专利名称：一种超级结工艺中的深沟槽结构及其制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种超级结工艺中的深沟槽结构。本发明还涉及一种超级结工艺中深沟槽结构的制作方法。
背景技术：
超级结MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管)因其具有超级结结构，使得该器件在截止状态下产生耗尽层，从而提高器件的耐压。在华虹NEC电子有限公司自主知识产权的深沟超级结工艺中，沟槽(trench)深度能达到35um以上。从原理上分析,缩小沟槽尺度的同时加大沟槽填充浓度，能保持击穿电压不变，并缩小芯片面积，提高单枚硅片的芯片数量，带来更高的经济效益，但这会对外延填充工艺带来挑战。沟槽尺寸越小，深度越深，外延填充就越容易产生空洞，填充的效果就会变差。因此沟槽填充将会成为工艺中的瓶颈。在实际器件应用中，如果外延填充工艺产生缺陷就会导致器件可靠性出现问题，引起失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种超级结工艺中的深沟槽制作方法，能提高器件的可靠性，降低外延填充难度，减少外延时间，加快流片速度。本发明还提供了一种超级结工艺中的深沟槽结构。为解决上述技术问题本发明超级结工艺中的深沟槽制作方法，包括在硅衬底上进行以下步骤:(I)进行外延生长；(2)在生长的外延上进行P型离子注入后进行热扩散；(3)在离子注入后的外延上至少重复实施一次步骤(I)、(2)形成底部沟槽区；(4)进行外延生长，注入形成P阱，定义顶部沟槽区窗口 ；(5)刻蚀顶部沟槽区，使顶部沟槽区与底部沟槽区彼此连接，顶部沟槽区填充，形成深沟槽。进一步改进，实施步骤(I)时，外延生长厚度为7um至8um。进一步改进，实施步骤(3)时，形成底部沟槽区高宽比大于1:1。进一步改进,实施步骤(3)时,形成底部沟槽区高度为IOum至15um。进一步改进,实施步骤(4)时,生长外延厚度为15um至25um。进一步改进，实施步骤(5)后形成深沟槽的高宽比大于5: I。进一步改进，实施步骤(5)时,刻蚀形成顶部沟槽区高度大于20um。进一步改进，实施步骤(2)、(5)时，注入或填充的是硼离子。本发明超级结工艺中的深沟槽结构，包括:硅衬底上形成有底部沟槽区和顶部沟槽区组成的深沟槽，深沟槽顶部两侧形成有P阱。所述底部沟槽区高宽比大于1:1。所述底部沟槽区高度为IOum至15um。
所述顶部沟槽区高度大于20um。所述深沟槽高宽比大于5: I。所述底部沟槽区和顶部沟槽区具有硼离子。
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明:图1是本发明深沟槽结构的示意图。图2是本发明深沟槽结构制作方法的流程图。图3是本发明制作方法的示意图一，显示步骤(I)形成的沟槽结构。图4是本发明制作方法的示意图二，显示步骤⑵中P离子注入。图5是本发明制作方法的示意图三，显示步骤(2)中P离子注入热扩散形成注入区。图6是本发明制作方法的示意图四，显示步骤(3)形成的沟槽结构。图7是本发明制作方法的示意图五，显示步骤(4)形成的沟槽结构。图8是本发明制作方法的示意图六，显示步骤(5)显示刻蚀形成顶部沟槽区。图9是本发明制作方法的示意图七，显示步骤(5)形成的沟槽结构。附图标记说明I是硅衬底2、6、7、8 是外延3是底部沟槽区4是顶部沟槽区5 是 P 阱9、10是注入区
具体实施例方式如图1所示，本发明的深沟槽结构，包括:硅衬底I上形成有底部沟槽区3和顶部沟槽区4组成的深沟槽，深沟槽顶部两侧形成有P阱5 ;其中，顶部沟槽区4高度为25um，由底部沟槽区3和顶部沟槽区4组成的深沟槽的高宽比大于5: I。如图2所示，本发明深沟槽结构的制作方法，在硅衬底I上进行一下步骤:(I)如图3所示，生长外延6厚度为8um ；(2)如图4所示，在生长的外延6上进行硼离子注入；图5所示，进行热扩散形成注入区9 ；(3)如图6所示，生长外延7厚度为7um，进行硼离子注入，热扩散后形成注入区10，使注入区9和10彼此连接形成底部沟槽区3。(4)如图7所示，进行外延生长8，注入形成P阱5，定义顶部沟槽区4窗口 ；(5)如图8所示，刻蚀顶部沟槽区4，使顶部沟槽区4与底部沟槽区3彼此连接；如图9所示，顶部沟槽区4填充硼，形成深沟槽，外延6、7、8组成外延2。以上通过具体实施方式
和实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种超级结工艺中的深沟槽结构，其特征是，包括:硅衬底上形成有底部沟槽区和顶部沟槽区组成的深沟槽，深沟槽顶部两侧形成有P阱。
2.如权利要求1所述的深沟槽结构，其特征是:所述底部沟槽区高宽比大于1:1。
3.如权利要求2所述的深沟槽结构，其特征是:所述底部沟槽区高度为IOum至15um。
4.如权利要求1所述的深沟槽结构，其特征是:所述顶部沟槽区高度大于20um。
5.如权利要求1所述的深沟槽结构，其特征是:所述深沟槽高宽比大于5: I。
6.如权利要求1至5任意一项所述的深沟槽结构，其特征是:所述底部沟槽区和顶部沟槽区具有硼离子。
7.一种超级结工艺中的深沟槽制作方法，其特征是，在硅衬底上进行以下步骤: (1)进行外延生长； (2)在生长的外延上进行P型离子注入后进行热扩散； (3)在离子注入后的外延上至少重复实施一次步骤(I)、(2)形成底部沟槽区； (4)进行外延生长，注入形成P阱，定义顶部沟槽区窗口； (5)刻蚀顶部沟槽区，使顶部沟槽区与底部沟槽区彼此连接，顶部沟槽区填充，形成深沟槽。
8.如权利要求7所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(I)时，外延生长厚度为7um 至 8um。
9.如权利要求8所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(3)时，形成底部沟槽区高宽比大于1:1。
10.如权利要求9所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(3)时，形成底部沟槽区高度为IOum至15um。
11.如权利要求7所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(4)时，生长外延厚度为 15um 至 25um。
12.如权利要求7所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(5)后形成深沟槽的高宽比大于5: I。
13.如权利要求12所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(5)时，刻蚀形成顶部沟槽区高度大于20um。
14.如权利要求7所述的深沟槽制作方法，其特征是:实施步骤(2)、(5)时，注入或填充的是硼离子。
全文摘要
本发明公开了一种超级结工艺中深沟槽的制作方法，在硅衬底上进行外延生长；在生长的外延上进行P型离子注入后进行热扩散；在离子注入后的外延上至少再重复实施一次外延生长和P型离子注入形成底部沟槽区；进行外延生长，注入形成P阱，定义顶部沟槽区窗口；刻蚀顶部沟槽区，使顶部沟槽区与底部沟槽区彼此连接，顶部沟槽区填充，形成深沟槽。本发明还公开了一种超级结工艺中深沟槽的深沟槽结构。本发明的技术深沟槽制作方法，能提高器件的可靠性，降低外延填充难度，减少外延时间，加快流片速度。
文档编号H01L29/06GK103178110SQ20111043362
公开日2013年6月26日 申请日期2011年12月21日 优先权日2011年12月21日
发明者王飞, 毛文铭 申请人:上海华虹Nec电子有限公司