超结的深沟槽外延填充方法与流程

本申请涉及半导体集成电路制造，具体涉及一种功率mos器件超结的外延方法。

背景技术：

1、功率半导体是开关电源，智能汽车，智能电网等电源系统的核心器件，而超结(super junction)技术凭借更低的功耗，高度契合当前的大功率快充电源，led照明电源等的需求。

2、深沟槽刻蚀以及外延填充作为超结的核心对工艺有很高的要求，其中外延填充质量以及pn浓度匹配是非常重要的一部分。

3、为了更快更安全的完成无缺陷的高质量外延填充，需要在填充过程中逐渐降低外延生长速率。

4、而为了满足深沟槽刻蚀需求以及外延填充要求，深沟槽往往上方关键尺寸比沟槽底部大一些，所以沟槽底部外延浓度稍浓，顶部稍淡的外延生长更有利于pn浓度匹配。

5、为了使得由下至上关键尺寸逐渐变大的深沟槽被高质量无缺陷地填充，相关技术的超结外延填充方法通常通过单独调整硅源气体或hcl气体，以使由沟槽底端至顶端外延生长速率逐渐减慢，同时保持掺杂气体不变，但是此种方案生长速率越低导致填充电阻率越低即杂质浓度越低，这与我们想要的填充结构相悖。

6、其他相关技术由沟槽底端至顶端外延生长采用降低生长速率的同时改变掺杂气体量以期望逐渐提高填充的填充电阻率，但是由于杂质浓度同时受到生长速率和掺杂气体量的影响，且两者的影响作用相反，从而无法精确控制以平行扩展适用不同的产品。

技术实现思路

1、本申请提供了一种超结的深沟槽外延填充方法，可以解决相关技术无法保证高质量填充的同时使得填充电阻率满足需求且能够平行扩展适用不同的产品。

2、为了解决背景技术中所述的技术问题，一种超结的深沟槽外延填充方法，所述超结的深沟槽外延填充方法包括以下步骤：

3、提供第一导电类型半导体基底层，所述第一导电类型半导体基底层中形成有深沟槽，其中，从所述深沟槽的底端至顶端，所述深沟槽的开口逐渐变大；

4、以第一流量变量通入硅源气体，以第二流量变量通入氯化氢气体，以第三流量通入掺杂气体使得由所述深沟槽的底端至顶端以逐渐变小的生长速率生长形成电阻率逐渐变大的第二导电类型外延层；

5、其中，从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，所述第三流量不变。

6、可选地，所述第一流量变量的公式为：

7、f1＝x*a1(t)；

8、其中f1表示第一流量变量；x表示硅源气体的初始流量；a1为第一流量变量的变量因子；t为第二导电类型外延层的制作时间范围，a1(t)表示第一流量变量的变量因子a1与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系；

9、其中a1(t)为增函数。

10、可选地，所述变量因子a1的范围为大于0且小于等于1的任意值。

11、可选地，所述第一流量变量的变量因子a1与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系a1(t)＝k1*t，其中k1为常量。

12、可选地，所述第二流量变量的公式为：

13、f2＝y*a2(t)；

14、其中f2表示第二流量变量；y表示氯化氢气体的初始流量；a2为第二流量变量的变量因子；t为第二导电类型外延层的制作时间范围，a2(t)表示第二流量变量的变量因子a2与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系；

15、其中a2(t)为增函数。

16、可选地，所述变量因子a1和变量因子a2的范围均为大于0且小于等于1的任意值。

17、可选地，所述第二流量变量的变量因子a2与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系a2(t)＝k2*t，其中k2为常量。

18、可选地，所述掺杂气体中包括第二导电类型杂质元素。

19、本申请技术方案，至少包括如下优点：在制作第二导电类型外延层时使得从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，从而能够使在形成第二导电类型外延层的过程，由所述深沟槽的底端至顶端的生长速率逐渐变小以高质量无缺陷地填充尺寸逐渐变大的槽口。同时所形成第二导电类型外延层的电阻率由深沟槽的底端至顶端逐渐变大，从而以保证由深沟槽的底端至顶端，第二导电类型外延层的杂质浓度逐渐变小，且上述过程中的掺杂气体的流量不变以便于平行扩展适用不同的产品。

技术特征：

1.一种超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述超结的深沟槽外延填充方法包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述第一流量变量的公式为：

3.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述变量因子a1的范围为大于0且小于等于1的任意值。

4.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述第一流量变量的变量因子a1与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系a1(t)＝k1*t，其中k1为常量。

5.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述第二流量变量的公式为：

6.如权利要求5所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述变量因子a1和变量因子a2的范围均为大于0且小于等于1的任意值。

7.如权利要求5所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述第二流量变量的变量因子a2与第二导电类型外延层的制作时间t之间的变化关系a2(t)＝k2*t，其中k2为常量。

8.如权利要求1所述的超结的深沟槽外延填充方法，其特征在于，所述掺杂气体中包括第二导电类型杂质元素。

技术总结
本申请涉及半导体集成电路制造技术领域，具体涉及一种功率MOS器件超结的外延方法。所述超结的深沟槽外延填充方法包括以下步骤：提供第一导电类型半导体基底层，所述第一导电类型半导体基底层中形成有深沟槽，其中，从所述深沟槽的底端至顶端，所述深沟槽的开口逐渐变大；以第一流量变量通入硅源气体，以第二流量变量通入氯化氢气体，以第三流量通入掺杂气体使得由所述深沟槽的底端至顶端以逐渐变小的生长速率生长形成电阻率逐渐变大的第二导电类型外延层；其中，从所述深沟槽的底端至顶端所述第一流量变量和第二流量变量均逐渐变大，所述第三流量不变。

技术研发人员：李睿,曹志伟,张召,贾方超,王琦
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16