本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法和一種超結(jié)型功率管。

背景技術(shù)：

在相關(guān)技術(shù)中，超結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(簡(jiǎn)稱(chēng)超結(jié)型功率管，主要包括N型襯底1、N型外延層2和多晶硅層3或離子注入?yún)^(qū)4)以其擊穿電壓高、功耗低等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于開(kāi)關(guān)電路中，其中，緩沖層(P型或N型)與超結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管的耐壓特性息息相關(guān)，通常采用深槽外延工藝、傾斜注入工藝和多步外延工藝等方法來(lái)制備緩沖層，上述方法存在以下缺點(diǎn)：

(1)如圖1所示，深槽外延工藝的工藝條件嚴(yán)苛，對(duì)進(jìn)行深槽刻蝕過(guò)程有較高的要求，例如深槽的尺寸具有高度的均一性，深槽內(nèi)壁粗糙度極低，另外，直接在深槽內(nèi)淀積多晶硅耐壓層會(huì)產(chǎn)生極高的制造成本，不適于進(jìn)行批量生產(chǎn)；

(2)如圖2所示，傾斜注入工藝的后續(xù)擴(kuò)散會(huì)造成雜質(zhì)的高斯分布，因此造成注入不均勻，進(jìn)而導(dǎo)致電荷不平衡以及器件可靠性差等問(wèn)題；

(3)如圖3所示，多步外延工藝需要進(jìn)行多次光刻和注入處理，因此對(duì)光刻設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)精度要求高，成品率低，不適合進(jìn)行批量生產(chǎn)。

因此，如何設(shè)計(jì)一種超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法以保證超結(jié)型功率管的生產(chǎn)成本低和器件可靠性高成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是基于上述技術(shù)問(wèn)題至少之一，提出一種新的超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法和一種超結(jié)型功率管。

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法，包 括：在形成N型外延層的N型襯底上形成緩沖槽，所述緩沖槽的深度小于所述N型外延層的厚度，與所述緩沖槽接觸的所述N型外延層即構(gòu)成所述超結(jié)型功率管的導(dǎo)電溝道；在所述緩沖槽內(nèi)形成介質(zhì)層；在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，以完成所述超結(jié)型功率管的緩沖層的制備，其中，所述介質(zhì)層的表層在所述P型多晶硅層和所述N型外延層的感應(yīng)作用下產(chǎn)生空穴載流子以保證所述導(dǎo)電溝道內(nèi)電荷平衡。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)在緩沖層內(nèi)形成介質(zhì)層，增強(qiáng)了超結(jié)型功率管的耐高壓特性，同時(shí)，由于介質(zhì)層在感應(yīng)作用下產(chǎn)生空穴載流子保證了電荷平衡，也即保證了超結(jié)型功率管的低功耗特性，從而避免了相關(guān)技術(shù)的高成本的缺點(diǎn)和器件可靠性差等問(wèn)題。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成一層多晶硅層；對(duì)所述一層多晶硅層進(jìn)行P型注入處理，并進(jìn)行退火處理以形成一層P型多晶硅基層；根據(jù)所述緩沖槽的槽深進(jìn)行至少一次P型多晶硅基層的制備，以形成所述P型多晶硅層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)P型多晶硅層的淀積、注入和退火過(guò)程完成一層多晶硅基層的制備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)層的空穴載流子的感應(yīng)作用，具體地，為克服相關(guān)技術(shù)中的制作成本高和電荷不平衡的問(wèn)題，可以多次重復(fù)進(jìn)行P型多晶硅基層的制備，以形成滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的P型多晶硅層，并且通過(guò)調(diào)節(jié)注入工藝的能量和劑量控制調(diào)節(jié)超結(jié)型功率管的耐壓參數(shù)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成一層多晶硅層；對(duì)所述一層多晶硅層進(jìn)行P型注入處理；根據(jù)所述緩沖槽的槽深進(jìn)行至少一次P型多晶硅基層的制備，以形成所述P型多晶硅層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)P型多晶硅層的淀積和注入過(guò)程完成一層多晶硅基層的制備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)層的空穴載流子的感應(yīng)作用，具體地，為克服相關(guān)技術(shù)中的制作成本高和電荷不平衡的問(wèn)題，可以多次重復(fù)進(jìn)行P型多晶硅基層的制備，以形成滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的P型多晶硅層，并且通過(guò)調(diào)節(jié) 注入工藝的能量和劑量控制調(diào)節(jié)超結(jié)型功率管的耐壓參數(shù)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，包括以下具體步驟：判斷所述P型多晶硅層的厚度是否大于或等于指定厚度；在判定所述P型多晶硅層的厚度大于或等于指定厚度時(shí)，去除所述掩膜層；對(duì)所述P型多晶硅層進(jìn)行退火處理，以實(shí)現(xiàn)所述空穴載流子的激活。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)一次退火處理對(duì)P型多晶硅層進(jìn)行退火處理，降低了制作P型多晶硅層的復(fù)雜度，進(jìn)一步地降低了加工超結(jié)型功率管的成本。

另外，通過(guò)判定多晶硅層的厚度大于或等于指定厚度，去除掩膜層，保證了緩沖層的平整度和結(jié)構(gòu)可靠性，降低了超結(jié)型功率管的制造成本，有利于其實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述緩沖槽內(nèi)形成介質(zhì)層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝在所述緩沖槽的側(cè)壁和底壁形成所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為氧化層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成的介質(zhì)層，可以有效降低制備成本，提高了介質(zhì)層的厚度的均一性和可控性，工藝成熟，器件可靠性高。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述緩沖槽內(nèi)形成介質(zhì)層，包括以下具體步驟：采用熱氧化工藝在所述緩沖槽的側(cè)壁和底壁形成所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為氧化層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)熱氧化工藝形成的介質(zhì)層，其致密度極高，且具備良好的絕緣性，能進(jìn)一步地提高超結(jié)型功率管的耐壓特性和可靠性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成N型外延層的N型襯底上形成緩沖槽前，包括以下具體步驟：通過(guò)外延生長(zhǎng)工藝在所述N型襯底上形成所述N型外延層；在所述N型外延層上形成圖形化的掩膜層；通過(guò)圖形化的所述掩膜層對(duì)所述N型外延層進(jìn)行刻蝕處理，以形成所述緩沖槽。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)圖形化的掩膜層對(duì)N型外延層刻蝕處理以形成緩沖槽，簡(jiǎn)化了緩沖層的制作步驟和制造成本，具體地，可以通過(guò)調(diào)節(jié)掩 膜層的材料和尺寸來(lái)控制緩沖槽的形貌和尺寸。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，去除所述掩膜層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝對(duì)所述掩膜層進(jìn)行平坦化處理，以去除所述掩膜層。

在該技術(shù)方案中，采用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝去除掩膜層，更加有效地保證了緩沖層的平整度和結(jié)構(gòu)可靠性，進(jìn)一步地降低了超結(jié)型功率管的制造成本，有利于其實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，去除所述掩膜層，包括以下具體步驟：采用刻蝕工藝對(duì)所述形成所述掩膜層進(jìn)行處理，以去除所述掩膜層。

在該技術(shù)方案中，采用刻蝕工藝去除掩膜層，更加有效地保證了緩沖層的平整度和結(jié)構(gòu)可靠性，更進(jìn)一步地降低了超結(jié)型功率管的制造成本，有利于其實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，還提出了一種超結(jié)型功率管，采用如上述任一項(xiàng)技術(shù)方案所述的超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法制備而成。

通過(guò)以上技術(shù)方案，通過(guò)在緩沖層內(nèi)形成介質(zhì)層，增強(qiáng)了超結(jié)型功率管的耐高壓特性，同時(shí)，由于介質(zhì)層在感應(yīng)作用下產(chǎn)生空穴載流子保證了電荷平衡，也即保證了超結(jié)型功率管的低功耗特性，從而避免了相關(guān)技術(shù)的高成本的缺點(diǎn)和器件可靠性差等問(wèn)題。

附圖說(shuō)明

圖1至圖3示出了相關(guān)技術(shù)中的超結(jié)型功率管的制作方法；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法的示意流程圖；

圖5至圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超結(jié)型功率管的緩沖層的剖面示意圖。

具體實(shí)施方式

為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不 沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法的示意流程圖。

如圖4所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法，包括：步驟401，在形成N型外延層的N型襯底上形成緩沖槽，所述緩沖槽的深度小于所述N型外延層的厚度，與所述緩沖槽接觸的所述N型外延層即構(gòu)成所述超結(jié)型功率管的導(dǎo)電溝道；步驟402，在所述緩沖槽內(nèi)形成介質(zhì)層；步驟403，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，以完成所述超結(jié)型功率管的緩沖層的制備，其中，所述介質(zhì)層的表層在所述P型多晶硅層和所述N型外延層的感應(yīng)作用下產(chǎn)生空穴載流子以保證所述導(dǎo)電溝道內(nèi)電荷平衡。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)在緩沖層內(nèi)形成介質(zhì)層，增強(qiáng)了超結(jié)型功率管的耐高壓特性，同時(shí)，由于介質(zhì)層在感應(yīng)作用下產(chǎn)生空穴載流子保證了電荷平衡，也即保證了超結(jié)型功率管的低功耗特性，從而避免了相關(guān)技術(shù)的高成本的缺點(diǎn)和器件可靠性差等問(wèn)題。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成一層多晶硅層；對(duì)所述一層多晶硅層進(jìn)行P型注入處理，并進(jìn)行退火處理以形成一層P型多晶硅基層；根據(jù)所述緩沖槽的槽深進(jìn)行至少一次P型多晶硅基層的制備，以形成所述P型多晶硅層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)P型多晶硅層的淀積、注入和退火過(guò)程完成一層多晶硅基層的制備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)層的空穴載流子的感應(yīng)作用，具體地，為克服相關(guān)技術(shù)中的制作成本高和電荷不平衡的問(wèn)題，可以多次重復(fù)進(jìn)行P型多晶硅基層的制備，以形成滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的P型多晶硅層，并且通過(guò)調(diào)節(jié)注入工藝的能量和劑量控制調(diào)節(jié)超結(jié)型功率管的耐壓參數(shù)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成 P型多晶硅層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成一層多晶硅層；對(duì)所述一層多晶硅層進(jìn)行P型注入處理；根據(jù)所述緩沖槽的槽深進(jìn)行至少一次P型多晶硅基層的制備，以形成所述P型多晶硅層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)P型多晶硅層的淀積和注入過(guò)程完成一層多晶硅基層的制備，以實(shí)現(xiàn)對(duì)介質(zhì)層的空穴載流子的感應(yīng)作用，具體地，為克服相關(guān)技術(shù)中的制作成本高和電荷不平衡的問(wèn)題，可以多次重復(fù)進(jìn)行P型多晶硅基層的制備，以形成滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求的P型多晶硅層，并且通過(guò)調(diào)節(jié)注入工藝的能量和劑量控制調(diào)節(jié)超結(jié)型功率管的耐壓參數(shù)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成所述介質(zhì)層的所述緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層，包括以下具體步驟：判斷所述P型多晶硅層的厚度是否大于或等于指定厚度；在判定所述P型多晶硅層的厚度大于或等于指定厚度時(shí)，去除所述掩膜層；對(duì)所述P型多晶硅層進(jìn)行退火處理，以實(shí)現(xiàn)所述空穴載流子的激活。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)一次退火處理對(duì)P型多晶硅層進(jìn)行退火處理，降低了制作P型多晶硅層的復(fù)雜度，進(jìn)一步地降低了加工超結(jié)型功率管的成本。

另外，通過(guò)判定多晶硅層的厚度大于或等于指定厚度，去除掩膜層，保證了緩沖層的平整度和結(jié)構(gòu)可靠性，降低了超結(jié)型功率管的制造成本，有利于其實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述緩沖槽內(nèi)形成介質(zhì)層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)氣相淀積工藝在所述緩沖槽的側(cè)壁和底壁形成所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為氧化層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)化學(xué)氣相淀積工藝形成的介質(zhì)層，可以有效降低制備成本，提高了介質(zhì)層的厚度的均一性和可控性，工藝成熟，器件可靠性高。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在所述緩沖槽內(nèi)形成介質(zhì)層，包括以下具體步驟：采用熱氧化工藝在所述緩沖槽的側(cè)壁和底壁形成所述介質(zhì)層，其中，所述介質(zhì)層為氧化層。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)熱氧化工藝形成的介質(zhì)層，其致密度極高，且具備良好的絕緣性，能進(jìn)一步地提高超結(jié)型功率管的耐壓特性和可靠性。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，在形成N型外延層的N型襯底上形成緩沖槽前，包括以下具體步驟：通過(guò)外延生長(zhǎng)工藝在所述N型襯底上形成所述N型外延層；在所述N型外延層上形成圖形化的掩膜層；通過(guò)圖形化的所述掩膜層對(duì)所述N型外延層進(jìn)行刻蝕處理，以形成所述緩沖槽。

在該技術(shù)方案中，通過(guò)圖形化的掩膜層對(duì)N型外延層刻蝕處理以形成緩沖槽，簡(jiǎn)化了緩沖層的制作步驟和制造成本，具體地，可以通過(guò)調(diào)節(jié)掩膜層的材料和尺寸來(lái)控制緩沖槽的形貌和尺寸。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，去除所述掩膜層，包括以下具體步驟：采用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝對(duì)所述掩膜層進(jìn)行平坦化處理，以去除所述掩膜層。

在該技術(shù)方案中，采用化學(xué)機(jī)械平坦化工藝去除掩膜層，更加有效地保證了緩沖層的平整度和結(jié)構(gòu)可靠性，進(jìn)一步地降低了超結(jié)型功率管的制造成本，有利于其實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

在上述技術(shù)方案中，優(yōu)選地，去除所述掩膜層，包括以下具體步驟：采用刻蝕工藝對(duì)所述形成所述掩膜層進(jìn)行處理，以去除所述掩膜層。

在該技術(shù)方案中，采用刻蝕工藝去除掩膜層，更加有效地保證了緩沖層的平整度和結(jié)構(gòu)可靠性，更進(jìn)一步地降低了超結(jié)型功率管的制造成本，有利于其實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

下面結(jié)合圖5至圖10，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的超結(jié)型功率管的緩沖層制備過(guò)程的一種具體實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明：

如圖5所示，在N型襯底1上依次形成N型外延層2和掩膜層5；

如圖6所示，對(duì)所述掩膜層5進(jìn)行圖形化處理；

如圖7所示，對(duì)N型外延層2進(jìn)行刻蝕處理以形成緩沖槽；

如圖8所示，在緩沖槽的側(cè)壁形成介質(zhì)層6(如氧化層等)；

如圖9所示，在形成介質(zhì)層6的緩沖槽內(nèi)形成P型多晶硅層7，通過(guò)P型多晶硅層7對(duì)介質(zhì)層6進(jìn)行感應(yīng)以產(chǎn)生空穴；

如圖10所示，去除掩膜層6，并對(duì)形成緩沖層的N型襯底進(jìn)行退火 處理以激活離子。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的技術(shù)方案，考慮到如何設(shè)計(jì)一種超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法以保證超結(jié)型功率管的生產(chǎn)成本低和器件可靠性高的技術(shù)問(wèn)題。因此，本發(fā)明提出了一種新的超結(jié)型功率管的緩沖層的制備方法和一種超結(jié)型功率管，通過(guò)在緩沖層內(nèi)形成介質(zhì)層，增強(qiáng)了超結(jié)型功率管的耐高壓特性，同時(shí)，由于介質(zhì)層在感應(yīng)作用下產(chǎn)生載流子保證了電荷平衡，也即保證了超結(jié)型功率管的低功耗特性，從而避免了相關(guān)技術(shù)的高成本的缺點(diǎn)和器件可靠性差等問(wèn)題。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。