溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體集成電路制造工藝方法，特別是涉及一種溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超級(jí)結(jié)為由形成于半導(dǎo)體襯底中的交替排列的P型薄層和N型薄層組成，現(xiàn)有超級(jí)結(jié)的制造方法中包括溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，這種方法是通過(guò)溝槽工藝制作超級(jí)結(jié)器件，需要先在半導(dǎo)體襯底如硅襯底表面的N型摻雜外延層上刻蝕一定深度和寬度的溝槽，然后利用外延填充(ERI Fi 11 ing)的方式在刻出的溝槽上填充P型摻雜的硅外延，并且要求填充區(qū)域具有完好的晶體結(jié)構(gòu)，以便后續(xù)流程制作高性能的器件。這種工藝的最大難點(diǎn)在于在溝槽中填充硅外延，現(xiàn)有制造方法非常容易引起器件的反向漏電流急劇增加，從而導(dǎo)致器件的失效，嚴(yán)重影響生產(chǎn)良率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法，能提高超級(jí)結(jié)的晶格結(jié)構(gòu)的完整性，方便用于制作高性能的超級(jí)結(jié)器件，降低超級(jí)結(jié)器件的反向漏電流、提尚超級(jí)結(jié)器件的生廣良率。
[0004]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法包括如下步驟:
[0005]步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成有第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層。
[0006]步驟二、采用光刻刻蝕工藝在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層中形成多個(gè)溝槽。
[0007]步驟三、采用外延生長(zhǎng)中在所述溝槽中填充第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層同時(shí)延伸到所述溝槽外部的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面。
[0008]步驟四、進(jìn)行第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝，所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝將所述溝槽外部的所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層去除、將所述溝槽區(qū)域的所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層的表面和所述溝槽外的表面相平；由填充于所述溝槽中的所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層，由各所述溝槽之間的所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層組成第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層，由所述第一導(dǎo)電類(lèi)型薄層和所述第二導(dǎo)電類(lèi)型薄層交替排列組成超級(jí)結(jié)。
[0009]步驟五、進(jìn)行第二次外延層回刻工藝，所述第二次外延層回刻工藝對(duì)所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層和所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層同時(shí)回刻一定深度，回刻深度保證將步驟三中在所述溝槽中填充所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層時(shí)在所述溝槽頂部形成的空洞和外延層晶格缺陷去除，提高所述超級(jí)結(jié)的晶格結(jié)構(gòu)的完整性。
[0010]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟一中所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層的厚度為15微米?60微米。
[0011]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第一導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層為第二導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層。
[0012]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟二中形成所述溝槽包括如下分步驟:
[0013]步驟21、在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面形成硬質(zhì)掩模層。
[0014]步驟22、在所述硬質(zhì)掩模層表面涂布光刻膠，進(jìn)行光刻工藝將所述溝槽形成區(qū)域打開(kāi)。
[0015]步驟23、以所述光刻膠為掩模對(duì)所述硬質(zhì)掩模層進(jìn)行刻蝕，該刻蝕工藝將所述溝槽形成區(qū)域的所述硬質(zhì)掩模層去除、所述溝槽外的所述硬質(zhì)掩模層保留。
[0016]步驟24、去除所述光刻膠，以所述硬質(zhì)掩模層為掩模對(duì)所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層進(jìn)行刻蝕形成所述溝槽。
[0017]采用所述硬質(zhì)掩模層之后，在所述步驟四中所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝以所述硬質(zhì)掩模層為研磨終點(diǎn)，在所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝之后、所述第二次外延層回刻工藝之前去除所述硬質(zhì)掩模層。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述硬質(zhì)掩模層由依次形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面的第一氧化層、第二氮化硅層和第三氧化層疊加而成。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟24中所述溝槽的刻蝕工藝完成后要求所述第三氧化層的厚度保留一半以上;在所述溝槽形成之后還包括如下步驟:
[0020]步驟25、去除所述第三氧化層。
[0021]步驟26、采用熱氧化工藝在所述溝槽的底部表面和側(cè)面形成犧牲氧化層，之后去除所述犧牲氧化層以對(duì)所述溝槽的底部表面和側(cè)面進(jìn)行修復(fù)，去除所述犧牲氧化層時(shí)采用所述第二氮化硅層對(duì)所述第一氧化層進(jìn)行保護(hù)。
[0022]步驟27、去除所述第二氮化硅層。
[0023]之后，在所述步驟四中所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝以所述硬質(zhì)掩模層的所述第一氧化層為研磨終點(diǎn)，在所述第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝之后、所述第二次外延層回刻工藝之前去除所述第一氧化層。
[0024]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第一氧化層為熱氧化層，厚度為100埃米?2000埃米;所述第二氮化硅層的厚度為100埃米?1500埃米;所述第三氧化層的厚度為0.5微米?3微米。
[0025]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第二次外延層回刻工藝的深度為I微米?5微米。
[0026]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層的表面設(shè)置有零層光刻標(biāo)記，所述零層光刻標(biāo)記的深度要求在所述第二次外延層回刻工藝之后還保留在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層表面。
[0027]進(jìn)一步的改進(jìn)是，第一導(dǎo)電類(lèi)型為N型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為P型；所述半導(dǎo)體襯底為N型重?fù)诫s。
[0028]進(jìn)一步的改進(jìn)是，第一導(dǎo)電類(lèi)型為P型，第二導(dǎo)電類(lèi)型為N型。
[0029]進(jìn)一步的改進(jìn)是，步驟25中采用濕法刻蝕工藝去除所述第三氧化層；步驟27中采用熱磷酸去除所述第二氮化硅層;去除所述第一氧化層采用濕法刻蝕工藝。
[0030]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述第二次外延層回刻工藝采用化學(xué)機(jī)械研磨工藝、外延層干法刻蝕工藝、外延層濕法刻蝕工藝或外延層氧化工藝實(shí)現(xiàn)。
[0031]本發(fā)明在采用外延層填充溝槽之后，采用了兩次化學(xué)機(jī)械研磨工藝，通過(guò)第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝將溝槽外的第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層去除并使溝槽區(qū)域的第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層的表面和所述溝槽外的表面相平，第一次化學(xué)機(jī)械研磨工藝已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)超級(jí)結(jié);但是本發(fā)明增加了第二次外延層回刻工藝，第二次外延層回刻工藝主要是針對(duì)步驟三中在溝槽中填充第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層時(shí)在溝槽頂部形成的空洞和外延層晶格缺陷，第二次外延層回刻工藝的目的是為了將這些溝槽頂部的空洞和外延層晶格缺陷去除，可知，本發(fā)明有目的性的增加了一次外延層回刻工藝，該外延層回刻工藝步驟的設(shè)置恰好能夠去除溝槽頂部的空洞和外延層晶格缺陷，從而能提高超級(jí)結(jié)的晶格結(jié)構(gòu)的完整性，從而能方便用于制作高性能的超級(jí)結(jié)器件，降低超級(jí)結(jié)器件的反向漏電流、提高超級(jí)結(jié)器件的生產(chǎn)良率。
【附圖說(shuō)明】
[0032]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明:
[0033]圖1是現(xiàn)有溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法形成的超級(jí)結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖2是本發(fā)明實(shí)施例方法的流程圖；
[0035]圖3A-圖3E是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4A-圖4B是本發(fā)明實(shí)施例方法中的零層光刻標(biāo)記示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]首先介紹一下現(xiàn)有溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法所具有的問(wèn)題，本發(fā)明正是針對(duì)這些技術(shù)問(wèn)題做了特定的改進(jìn)，如圖1所示，是現(xiàn)有溝槽型超級(jí)結(jié)的制造方法形成的超級(jí)結(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖;現(xiàn)有方法包括如下步驟:
[0038]步驟一、提供一半導(dǎo)體襯底如娃襯底101，在所述半導(dǎo)體襯底101表面形成有N型外延層如N型硅外延層102。
[0039]步驟二、采用光刻刻蝕工藝在N型外延層102中形成多個(gè)溝槽?？涛g溝槽時(shí)采用到了硬質(zhì)掩模層103。
[0040]步驟三、采用外延生長(zhǎng)中在所述溝槽中填充P型外延層如P型硅外延層104，P型外延層104會(huì)同時(shí)延伸到所述溝槽外部的所述N型外延層102表面。
[0041 ]由圖1的標(biāo)記105所示可知，外延填充后，會(huì)在溝槽的頂部形成空洞和外延層晶格缺陷。
[0042]步驟四、進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨工藝將溝槽外部的P型外延層104去除，溝槽區(qū)域內(nèi)的P型外延層104和溝槽外部的表面相平，最后形成由填充于溝槽中的所述P型外延層104S卩P型薄層和所述溝槽之間的所述N型外延層102S卩N型薄層交替排列組成的超級(jí)結(jié)。
[0043]由上可知，現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械研磨工藝沒(méi)有和形成在溝槽的頂部形成空洞和外延層晶格缺陷相關(guān)，這樣使得化學(xué)機(jī)械研磨工藝完成之后，在溝槽的頂部依然會(huì)保留較多的空洞和外延層晶格缺陷，這就影響了超級(jí)結(jié)的晶格結(jié)構(gòu)的完整性，使得采用這種方法形成的超級(jí)結(jié)的超級(jí)結(jié)器件的反向漏電流較大，這會(huì)降低超級(jí)結(jié)器件的生產(chǎn)良率。
[0044]如圖2所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法的流程圖；如圖3A至圖3E所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明實(shí)施例溝槽4型超級(jí)結(jié)的制造方法包括如下步驟:
[0045]步驟一、如圖3A所示，提供一半導(dǎo)體襯底I，在所述半導(dǎo)體襯底I表面形成有第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層2。
[0046]較佳為，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層2的厚度為15微米?60微米。所述半導(dǎo)體襯底I為硅襯底，所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層2為第一導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層，所述第二導(dǎo)電類(lèi)型外延層5為第二導(dǎo)電類(lèi)型硅外延層。
[0047]步驟二、如圖3B所示，采用光刻刻蝕工藝在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層2中形成多個(gè)溝槽4。
[0048]較佳為，形成所述溝槽4包括如下分步驟:
[0049]步驟21、如圖3A所示，在所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層2表面形成硬質(zhì)掩模層3。
[0050]更優(yōu)選擇為，所述硬質(zhì)掩模層3由依次形成于所述第一導(dǎo)電類(lèi)型外延層2表面的第一氧化層、第二氮化硅層和第三氧化層疊加而成。所述第一氧化層為熱氧化層，厚度為100埃米?2000埃米;所述第二氮化硅層的厚度為100埃米?1500埃米;所述第三氧化層的厚度為0.5微米?3微米。
[0051]步驟22、如圖3B所示，在所述硬質(zhì)掩模層3表面涂布光刻膠，進(jìn)行光刻工藝將所述溝槽4形成區(qū)域打開(kāi)。
[0052]步驟23、如圖3B所示，以所述光刻膠為掩模對(duì)所述硬質(zhì)掩模層3進(jìn)行刻蝕，該刻蝕工藝將所述溝槽4形成區(qū)域的所述硬質(zhì)掩模層3去除、所述溝槽4外的所