沟槽型超级结器件的制造方法

摘要

本发明公开了一种沟槽型超级结器件的制造方法，包括步骤：确定沟槽尺寸参数和单次工艺深度的最大值；提供衬底并形成第一硬掩膜层；定义出沟槽的形成区域；对底层外延层进行刻蚀形成底层沟槽；去除第一硬掩膜层，外延填充底层沟槽并进行CMP；形成零层对准标记。形成顶层外延层；形成第二硬掩膜层；以零层对准标记为对准条件定义出沟槽的形成区域；对顶层外延层进行刻蚀形成顶层沟槽；去除第二硬掩膜层，外延层填充顶层沟槽并进行CMP；确认叠加形成的超级结结构的深度是否为所需深度，如果是则结束，如果不是则重复顶层超级结结构形成步骤。本发明能提高超级结器件反向击穿电压和降低导通电阻，能最大化利用现有设备及工艺。

主权项

一种沟槽型超级结器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据沟槽型超级结器件的反向击穿电压和导通电阻的要求确定超级结的沟槽所需的宽度、深度和间距；根据生产线的设备和工艺的能力和所需的所述沟槽的宽度确定采用一次光刻刻蚀和填充工艺时所需的所述沟槽的宽度所对应的单次工艺深度的最大值，所述单次工艺深度的最大值要求能保证所述沟槽的顶部宽度和底部宽度之间的差异使所述沟槽型超级结器件的反向击穿电压的降低值减少到要求的范围；步骤二、提供一表面形成有第一导电类型的底层外延层的半导体衬底，在所述底层外延层表面形成第一硬掩膜层；步骤三、采用光刻工艺形成第一光刻胶图形定义出所述沟槽的形成区域，所述沟槽的宽度和间距由步骤一确定；以所述第一光刻胶图形为掩膜，利用干法刻蚀工艺对所述第一硬掩膜层进行刻蚀并将所述沟槽形成区域打开，之后去除所述第一光刻胶图形；步骤四、以所述第一硬掩膜层为掩膜对所述沟槽形成区域的所述底层外延层进行刻蚀形成底层沟槽，所述底层沟槽作为所述沟槽的一部分，所述底层沟槽的深度小于等于所述单次工艺深度的最大值；步骤五、去除所述第一硬掩膜层，采用外延生长工艺形成具有第二导电类型的第一填充外延层将所述底层沟槽填充，之后采用化学机械研磨工艺将所述底层外延层表面的所述第一填充外延层去除并使剩余的所述第一填充外延层仅填充于所述底层沟槽中，由填充于所述底层沟槽中的所述第一填充外延层和各所述底层沟槽之间的所述底层外延层形成交替排列的底层超级结结构；步骤六、形成有所述底层超级结结构的所述底层外延层表面形成零层对准标记；步骤七、在所述底层外延层表面形成具有第一导电类型的顶层外延层，所述顶层外延层的厚度小于等于所述单次工艺深度的最大值；步骤八、在所述顶层外延层表面形成第二硬掩膜层；步骤九、以所述零层对准标记为对准条件，采用光刻工艺形成第二光刻胶图形定义出所述沟槽的形成区域；以所述第二光刻胶图形为掩膜，利用干法刻蚀工艺对所述第二硬掩膜层进行刻蚀并将所述沟槽形成区域打开，之后去除所述第二光刻胶图形；步骤十、以所述第二硬掩膜层为掩膜对所述沟槽形成区域的所述顶层外延层进行刻蚀形成顶层沟槽，所述顶层沟槽作为所述沟槽的一部分、且所述顶层沟槽和其底部的所述底层沟槽对准并接触连接层一整体；步骤十一、去除所述第二硬掩膜层，采用外延生长工艺形成具有第二导电类型的第二填充外延层将所述顶层沟槽填充，之后采用化学机械研磨工艺将所述顶层外延层表面的所述第二填充外延层去除并使剩余的所述第二填充外延层仅填充于所述顶层沟槽中，由填充于所述顶层沟槽中的所述第二填充外延层和各所述顶层沟槽之间的所述顶层外延层形成交替排列的顶层超级结结构；步骤十二、确认由所述底层超级结结构和所述顶层超级结结构叠加形成的超级结结构的深度是否为步骤一中确认的所述沟槽所需深度，如果是则由所述底层超级结结构和所述顶层超级结结构的叠加结构作为最终的超级结结构；如果不是，则由所述底层超级结结构和所述顶层超级结结构的叠加结构作为新的底层超级结结构，由所述底层外延层和所述顶层外延层的叠加结构作为新的底层外延层，重复步骤六至步骤十一的形成新的顶层超级结结构。