优化了超结结构的性能。
[0051]实施例
[0052]以N沟道超结MOSFET为例，说明本发明的实施方案，本例中制备有2个P条、I个N条的超结结构，具体工艺步骤如下:
[0053]步骤1:准备N+衬底301，在N+衬底301上形成第一 N型外延层302，在第一 N型外延层302上表面淀积第一厚氧化层303，如图3a所示；
[0054]步骤2:采用光刻刻蚀工艺，在所有需要制作P型柱的区域刻蚀掉第一厚氧化层303 ;具体方法为:如图3b所示，在第一厚氧化层303表面淀积正性光刻胶304，采用掩膜板305进行光刻显影后，再刻蚀第一厚氧化层，其中，掩膜板305上有多个透光的矩形图形区域，将第一厚氧化层对应刻蚀掉多个矩形区域；
[0055]步骤3:去除剩余的光刻胶304，得到刻蚀后的第一厚氧化层，如图3c所示；
[0056]步骤4:以步骤3刻蚀后剩余的第一厚氧化层作为掩膜，采用多次高能离子注入工艺，在需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第一注入区306，如图3d所示；具体方法为:采用高能离子注入进行第一次离子注入，注入的能量为E1，注入剂量为Ql ;采用高能离子注入进行第二次离子注入，注入的能量为E2，注入剂量为Q2 ;采用高能离子注入进行第三次离子注入，注入能量为E3，注入剂量为Q3 ;E1、E2和E3互不相等，Ql、Q2和Q3互不相等;
[0057]步骤5:刻蚀剩余的第一厚氧化层，得到如图3e所示的结构；
[0058]步骤6:在第一 N型外延层302和第一注入区306上形成第二 N型外延层307，并在第二 N型外延层上淀积第二厚氧化层308 ;
[0059]步骤7:采用光刻刻蚀工艺，在所有需要制作P型柱的区域刻蚀掉第二厚氧化层308 ;具体方法为:如图3f所示，在第二厚氧化层表面淀积正性光刻胶309，采用掩膜板305进行光刻显影后，再刻蚀第二厚氧化层，其中，掩膜板305上有多个透光的矩形图形区域，将第二厚氧化层对应刻蚀掉多个矩形区域；
[0060]步骤8:去除剩余的光刻胶309，得到刻蚀后的第二厚氧化层，如图3g所示；
[0061]步骤9:以步骤8刻蚀后剩余的第二厚氧化层作为掩膜，采用多次高能离子注入工艺，在第二 N型外延层需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第二注入区310，如图3h所示；具体方法为:采用高能离子注入进行第一次离子注入，注入的能量为E1，注入剂量为Ql ;采用高能离子注入进行第二次离子注入，注入的能量为E2，注入剂量为Q2 ;采用高能离子注入进行第三次离子注入，注入能量为E3，注入剂量为Q3 ;E1、E2和E3互不相等，Ql、Q2和Q3互不相等；
[0062]步骤10:刻蚀剩余的第二厚氧化层，得到如图3i所示的结构；
[0063]步骤11:重复步骤6到步骤10，完成多次“外延-多次高能离子注入”过程，直到满足超结结构的耐压要求，如图3j所示；
[0064]步骤12:采用快速热退火RTA激活注入的P型杂质；
[0065]步骤13:采用有源区掩膜板，刻蚀出有源区，生长栅厚氧化层311，然后进行多晶娃淀积314，米用多晶娃掩膜板，刻蚀多晶娃314 ；
[0066]步骤14:Pbody区312注入、推结，源区N+313注入；
[0067]步骤15:完成包括接触孔刻蚀、金属化源极315和漏极316在内的后续工艺，如图3k所示。
[0068]多次“外延-多次高能离子注入”形成的第一注入区、第二注入区……构成了超结结构的P型柱。
[0069]进一步地，所述外延层的厚度为30?100 μπι。
[0070]进一步地，所述外延层的厚度为60?100 μπι。
[0071]进一步地，外延层表面淀积的厚氧化层的厚度为微米级，可以采用直接淀积法生长厚氧化层，也可以采用先生长一层薄氧化层，再在其上淀积厚氧化层的方法得到。
[0072]进一步地，步骤14中所述Pbody区312宽度可以大于超结结构的P型柱，可以等于超结结构的P型柱，也可以小于超结结构的P型柱。
[0073]进一步地，本发明所述超结结构可以应用于P沟道超结器件的制造。
[0074]进一步地，本发明所述超结结构可以应用于槽栅、平面栅超结场效应晶体管的制造。
[0075]进一步地，本发明所述超结结构可以应用于超结D1DE和超结IGBT的制造。
[0076]需要说明的是，步骤2和步骤7中所述掩膜板的图形，步骤4和步骤9所述高能离子注入能量、剂量和次数，外延次数等，均应根据实际情况进行调整。通过外延次数和不同高能离子注入能量、剂量的结合，可以灵活实现各种不同结深的超结结构。
【主权项】
1.一种超结结构的制备方法，包括以下步骤: 步骤1:在衬底上制备第一 N型外延层； 步骤2:采用多次高能离子注入工艺，在第一 N型外延层需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第一注入区； 步骤3:在步骤2得到的第一 N型外延层和第一注入区上形成第二 N型外延层； 步骤4:采用多次高能离子注入工艺，在第二 N型外延层需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第二注入区； 步骤5:重复步骤3、4的“外延-多次高能离子注入”过程，直到满足超结结构的耐压要求。2.根据权利要求1所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤2和步骤4中所述多次高能离子注入时，每次的注入能量和剂量均不相同，以使P型杂质完全充满P型区域。3.根据权利要求1所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤I和步骤3中的N型外延层替换为P型外延层，则对应地，步骤2和步骤4中注入N型杂质。4.根据权利要求1所述的超结结构的制备方法，其特征在于，所述外延层的厚度为I?100 μ m05.根据权利要求1所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤5所述“外延-多次高能离子注入”的次数由超结结构的耐压要求决定。6.一种超结结构的制备方法，具体包括以下步骤: 步骤1:在衬底(301)上依次形成第一 N型外延层(302)和第一厚氧化层(303); 步骤2:采用光刻刻蚀工艺，在所有需要制作P型柱的区域刻蚀掉第一厚氧化层；具体方法为:在第一厚氧化层表面淀积正性光刻胶，采用掩膜板(305)进行光刻显影后，再刻蚀第一厚氧化层，其中，掩膜板(305)上有多个透光的矩形图形区域，将第一厚氧化层对应刻蚀掉多个矩形区域； 步骤3:去除剩余的光刻胶，以步骤2刻蚀后剩余的第一厚氧化层作为掩膜，采用多次高能离子注入工艺，在需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第一注入区；具体方法为:采用高能离子注入进行第一次离子注入，注入的能量为E1，注入剂量为Ql ;采用高能离子注入进行第二次离子注入，注入的能量为E2，注入剂量为Q2 ;采用高能离子注入进行第三次离子注入，注入能量为E3，注入剂量为Q3 ;E1、E2和E3互不相等，Q1、Q2和Q3互不相等； 步骤4:刻蚀剩余第一厚氧化层； 步骤5:在第一 N型外延层和第一注入区上形成第二 N型外延层(307)，并在第二 N型外延层上淀积第二厚氧化层(308); 步骤6:采用光刻刻蚀工艺，在所有需要制作P型柱的区域刻蚀掉第二厚氧化层；具体方法为:在第二厚氧化层表面淀积正性光刻胶，采用掩膜板进行光刻显影后，再刻蚀第二厚氧化层，其中，掩膜板上有多个透光的矩形图形区域，将第二厚氧化层对应刻蚀掉多个矩形区域； 步骤7:去除剩余的光刻胶，以步骤6刻蚀后剩余的第二厚氧化层作为掩膜，采用多次高能离子注入工艺，在需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第二注入区；具体方法为:采用高能离子注入进行第一次离子注入，注入的能量为E1，注入剂量为Ql ;采用高能离子注入进行第二次离子注入，注入的能量为E2，注入剂量为Q2 ;采用高能离子注入进行第三次离子注入，注入能量为E3，注入剂量为Q3 ;E1、E2和E3互不相等，Q1、Q2和Q3互不相等； 步骤8:刻蚀剩余第二厚氧化层； 步骤9:重复步骤5到步骤8，完成多次“外延-多次高能离子注入”过程，直到满足超结结构的耐压要求； 步骤10:采用快速热退火激活注入的P型杂质，即得到所述超结结构。7.根据权利要求6所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤I和步骤5中的N型外延层替换为P型外延层，则对应地，步骤3和步骤7中注入N型杂质。8.根据权利要求6所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤I和步骤5所述外延层的厚度为I?100 μπι。9.根据权利要求6所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤I和步骤5所述外延层的厚度为30?100 μπι。10.根据权利要求6所述的超结结构的制备方法，其特征在于，步骤I和步骤5所述厚氧化层的厚度为微米级，采用直接淀积制备，或者采用先生长一层薄氧化层，再在其上淀积厚氧化层的方法制备。
【专利摘要】本发明提供了一种超结结构的制备方法，属于半导体工艺制造技术领域。包括以下步骤：1)在衬底上制备第一N型外延层；2)采用多次高能离子注入工艺，在第一N型外延层需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第一注入区；3)在第一N型外延层和第一注入区上形成第二N型外延层；4)采用多次高能离子注入工艺，在第二N型外延层需要制作P型柱的区域注入P型杂质，形成第二注入区；5)重复步骤3)、4)的“外延-多次高能离子注入”过程，直到满足超结结构的耐压要求。本发明采用多次不同能量和剂量的高能离子注入实现了P、N条的注入，得到了P、N条宽较小的超结结构，克服了传统外延注入因高温退火推结导致的P条横扩严重。
【IPC分类】H01L21/336, H01L21/266, H01L29/06
【公开号】CN104979214
【申请号】CN201510238123
【发明人】乔明, 张晓菲, 代刚, 王裕如, 张康, 陈钢, 李阳, 张波
【申请人】电子科技大学
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年5月12日