后續(xù)摻雜形成第二摻雜層、體區(qū)和源區(qū)，并用于后續(xù)刻蝕形成溝槽。所述第二外延層311的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二外延層311的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。由于采用化學(xué)氣相沉積工藝形成所述第二外延層311的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述第二外延層311的材料與所述第一外延層301的材料相同。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二外延層311的材料為單晶硅。 所述第一標(biāo)識31 Ia的位置與所述初始標(biāo)識303的位置相對應(yīng)，所述第一標(biāo)識31 Ia位于所述初始標(biāo)識303的正上方。請參考圖11，以所述初始標(biāo)識303為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層311表面的第一掩膜層319，所述器件區(qū)的第一掩膜層319具有定義出溝槽的第一開口 317，所述切割道區(qū)的第一掩膜層319具有第三開口 318，所述第三開口 318定義出第二標(biāo)識。如前文所述，由于刻蝕溝槽采用的掩膜層厚度比高能離子注入時的掩膜層厚度薄。當(dāng)所述第一掩膜層319用于作為刻蝕溝槽時的掩膜時，所述第一掩膜層319的厚度較小，定位裝置更易獲取初始標(biāo)識303的精確位置和輪廓，因此用作定義溝槽位置的第一開口 317的位置更加準(zhǔn)確，后續(xù)形成的溝槽的位置較為準(zhǔn)確，利于形成源漏擊穿電壓更穩(wěn)定的超結(jié)功率。進(jìn)一步的，考慮到形成第一掩膜層319的過程中，定位裝置獲取初始標(biāo)識303的位置和輪廓較精確，還可以在切割道區(qū)的第一掩膜層319內(nèi)形成第三開口 318，所述第三開口318的位置精確，且所述第三開口 318與初始標(biāo)識303的位置關(guān)系固定，用于定義出位置精確的第二標(biāo)識。為避免非刻蝕區(qū)域的第二外延層311遭到破壞，所述第一掩膜層319的厚度為9000埃-15000埃。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為進(jìn)一步保護(hù)第二外延層311，所述第一掩膜層319包括位于所述第二外延層311表面的硬掩膜層313和位于所述硬掩膜層313表面的第一光刻膠層315。其中，所述硬掩膜層313的材料為透明材料，所述硬掩膜層313的厚度為2000 埃-4000埃，所述第一光刻膠層315的厚度為7000埃-11000埃。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述硬掩膜層313的材料為透明的氮化硅，其厚度為3000埃，所述第一光刻膠層315的厚度為9600埃。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一開口 317貫穿器件區(qū)的所述第一光刻膠層315的厚度，暴露出硬掩膜層313表面。所述第三開口 318貫穿切割道區(qū)的第一光刻膠層315的厚度，暴露出切割道區(qū)的硬掩膜層313。所述第一開口 317和第三開口 318的位置精確。需要說明的是，由于所述第一標(biāo)識311a和初始標(biāo)識303位于切割道區(qū)，即使后續(xù)對第一標(biāo)識311a處的第二外延層311進(jìn)行了刻蝕，也不會影響超結(jié)功率器件的質(zhì)量和性能。因此，所述第一標(biāo)識311a的表面是否覆蓋第一掩膜層319，均不會影響到超結(jié)功率器件的性能。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一標(biāo)識311a表面覆蓋有第一掩膜層319。請參考圖12，以所述第一掩膜層319 (如圖11所示)為掩膜，沿所述第一開口 317(如圖11所示)刻蝕部分厚度的第二外延層311，形成溝槽321，同時沿所述第三開口 318(如圖11所示)刻蝕部分厚度的第二外延層311形成第二標(biāo)識320。所述溝槽321用于后續(xù)沉積柵介質(zhì)層和柵電極層，形成功率器件的柵極。所述溝槽321的形成工藝為刻蝕工藝，例如采用各向異性的干法刻蝕工藝。所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體包括溴化氫(HBr)、氧氣(O2)和惰性氣體，或者包括六氟化硫(SF6)、氧氣(O2)和惰性氣體。為提高刻蝕速率，所述刻蝕氣體還可以包括氧氣(02)。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述溝槽321的形成步驟包括以所述第一光刻膠層315為掩膜，沿所述第一開口 317，依次刻蝕所述硬掩膜層313和部分厚度的第二外延層311。由于第一開口 317的位置較為精確，因此，本發(fā)明實(shí)施例中形成的溝槽321的位置準(zhǔn)確，有助于提高超結(jié)器件的源漏擊穿電壓和穩(wěn)定性。考慮到所述溝槽321用于后續(xù)形成功率器件的柵極，所述溝槽321的深度為1_1. 2微米，寬度為0. 3微米-0. 5微米，所述溝槽321的深寬比范圍為I. 5-4，且所述溝槽321的深度小于所述第二外延層311的厚度。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述溝槽321的深度為I微米，所述溝槽321的寬度為0. 4微米，其深寬比為2. 5。所述第二標(biāo)識320沿第三開口 318刻蝕第二外延層311后形成。由于本發(fā)明實(shí)施例中形成的第三開口 318的位置精確，所述第二標(biāo)識320的位置也較為精確。并且，由于刻蝕形成的所述第二標(biāo)識320的輪廓較清晰，定位裝置較易獲得精確的第二標(biāo)識320的位置和輪廓，后續(xù)以第二標(biāo)識320作為參考基準(zhǔn)形成第二摻雜層時，可得到位置準(zhǔn)確的第二摻雜層。在本發(fā)明的實(shí)施例中，為節(jié)省工藝步驟，所述第二標(biāo)識320與溝槽321在同一工藝步驟中刻蝕形成。請參考圖13，去除所述第一掩膜層319 (請參考圖12)，以所述第二標(biāo)識320 (如圖12所示)為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層311表面的第二掩膜層327，所述器件區(qū)的第二掩膜層327具有定義出第二摻雜層的第二開口 329。去除所述第一掩膜層319的方法為刻蝕工藝 ，由于去除所述第一掩膜層319的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述第二掩膜層327的材料為光刻膠,用于作為摻雜形成第二摻雜層時的掩膜。由于后續(xù)摻雜形成第二摻雜層時的能量較大，為更好的保護(hù)無需摻雜形成第二摻雜層的第二外延層311，所述第二掩膜層327的厚度大于所述第一掩膜層的厚度，具體的，所述第二掩膜層327的厚度大于30000埃。本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二掩膜層327的厚度為35000埃。雖然第二掩膜層327的厚度較厚，但由于所述第二標(biāo)識320的位置精確并且輪廓清晰，定位裝置在獲取第二標(biāo)識320的位置和輪廓時，更易獲得較為準(zhǔn)確的第二標(biāo)識320的位置和輪廓。因此，以所述第二標(biāo)識320作為參考基準(zhǔn)可形成位置準(zhǔn)確的第二開口 329。請參考圖14，以所述第二掩膜層327為掩膜，沿所述第二開口 329向所述第二外延層311內(nèi)摻雜離子，形成第二摻雜層331。所述第二摻雜層331摻雜的離子類型與所述第一摻雜層309摻雜的離子類型相同，用于和第一摻雜層309共同形成P/N相間的載流子漂移區(qū)域。所述第二摻雜層331的形成步驟包括分別以1200千電子伏-1700千電子伏、600千電子伏-1000千電子伏、100千電子伏-500千電子伏的能量向所述第二外延層311內(nèi)摻雜離子。具體形成方法和工藝請參考形成第一摻雜層309的方法和工藝，在此不再贅述。如前文所述，由于第二掩膜層327中第二開口 329的位置準(zhǔn)確，因此，形成的第二摻雜層331的位置準(zhǔn)確。即所述第二摻雜層331相對第一摻雜層309的位置精確，后續(xù)形成的超結(jié)功率器件的性能穩(wěn)定，其漏源擊穿電壓穩(wěn)定，良率更高。請參考圖15，去除所述第二掩膜層327，暴露出溝槽321 (如圖12所示);然后在所述溝槽321內(nèi)形成覆蓋其底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層323 ;形成覆蓋所述柵介質(zhì)層323且填充滿所述溝槽321的柵電極層325。所述柵介質(zhì)層323的形成工藝為熱氧化工藝。由于在溝槽321的底部和側(cè)壁形成柵介質(zhì)層323的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。所述柵介質(zhì)層323的材料為氧化硅或高K介質(zhì)材料，例如Hf02、HfSiO, HfSiNO或ZrO2等。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述柵介質(zhì)層323的材料為氧化硅。所述柵電極層325的材料為多晶硅，用于后續(xù)作為功率器件的柵極。所述柵電極層325的形成工藝為沉積工藝，例如化學(xué)氣相沉積工藝。由于在所述溝槽321內(nèi)形成覆蓋柵介質(zhì)層323的柵電極層325的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。請參考圖16，以所述第二標(biāo)識320 (如圖12所示)為參考基準(zhǔn)，形成第三掩膜層(未圖示)，所述第三掩膜層定義出第三摻雜層；以所述第三掩膜層為掩膜向所述第二外延層311內(nèi)摻雜，形成位于所述第二外延層311表面的第三摻雜層333。所述第三摻雜層333摻雜離子的類型與所述第一摻雜層309、第二摻雜層331摻雜離子的類型相同，用于后續(xù)形成超結(jié)功率器件的體區(qū)。所述第三摻雜層333的形成工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。需要說明的是，由于后續(xù)工藝中還包括高溫擴(kuò)散工藝和其他退火工藝的步驟，所述第一摻雜層309、第二摻雜層331和第三摻雜層333中的離子會在上述高溫擴(kuò)散工藝和退火工藝的過程中進(jìn)行擴(kuò)散，最終所述第一摻雜層309、第二摻雜層331和第三摻雜層333中的離子會分布均勻，并連成一片。需要說明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，還包括以第二標(biāo)識320 (圖12所示)為參考基準(zhǔn)，形成第四掩膜層；以所述第四掩膜層為掩膜，向所述第三摻雜層333表面注入離子形成源區(qū)(未圖示)。由于形成超結(jié)功率器件的源區(qū)的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。 上述步驟完成后，本發(fā)明實(shí)施例的超結(jié)功率器件的制作完成。在形成第二外延層后，以所述初始標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成第一掩膜層，所述第一掩膜層內(nèi)的第一開口和第三開口的位置精確；分別沿所述位置精確的第一開口和第三開口刻蝕所述第二外延層，在形成溝槽的同時形成第二標(biāo)識，得到的溝槽和第二標(biāo)識的位置精確，并且輪廓清晰；以所述位置精確并且輪廓清晰的第二標(biāo)識作為參考基準(zhǔn)，后續(xù)形成第二掩膜層的第二開口時，得到的第二開口的位置也較精確；后續(xù)沿所述第二開口向所述第二外延層內(nèi)摻雜形成的第二摻雜層的位置也較為精確，后續(xù)形成的超結(jié)功率器件的漏源擊穿電壓更穩(wěn)定，良率更高，超結(jié)功率器件的性能穩(wěn)定。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，包括 提供包括器件區(qū)和與之相鄰的切割道區(qū)的半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面形成有第一外延層，所述器件區(qū)的第一外延層內(nèi)形成有第一摻雜層，且所述切割道區(qū)的第一外延層表面形成有初始標(biāo)識，所述第一外延層表面形成有第二外延層； 以所述初始標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層表面的第一掩膜層，且所述器件區(qū)的第一掩膜層具有第一開口，所述切割道區(qū)的第一掩膜層具有第三開口 ； 沿所述第一開口刻蝕部分厚度的第二外延層，形成溝槽，同時沿所述第三開口刻蝕部分厚度的第二外延層，形成第二標(biāo)識； 待形成溝槽和第二標(biāo)識后，去除所述第一掩膜層，以所述第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于所述第二外延層表面的第二掩膜層，所述第二掩膜層具有定義出第二摻雜層的第二開n ； 以所述第二掩膜層為掩膜，向所述第二外延層內(nèi)摻雜離子形成第二摻雜層。
2.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜層的厚度小于所述第二掩膜層的厚度。
3.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜層的厚度為9000埃-15000埃。
4.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述第一掩膜層包括位于所述第二外延層表面的硬掩膜層和位于所述硬掩膜層表面的第一光刻膠層，所述第一開口和第三開口貫穿所述第一光刻膠層的厚度。
5.如權(quán)利要求4所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述硬掩膜層的厚度為2000埃-4000埃，所述第一光刻膠層的厚度為7000埃-11000埃。
6.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，還包括以第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成第三掩膜層，所述第三掩膜層定義出第三摻雜層的位置；以所述第三掩膜層為掩膜向所述第二外延層內(nèi)摻雜，形成位于所述第二外延層表面的第三摻雜層；再以第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成第四掩膜層；以所述第四掩膜層為掩膜向所述第三摻雜層表面注入離子形成源區(qū)。
7.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述溝槽的形成工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。
8.如權(quán)利要求7所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體包括溴化氫、氧氣和惰性氣體，或者包括六氟化硫、氧氣和惰性氣體。
9.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述溝槽的深度小于所述第二外延層的厚度。
10.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述第一摻雜層的形成步驟包括形成位于所述第一外延層表面的初始掩膜層，所述初始掩膜層具有定義出第一摻雜層位置的初始開口 ；以所述初始掩膜層為掩膜，分別以1200千電子伏-1700千電子伏、600千電子伏-1000千電子伏、100千電子伏-500千電子伏的能量向所述第一外延層內(nèi)慘雜尚子。
11.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，所述第二摻雜層的形成步驟包括分別以1200千電子伏-1700千電子伏、600千電子伏-1000千電子伏、100千電子伏-500千電子伏的能量向所述第二外延層內(nèi)摻雜離子。
12.如權(quán)利要求I所述的超結(jié)功率器件的形成方法，其特征在于，還包括在形成第二摻雜層后，在所述溝槽內(nèi)形成覆蓋其底部和側(cè)壁的柵介質(zhì)層；形成覆蓋所述柵介質(zhì)層且填充滿所述溝槽的柵電極層。
全文摘要
一種超結(jié)功率器件的形成方法，包括形成位于第二外延層表面的第一掩膜層，器件區(qū)的第一掩膜層具有第一開口，切割道區(qū)的第一掩膜層具有第三開口；以第一開口為窗口，刻蝕部分厚度的第二外延層形成溝槽，同時以所述第三開口為窗口，刻蝕部分厚度的第二外延層，形成第二標(biāo)識；去除第一掩膜層，然后以第二標(biāo)識為參考基準(zhǔn)，形成位于第二外延層表面的第二掩膜層，第二掩膜層具有定義出第二摻雜層的第二開口；以第二掩膜層為掩膜，向第二外延層內(nèi)摻雜離子形成第二摻雜層。形成的超結(jié)功率器件更穩(wěn)定，漏源擊穿電壓更穩(wěn)定。
文檔編號H01L21/336GK102779757SQ201210256668
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月23日
發(fā)明者樓穎穎, 賈璐 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司