一种半导体器件及其制造方法与流程

专利检索2025-12-24  10


本发明涉及半导体,具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法。


背景技术:

1、随着半导体技术的不断发展,功率半导体器件作为电能转换与控制的核心器件成为半导体制造业中的核心,超结(superjunction)器件是一类具有超结耐压层的重要器件。

2、现有超结器件制造通常是通过在重掺杂n型硅衬底上生长一层轻掺杂n型外延层,在该外延层上刻蚀深沟槽并使用p型单晶硅填充,最后使用化学机械研磨工艺进行表面平坦化,形成p型、n型交替排列的结构。超结器件深沟槽刻蚀工艺所形成的沟槽的角度(该角度可以是指的沟槽的侧壁和衬底的顶面之间的锐角夹角)存在极限值,该极限值在88.5°左右,然而对于使沟槽的侧壁和衬底的顶面之间的锐角夹角小于88.5°的设计来讲,直接通过深沟槽刻蚀工艺刻蚀外延层形成该沟槽,很容易产生刻蚀异常,例如,沟槽内侧壁斜面不均匀,产生“大肚子”现象,在后续通过外延层填充该沟槽时,会导致沉积的外延层提前封口,在外延层中产生空洞(void),进而使器件的击穿电压降低和产生潜在的电磁波干扰(re)测试失效风险,影响产品良率。


技术实现思路

1、在
技术实现要素:
部分中引入了一系列简化形式的概念,这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征,更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、为了解决现有技术中的问题,本发明提供了一种半导体器件的制造方法,其特征在于,包括:

3、提供衬底;

4、在所述衬底上形成具有开口的硬掩膜层;

5、以所述硬掩膜层为掩膜,刻蚀所述衬底形成至少一个沟槽;

6、对所述沟槽的侧壁进行处理,以使所述沟槽侧壁处的部分所述衬底形成为牺牲层,其中,在所述沟槽侧壁的顶部区域的所述牺牲层的厚度大于在所述沟槽侧壁的底部区域的所述牺牲层的厚度;

7、去除所述牺牲层,以使所述沟槽的侧壁与所述沟槽的底壁之间的夹角增大。

8、示例性地,所述对所述沟槽的侧壁进行处理,以使所述沟槽侧壁处的部分所述衬底形成为牺牲层,包括:

9、采用热氧工艺在所述沟槽的侧壁形成氧化层,在所述沟槽侧壁的顶部区域的所述氧化层的厚度大于在所述沟槽侧壁的底部区域的所述氧化层的厚度。

10、示例性地,从所述沟槽的侧壁的顶端向底端,所述牺牲层的厚度逐渐递减。

11、示例性地,所述硬掩膜层包括在衬底表面依次形成的第一硬掩膜层、第二硬掩膜层和第三硬掩膜层。

12、示例性地,在形成所述沟槽之后,对所述沟槽的侧壁进行处理之前,所述方法还包括:

13、去除所述第一硬掩膜层的步骤;和/或

14、在去除所述牺牲层之后,所述方法还包括:

15、去除所述第二硬掩膜层的步骤。

16、示例性地,所述第一硬掩膜层包括第一氧化层;所述第二硬掩膜层包括氮化层;所述第三硬掩膜层包括第二氧化层。

17、示例性地,采用湿法刻蚀去除所述牺牲层。

18、示例性地,所述方法还包括:去除所述牺牲层之后,在所述沟槽内填充外延层。

19、示例性地,所述外延层的顶表面高于所述衬底的所述硬掩膜层的顶表面。

20、本申请再一方面提供一种半导体器件,其采用前述的方法制备获得。

21、根据本申请实施例的半导体器件的制造方法通过对所述沟槽的侧壁进行处理,以使所述沟槽侧壁处的部分所述衬底形成为牺牲层,其中,在所述沟槽侧壁的顶部区域的所述牺牲层的厚度大于在所述沟槽侧壁的底部区域的所述牺牲层的厚度;再去除所述牺牲层,以使所述沟槽的侧壁与所述沟槽的底壁之间的夹角增大,也即使得沟槽的侧壁相对沟槽的底壁更加倾斜,有利于后续向沟槽中填充外延层,并且沟槽侧壁的形貌更加规则,能够避免在外延层中形成填充空洞,进而避免产生潜在的re失效可能性,增加了半导体产品的工艺窗口,提高了制造工艺的稳定性和器件良率。



技术特征:

1.一种半导体器件的制造方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,所述对所述沟槽的侧壁进行处理,以使所述沟槽侧壁处的部分所述衬底形成为牺牲层,包括:

3.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,从所述沟槽的侧壁的顶端向底端,所述牺牲层的厚度逐渐递减。

4.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,所述硬掩膜层包括在衬底表面依次形成的第一硬掩膜层、第二硬掩膜层和第三硬掩膜层。

5.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,在形成所述沟槽之后,对所述沟槽的侧壁进行处理之前,所述方法还包括:

6.根据权利要求4所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,所述第一硬掩膜层包括第一氧化层;所述第二硬掩膜层包括氮化层;所述第三硬掩膜层包括第二氧化层。

7.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,

8.根据权利要求1所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,所述方法还包括:去除所述牺牲层之后,在所述沟槽内填充外延层。

9.根据权利要求8所述的半导体器件的制造方法,其特征在于,所述外延层的顶表面高于所述衬底的所述硬掩膜层的顶表面。

10.一种半导体器件,其特征在于,采用如权利要求1至9之一所述的方法制备获得。


技术总结
本申请公开了一种半导体器件及其制造方法。该半导体器件的制造方法包括:提供衬底;在衬底上形成具有开口的硬掩膜层;以硬掩膜层为掩膜,刻蚀衬底形成至少一个沟槽;对沟槽的侧壁进行处理,以使沟槽侧壁处的部分衬底形成为牺牲层,其中,在沟槽侧壁的顶部区域的牺牲层的厚度大于在沟槽侧壁的底部区域的牺牲层的厚度;去除牺牲层,以使所述沟槽的侧壁与所述沟槽的底壁之间的夹角增大。通过本申请的方法使得沟槽的侧壁相对沟槽的底壁更加倾斜,有利于后续向沟槽中填充外延层,并且沟槽侧壁的形貌更加规则,能够避免在外延层中形成填充空洞,进而避免产生潜在的RE失效可能性,增加了半导体产品的工艺窗口,提高了制造工艺的稳定性和器件良率。

技术研发人员:宋绍坤,韩廷瑜,李天澍,黄熙,朱建明
受保护的技术使用者:芯联越州集成电路制造(绍兴)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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