一種半導(dǎo)體器件及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體器件及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管（Super-junctionMOSFET)是一種新型的功 率器件，由于其特殊的縱向PN柱交替結(jié)構(gòu)，電荷可以相互補償，在器件截止?fàn)顟B(tài)時，施加較 低的電壓可以使P型區(qū)和N型區(qū)在采用較高摻雜濃度時能實現(xiàn)較高的擊穿電壓，同時獲得 更低的導(dǎo)通電阻。
[0003] 在超結(jié)器件制作工藝中，通常是先形成一特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底，并在該特 定摻雜類型半導(dǎo)體襯底上的特定區(qū)域進行相反類型摻雜，從而形成P型區(qū)、N型區(qū)交叉的超 結(jié)結(jié)構(gòu)。以超結(jié)NMOS晶體管為例，半導(dǎo)體襯底摻雜為N型，對于P型區(qū)的形成方法基本有 兩種：一種方法是多次光刻、P型注入和外延生長的方法，其特點是工藝簡單，但由于多次 光刻、注入和外延，成本很高；另一種方法是在特定半導(dǎo)體襯底上進行P型區(qū)硅刻蝕形成溝 槽（Trench)，之后采用外延填充方法在溝槽中填充P型硅，從而形成P型區(qū)，其特點是成本 很低，但工藝復(fù)雜，技術(shù)難度很大。
[0004] 圖1所示為采用外延填充方法制作超結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管的第一 步，在特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底10上形成一介質(zhì)層11。接著，如圖2所示，進行刻蝕在特 定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底10中形成溝槽12,其中溝槽12的側(cè)壁與半導(dǎo)體襯底10水平面之 間具有一夾角9 1，9 1 一般在80?89. 5度之間，且0 1越小，外延填充的效果越好，但對 耐壓等參數(shù)有影響。之后，采用常規(guī)外延填充工藝在溝槽12中填充外延層，由于淀積原理， 外延填充過程中，如圖3所示，溝槽頂部的氣氛利于淀積從而在溝槽頂部先封口，因此在溝 槽12的頂部形成外延堆積13,導(dǎo)致溝槽12內(nèi)部空間未填滿留下一道縫隙13a，在溝槽的傾 斜度9 1越接近90度的時候，外延填充的能力越差，越容易形成大的縫隙，在嚴(yán)重的情況下 甚至出現(xiàn)大的空洞?？p隙和空洞的存在使硅原子和摻雜原子排列不連續(xù)形成缺陷，導(dǎo)致器 件工作中，特別是高壓情況下容易發(fā)生漏電，影響器件的性能和可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件及其形成方法，無需采用技術(shù)難度較大的 常規(guī)外延摻雜工藝，有利于形成沒有縫隙或空洞的填充層，提高器件的性能和可靠性。
[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件形成方法，包括：
[0007] 提供具有特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；
[0008] 在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層；
[0009] 刻蝕所述介質(zhì)層和半導(dǎo)體襯底形成溝槽；
[0010] 在所述溝槽內(nèi)壁以及介質(zhì)層上形成阻擋層；
[0011] 采用與所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型相反的液態(tài)摻雜源進行擴散工藝，所述液態(tài)摻 雜源覆蓋所述阻擋層表面，并在所述溝槽周圍的半導(dǎo)體襯底中形成與所述半導(dǎo)體襯底的摻 雜類型相反的摻雜區(qū)；
[0012] 去除所述阻擋層、液態(tài)摻雜源以及介質(zhì)層；以及
[0013] 在所述溝槽中形成填充層。
[0014] 可選的，在所述的半導(dǎo)體器件形成方法中，所述阻擋層是二氧化硅。所述阻擋層的 厚度范圍為丨OA?丨000A。采用高溫生長工藝形成所述阻擋層，所述高溫生長工藝的溫度 范圍為1000?1200度。
[0015] 可選的，在所述的半導(dǎo)體器件形成方法中，所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型為P型時， 所述液態(tài)摻雜源的摻雜類型為N型；所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型為N型時，所述液態(tài)摻雜源 的摻雜類型為P型。
[0016] 可選的，在所述的半導(dǎo)體器件形成方法中，所述擴散工藝在氮氣和氧氣的氛圍 下進行，溫度范圍為900?1250度。經(jīng)過擴散工藝后摻雜區(qū)的方塊電阻范圍為0.5? 23ohm/ □〇
[0017] 可選的，在所述的半導(dǎo)體器件形成方法中，在所述溝槽中形成填充層的步驟包 括：
[0018] 在所述溝槽中以及半導(dǎo)體襯底表面沉積填充材料；以及
[0019] 對所述半導(dǎo)體襯底的表面進行平坦化處理，去除所述半導(dǎo)體襯底表面的填充材 料，以在所述溝槽中形成填充層。
[0020] 可選的，在所述的半導(dǎo)體器件形成方法中，所述填充層是二氧化硅或者非摻雜多 晶硅。采用化學(xué)機械研磨工藝或者回刻工藝對所述對半導(dǎo)體襯底表面進行平坦化處理。
[0021] 可選的，在所述的半導(dǎo)體器件形成方法中，所述半導(dǎo)體器件是超結(jié)金屬氧化物半 導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
[0022] 本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，包括：
[0023] 具有特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；
[0024] 形成于所述半導(dǎo)體襯底中的溝槽；
[0025] 形成于所述溝槽周圍的半導(dǎo)體襯底中與所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型相反的摻雜 區(qū)；以及
[0026] 形成于所述溝槽中的填充層。
[0027] 可選的，所述填充層是二氧化硅或者非摻雜多晶硅。
[0028] 可選的，所述半導(dǎo)體器件是超結(jié)金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底上形成溝槽后，采用與所 述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型相反的液態(tài)摻雜源進行擴散，所述液態(tài)摻雜源覆蓋阻擋層表面， 并在所述溝槽周圍的半導(dǎo)體襯底中形成與所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型相反的摻雜區(qū)，無需 采用工藝復(fù)雜、技術(shù)難度較大的常規(guī)外延摻雜工藝，降低了工藝難度。另外，本發(fā)明在形成 摻雜區(qū)后，采用填充性較佳的介質(zhì)材料如二氧化硅或者非摻雜多晶硅進行溝槽填充，有利 于形成沒有縫隙或空洞的填充層，使溝槽內(nèi)部填充沒有缺陷，降低了對溝槽刻蝕工藝的要 求，保證器件的高壓性能和可靠性要求。
【附圖說明】
[0030]參照附圖，根據(jù)下面的詳細描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明。為了清楚起見，圖 中各個層的相對厚度以及特定區(qū)的相對尺寸并沒有按比例繪制。在附圖中：
[0031] 圖1?3是現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件形成過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032] 圖4是本發(fā)明一實施例的半導(dǎo)體器件形成方法的流程示意圖；
[0033] 圖5?11是本發(fā)明一實施例的半導(dǎo)體器件形成過程中的器件剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0035] 在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0036] 參見圖4,本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件形成方法，包括如下步驟：
[0037] Sll:提供具有特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底；
[0038] S12 :在所述半導(dǎo)體襯底上形成介質(zhì)層；
[0039] S13 :刻蝕所述介質(zhì)層和半導(dǎo)體襯底形成溝槽；
[0040] S14 :在所述溝槽內(nèi)壁以及介質(zhì)層上形成阻擋層；
[0041] S15:采用與所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型相反的液態(tài)摻雜源進行擴散，所述液態(tài)摻 雜源覆蓋阻擋層表面，并在所述溝槽周圍的半導(dǎo)體襯底中形成與所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類 型相反的摻雜區(qū)；
[0042] S16 :去除所述阻擋層、液態(tài)摻雜源以及介質(zhì)層；以及
[0043] S17 :在所述溝槽中形成填充層。
[0044] 下面結(jié)合附圖4-11對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0045] 結(jié)合圖4和圖5所示，執(zhí)行步驟S11，提供具有特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底30,并 在所述半導(dǎo)體襯底30上形成一介質(zhì)層31。
[0046] 具體的，步驟Sll中，所述具有特定摻雜類型的半導(dǎo)體襯底30可以是N型摻雜或 P型摻雜的硅襯底、鍺硅襯底、III-V族元素化合物半導(dǎo)體襯底或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其 他半導(dǎo)體材料襯底。本實施例中包括形成功率器件常用的N型〈100>晶向的硅襯底。所述 介質(zhì)層31的材料為氮化硅、氮氧化物或二氧化硅中的一種或者多種，所述介質(zhì)層31的厚度 例如為丨〇〇A?丨ooooA。
[0047] 結(jié)合圖4和圖6所示，執(zhí)行步驟S12,刻蝕所述介質(zhì)層31和半導(dǎo)體襯底30形成溝 槽32〇
[0048] 具體的，步驟S12中，通過勻膠和曝光工藝形成圖案化光阻層，然后進行刻蝕選擇 性去除介質(zhì)層31以及進行溝槽刻蝕形成溝槽32,再去除圖案化光阻層。所述選擇性去除介 質(zhì)層31以及做溝槽刻蝕均采用干法刻蝕，所述溝槽32的深度h為0. 5?200ym、頂部寬度 a和底部寬度b為0. 1?50ym、溝槽傾斜度0 2范圍為80?90度?？刹捎酶煞ㄈツz加濕 法去膠的方式去除圖案化光阻層。
[0049] 結(jié)合圖4和圖7所示，執(zhí)行步驟S13,在所述溝槽32的內(nèi)壁以及介質(zhì)層31上形成 阻擋層33。所述阻擋層33用于在后續(xù)摻雜過程中形成富雜質(zhì)層，利于雜質(zhì)的再分步；并 且，由于一些液態(tài)摻雜源對半導(dǎo)體襯底裸露區(qū)域有腐蝕作用，所述阻擋層33還可以保護半 導(dǎo)體襯底裸露區(qū)域不被液態(tài)摻雜源腐蝕；此外，如果所述液態(tài)摻雜源不經(jīng)阻擋直接進行摻 雜則容易在半導(dǎo)體襯底上形成缺陷，經(jīng)過阻擋層遮擋則可避免此缺陷或者即便產(chǎn)生缺陷后 續(xù)也可通過去除阻擋層而得以消除。所述阻擋層33的較佳厚度范圍為IOA?1