專(zhuān)利名稱(chēng)：具有高擊穿電壓的半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法、 一種半導(dǎo)體器件以及包括 所述半導(dǎo)體器件的集成電路，具體地，涉及一種制造具有改進(jìn)的擊穿電 壓的半導(dǎo)體器件的方法及所述器件。
背景技術(shù)：
在包括p-n結(jié)的半導(dǎo)體器件中，包括例如簡(jiǎn)單的二極管和諸如場(chǎng)效 應(yīng)晶體管、雙極型晶體管或半導(dǎo)體閘流管之類(lèi)的更復(fù)雜的器件，高摻雜 水平減小了串聯(lián)電阻。然而，另一方面，低的摻雜水平允許施加較高的 反向電壓。在這些量之間存在折衷，并且針對(duì)簡(jiǎn)單二極管的最大可實(shí)現(xiàn) 折衷公知為一維硅限制。
公知的是許多結(jié)構(gòu)可以遞送比1D限制更好的結(jié)果。典型地，這些 結(jié)構(gòu)公知為減小的表面場(chǎng)(RESURF)結(jié)構(gòu)?？梢允褂貌捎脠?chǎng)片(field plate)或半絕緣膜的結(jié)整形或場(chǎng)整形。
一種可選的方法使用電介質(zhì)層來(lái)橋接所述結(jié)，EP 519 741 A2是這 種技術(shù)的示例。
然而，這些方法全都顯著地增添了制造工藝的復(fù)雜性，具體地，因 為他們要求在標(biāo)準(zhǔn)工藝中不存在的附加掩模和處理步驟，他們通常與標(biāo) 準(zhǔn)工藝不兼容。
因此，需要提供較高擊穿電壓的可選方式。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造半導(dǎo)體器件的 方法。
將溝槽用絕緣體填充，即所述溝槽不包含如更傳統(tǒng)的RESURF型器件中那樣的導(dǎo)電或電阻性場(chǎng)片或電極。絕緣體的使用使得制造更容易。
通過(guò)使用絕緣填充的溝槽，優(yōu)選地，可以將通過(guò)在整個(gè)區(qū)域周?chē)?br> 供淺溝隔離通常用于限定器件的有源區(qū)的傳統(tǒng)工藝中的溝槽隔離步驟用
于形成淺溝，因此限定所述淺溝之間的有源條。
使用淺溝的一個(gè)問(wèn)題是如名稱(chēng)所述的，他們是淺的，并且典型地沒(méi)
有用于形成n阱的傳統(tǒng)注入步驟深。這樣，如果所進(jìn)行的全部是使用淺
溝隔離，典型地，有源條將在溝槽隔離下彼此相連，從而顯著地?fù)p害
RESURF效應(yīng)。
本發(fā)明已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這可以通過(guò)形成具有沒(méi)有淺溝深的淺結(jié)深度的 p-n結(jié)的有源區(qū)來(lái)解決。
特別地，可以將本發(fā)明用于形成絕緣柵極晶體管。在這種情況下， 形成有源部件包括
形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏極區(qū)和源極區(qū)；
在漏極區(qū)和源極區(qū)之間形成與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型 的溝道區(qū)；以及
在溝道區(qū)上方形成絕緣柵極；
可選地，可以將本發(fā)明用于形成二極管。這樣，實(shí)施例中，形成有 源部件的步驟包括
形成其間具有p-n結(jié)的p型區(qū)和n型區(qū)；以及形成p型和n型區(qū)的 觸點(diǎn)。
可以通過(guò)使用淺摻雜步驟將摻雜劑摻雜為比淺溝隔離深度小的摻 雜劑深度以限定縱向有源條的深度來(lái)形成縱向有源條。
淺條可以是錐形的，這可以具有與漸變摻雜類(lèi)似的效應(yīng)，因此進(jìn)一 步改善了擊穿電壓。
可以用介電常數(shù)至少為4的的絕緣體來(lái)填充所述淺溝；這增加
RESURF效應(yīng)超過(guò)了利用二氧化硅(介電常數(shù)3.9)可實(shí)現(xiàn)的程度。
淺溝可以是用于所使用的工藝中的淺溝隔離溝槽的任意深度。例
如，所述深度可以在100nm至2/μm的范圍中，例如200nm至600nm。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件。
所述器件可以在淺溝隔離區(qū)中具有有源區(qū)，有源區(qū)周?chē)臏\溝隔離區(qū)的深度和填充與限定有源條的縱向延伸溝槽的深度和填充相同。因?yàn)?他們可以在與上述相同的步驟中制作，這有助于制造。
例如，有源部件可以是二極管、絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管、或另一種 類(lèi)型的部件。
所述有源條可以是錐形的。
所述溝槽用絕緣體填充，在實(shí)施例中介電常數(shù)至少為4。
可以容易地將根據(jù)本發(fā)明的器件集成到集成電路中。因此，本發(fā)明 還包括一種包括上述半導(dǎo)體器件的集成電路。


為了更好的理解本發(fā)明，現(xiàn)在將參考附圖并且只作為示例來(lái)描述實(shí) 施例，其中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第一實(shí)施例的頂視圖2示出了圖1的半導(dǎo)體器件的側(cè)視圖3示出了圖1的器件的單條中的p-n結(jié)。
圖4至6示出了針對(duì)根據(jù)圖1的器件的擊穿電壓作為溝槽寬度的函
數(shù)；
圖7示出了在制造圖1的器件時(shí)使用的掩模布局；
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第二實(shí)施例的頂視圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第三實(shí)施例的頂視圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第四實(shí)施例的頂視圖11至12是使用具有不同溝槽寬度和有源區(qū)寬度的根據(jù)圖8的器 件獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；
圖13是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第五實(shí)施例的頂視圖；以及
圖14是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的第六實(shí)施例的側(cè)視沒(méi)有按比例繪制附圖。在不同的圖中，向相似的部件給出相似的參 考數(shù)字。
具體實(shí)施例方式
參考圖1和2，本發(fā)明的第一實(shí)施例是從在圖1的頂視圖和圖2中沿A-A線(xiàn)的剖面圖中所見(jiàn)的p-n結(jié)二極管2半導(dǎo)體器件。
二極管結(jié)構(gòu)18形成于襯底4上，所述襯底4具有第一 (上)主表面6 和相對(duì)的第二主表面8。襯底是輕摻雜的p型(p-)。
二極管包括通過(guò)填充有氧化物14的縱向延伸絕緣溝槽12分離的多 個(gè)縱向延伸的有源條IO。例如，溝槽具有在實(shí)施例中100至500nm范圍的 溝槽(STI)深度dsT,和可以是O.Ol戶(hù)至l戶(hù)范圍的溝槽寬度w應(yīng)該理解的使用其他標(biāo)準(zhǔn)制造工藝的可選實(shí)施例可以具有不同的寬度和深度。
半導(dǎo)體器件的有源區(qū)19由具有與縱向延伸的溝槽12相同深度和填 充的隔離溝槽16包圍和劃界，使得可以在相同的工藝步驟中形成。
每一個(gè)有源條10包括高摻雜的p+型觸點(diǎn)區(qū)20、從觸點(diǎn)區(qū)20縱向延伸 的p型區(qū)22、從p型區(qū)縱向延伸并且因此限定了p型區(qū)和n型區(qū)22、 24之間 的界面處的p-n結(jié)26的n型區(qū)24、以及n+型觸點(diǎn)區(qū)28。將觸點(diǎn)30設(shè)置在與 p+和n+型觸點(diǎn)區(qū)20、 28接觸的第一主表面6上。
有源條的寬度是Wsi，并且結(jié)深度是dsi。典型的寬度可以是從0.01^ 至l^m。在優(yōu)選實(shí)施例中，寬度在100nm至500nm的范圍。
典型地，縱向延伸的p型和n型區(qū)的摻雜水平可以在10'6至10'8cm—3的 范圍，并且盡管它們可以是相同的，但是不必是相同的?？梢詫⒏叩?摻雜水平用于觸點(diǎn)區(qū)20、 28。
因?yàn)樵谠搶?shí)施例中n型區(qū)24的深度小于STI深度，p型區(qū)22可以比STI 深度更深，所以p型區(qū)和n型區(qū)22、 24之間的p-n結(jié)26的結(jié)深度也小于STI 深度。
如示出了單條10的圖3所示，沿所述條在p-n結(jié)處存在耗盡區(qū)。圖3 還示出了30V反向偏置的p-n結(jié)的等電勢(shì)線(xiàn)32。
該耗盡區(qū)的長(zhǎng)度1^受到針對(duì)足夠窄的有源條寬所觀察到的"電介 質(zhì)RESURF"(電介質(zhì)減小的表面場(chǎng))效應(yīng)的影響。與具有相同摻雜水平的 寬p-n結(jié)相比，電介質(zhì)RESURF效應(yīng)增加了耗盡區(qū)的長(zhǎng)度。當(dāng)在p型和n型區(qū) 22、 24之間施加電壓時(shí)，在寬p-n結(jié)中需要提供的惟一電荷是用于向半導(dǎo) 體器件中的耗盡區(qū)兩端的有效電容充電。耗盡區(qū)提供這種電荷。
在由電介質(zhì)包圍的窄條中，有效地存在通過(guò)電介質(zhì)的附加電容以維持p型區(qū)和n型區(qū)22、 24之間的電壓，所述電介質(zhì)也需要充電以維持電介 質(zhì)中的電場(chǎng)。用于該附加電容的電荷也必須來(lái)自于因此在窄條中更長(zhǎng)的 耗盡區(qū)。
因此，對(duì)于任意給定的偏置，更長(zhǎng)的耗盡長(zhǎng)度導(dǎo)致耗盡區(qū)兩端減小 的電場(chǎng)。這樣，相比于更寬的器件的擊穿電壓，提高了具有窄條的器件 的擊穿電壓。由于它們所顯示的電介質(zhì)RESURF效應(yīng)，將所述二極管稱(chēng)作 DIELER二極管。
可以在根據(jù)圖1和2制造的二極管上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并且在圖4至6中示出 了結(jié)果。
除了特別聲明的情況之外，在所述器件中，漂移區(qū)42的摻雜是2 3 X10"cm3。使用6. lnm的柵極氧化物厚度。
漂移區(qū)中的STI溝槽12和有源條10的寬度是變化的。
圖4示出了針對(duì)沒(méi)有STI溝槽的標(biāo)準(zhǔn)二極管("ID")的反向電流作 為反向偏置的函數(shù)的曲線(xiàn)90。圖4還示出了針對(duì)多個(gè)從0.3戶(hù)至0.8戶(hù) 變化的溝槽12的寬度的反向電流作為反向偏置的函數(shù)的曲線(xiàn)92。在圖4 的實(shí)驗(yàn)中，有源條10具有200nm的寬度。
圖5示出了類(lèi)似的實(shí)驗(yàn)，不同之處在于有源條10具有90nm的寬 度，并且溝槽12的寬度在150nm和200nm之間變化。
圖6示出了相同的曲線(xiàn)，但是對(duì)于多個(gè)不同的有源條寬，具有有源 條10和溝槽12之間的恒定比率(1:2)。
如可以看出的，當(dāng)有源條的寬度增加時(shí)，擊穿電壓中的提高減小。 具體地，當(dāng)寬度增加到與耗盡長(zhǎng)度:Up,可比較時(shí)，對(duì)于比耗盡長(zhǎng)度大得 多的寬度，該效應(yīng)減小，所述效應(yīng)是最小的。
第一實(shí)施例的益處在于如現(xiàn)在將解釋的，可以在傳統(tǒng)工藝中實(shí)現(xiàn) 器件的制造。所選擇的工藝是標(biāo)準(zhǔn)的Crolles2 Alliance 90nm工藝，盡 管其他標(biāo)準(zhǔn)工藝也可以工作。
為了形成溝槽12，將淺溝隔離(STI)掩模34 (圖7)用于提供圖 案。掩模的實(shí)線(xiàn)區(qū)39限定了已完成器件的有源區(qū)19。實(shí)線(xiàn)區(qū)39由圖案 元件36包圍，所述圖案元件36是限定了有源區(qū)19周?chē)臏\溝16位置 的開(kāi)口。圖案元件38是限定了已完成器件中的有源條IO之間的溝槽12
位置的開(kāi)口。
然后，刻蝕溝槽，并且用氧化物填充所述溝槽以形成圖1和2的結(jié) 構(gòu)。這樣，可以將在工藝中是標(biāo)準(zhǔn)的單個(gè)STI構(gòu)圖步驟用于形成有源區(qū) 19周?chē)臏\溝隔離16和縱向延伸的溝槽12。
在形成溝槽之后，處理繼續(xù)使用標(biāo)準(zhǔn)工藝以完成所述器件。
通常地，因?yàn)槿缑Q(chēng)所表示的，STI步驟形成淺溝，可能是400nm 深，這比用于形成有源定器件的阱的大多數(shù)傳統(tǒng)注入更淺，所以不可以 將STI隔離步驟用在器件內(nèi)部以對(duì)有源區(qū)劃界。然而，通過(guò)使用針對(duì)非 常不同的目的的標(biāo)準(zhǔn)工藝的淺閾值調(diào)節(jié)注入以形成n型區(qū)24， p-n結(jié)深 度只延伸至該區(qū)域的深度，使得淺溝12足夠深以成功地將p-n結(jié)26彼 此隔離。
使用標(biāo)準(zhǔn)掩模和一般用于注入P阱的注入步驟來(lái)制造P型區(qū)22。因 為普通的n阱工藝的深度太深，不能使用普通的n阱工藝制造n型區(qū)24。 因此，使用將n型摻雜劑注入至約200mn的深度的、 一般用于調(diào)節(jié)p型 場(chǎng)效應(yīng)晶體管的電壓閾值的處理步驟來(lái)制造n型區(qū)24。
使用用于注入觸點(diǎn)區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)工藝來(lái)注入觸點(diǎn)區(qū)20、 28。
這導(dǎo)致圖1和2中所示的結(jié)構(gòu)。
注意，步驟的順序?qū)τ诒景l(fā)明不是關(guān)鍵的。
這樣，本發(fā)明允許使用與標(biāo)準(zhǔn)工藝步驟來(lái)產(chǎn)生具有提高的電壓擊穿 的二極管。
本發(fā)明不只對(duì)于二極管而且對(duì)于許多其他器件類(lèi)型是有用的。例 如，在本發(fā)明第二實(shí)施例中，有源部件18是如圖8所示的具有延伸的漏 極的n-MOS型晶體管。
所述晶體管包括P型溝道區(qū)40、 一般認(rèn)為作為延伸漏極42、 44的 一部分的n型漂移區(qū)42、 一個(gè)或更多n+型漏極區(qū)觸點(diǎn)區(qū)44、以及溝道 區(qū)40中的多個(gè)n型源極觸點(diǎn)區(qū)46。代替這種結(jié)構(gòu)，源極觸點(diǎn)也可以是 與漏極觸點(diǎn)區(qū)44類(lèi)似的一個(gè)長(zhǎng)條、或者另外的形狀。將絕緣柵極50設(shè) 置在溝道區(qū)40上面。還將p+觸點(diǎn)區(qū)49配置用于提供與溝道區(qū)40的體 接觸。漂移區(qū)42具有通過(guò)淺溝隔離結(jié)構(gòu)52劃分的多個(gè)縱向條48。注意 在圖8的晶體管中，淺溝隔離結(jié)構(gòu)52延伸了漂移區(qū)42的長(zhǎng)度，但是沒(méi)有延伸貫穿整個(gè)溝道區(qū)40。由于較大溝道寬度的原因，這允許溝道阻抗 的顯著減小。另外，通過(guò)不讓溝槽隔離結(jié)構(gòu)延伸通過(guò)溝道區(qū)，可以使諸 如閾值電壓偏移之類(lèi)的窄溝效應(yīng)最小化。
圖8的結(jié)構(gòu)與圖1和2的結(jié)構(gòu)類(lèi)似，不同之處在于絕緣柵極的提供、 絕緣結(jié)構(gòu)52的較短長(zhǎng)度以及代替圖1和2的p+型觸點(diǎn)的n+型源極觸點(diǎn) 的使用。
與圖1和2的實(shí)施例類(lèi)似，使用一般用于通過(guò)柵極下面的注入來(lái)調(diào) 節(jié)晶體管的閾值電壓的標(biāo)準(zhǔn)工藝中的淺注入步驟來(lái)形成n型漂移區(qū)42。 這提供了所使用的200畫(huà)深度的漂移區(qū)，比約400nm的淺溝52的深度小。
因此，可以使用具有標(biāo)準(zhǔn)掩模的適當(dāng)布局的相同標(biāo)準(zhǔn)工藝，按照與 圖1和2相同的方式來(lái)制造圖8的結(jié)構(gòu)。所述工藝確實(shí)增加了形成絕緣 柵極50的步驟，但是這些步驟當(dāng)然也存在于標(biāo)準(zhǔn)工藝中。
因此，圖8的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出可以通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)工藝容易地制造提高的 擊穿的晶體管。
在圖9中示出了可選的實(shí)施例，與圖8的實(shí)施例相似，不同之處在 于隔離結(jié)構(gòu)52完全在柵極50下面延伸以及漂移區(qū)42的長(zhǎng)度。注意在可 選實(shí)施例中，隔離結(jié)構(gòu)52可以延伸所述器件的有源區(qū)19的全部長(zhǎng)度。
圖10示出了另外的可選實(shí)施例，其中STI區(qū)只部分地延伸至漂移 區(qū)中。
可以在反映出在二極管中獲得的改進(jìn)的這些器件中獲得擊穿電壓 的改進(jìn)。
本發(fā)明的晶體管也給出了導(dǎo)通狀態(tài)下的良好結(jié)果。圖11示出了針 對(duì)沒(méi)有溝槽52的傳統(tǒng)晶體管的測(cè)量電壓-漏極源極電壓的關(guān)系，以及圖 12示出了針對(duì)根據(jù)本發(fā)明的晶體管的相同關(guān)系。注意，根據(jù)本發(fā)明的晶 體管(圖12)在圖11的現(xiàn)有技術(shù)晶體管的漏極電壓的兩倍處是完全起 作用的。
圖13示出了具有錐形淺溝52并且因此具有錐形條48的可選晶體 管結(jié)構(gòu)。將條48設(shè)置為在柵極50下面的末端處較窄，而在漏極44處較 寬。這有效地總計(jì)了延伸的漏極區(qū)兩端的漸變摻雜，這進(jìn)一步地改善了 擊穿電壓和導(dǎo)通電阻之間的折衷。
在具有錐形溝槽的這種結(jié)構(gòu)中，如同前一個(gè)實(shí)施例那樣，溝槽52 可以完全地或者只是部分地延伸通過(guò)P本體區(qū)40。優(yōu)選地，本體區(qū)中的 溝槽寬度保持恒定(非錐形的)，并且優(yōu)選地等于p-n結(jié)26處的寬度。 另外，錐形溝槽52也可以只部分地延伸至漂移區(qū)42中。
盡管已經(jīng)參考單獨(dú)的晶體管和二極管描述了以上實(shí)施例，適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn) 工藝制造晶體管和二極管的能力使得非常易于在集成電路中包括這種提 高的標(biāo)準(zhǔn)晶體管。用于將晶體管和二極管集成到這種集成電路中的能力 是所述實(shí)施例的主要優(yōu)勢(shì)。
因此，本發(fā)明可以提供在核心IC庫(kù)中可用的以上那些具有改進(jìn)的 擊穿電壓的晶體管。這些可能是輸入/輸出功能、模擬功能或功率管理/ 放大所需要的。
因此，本發(fā)明也涉及一種包括上述提高的器件的集成電路，高度示 意性地示出并且沒(méi)有按比例繪制具有參考符號(hào)60 (圖13)的附加部件。 可以當(dāng)然地將這些附加部件包括在任意器件中，而不是只包括在圖13 的晶體管中。
在這些實(shí)施例的發(fā)展中，所使用的半導(dǎo)體本體不是傳統(tǒng)的半導(dǎo)體襯 底、代替地是絕緣襯底上的半導(dǎo)體。在第一變體中，半導(dǎo)體本體形成于 絕緣晶片上，例如晶片上的氧化物層上，并且淺溝形成為通過(guò)半導(dǎo)體本 體的整個(gè)厚度，即半導(dǎo)體本體較薄。在圖14中示出了一個(gè)示例，示出了 在氧化物層82中覆蓋的絕緣襯底80以及薄半導(dǎo)體本體84。同樣示出的 是溝槽16、 12、延伸通過(guò)薄半導(dǎo)體本體84進(jìn)入氧化層82中?？梢栽谠?結(jié)構(gòu)中使用在圖8至10和13中所示的第一主表面上的任意各種圖案。 可以使用任意合適的絕緣襯底，例如氧化物絕緣的硅、藍(lán)寶石等。
可選地，絕緣襯底上的半導(dǎo)體本體可以比溝槽的深度厚，在這種情 況下可以使用上述的類(lèi)似結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明允許使用標(biāo)準(zhǔn)工藝制造的新電路應(yīng)用，所述標(biāo)準(zhǔn)工藝將需要 在先地實(shí)質(zhì)工藝修改。這種應(yīng)用包括dc-dc轉(zhuǎn)換器、功率管理單元和顯 示驅(qū)動(dòng)器。
另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在對(duì)特定實(shí)施例中所述的工 藝的許多修改是可能的。
例如，不必用氧化物填充淺溝，或者可以只使用氧化物、諸如氮化 硅之類(lèi)的其他材料或低摻雜(優(yōu)選地?zé)o摻雜)的多晶硅。
這些材料具有比二氧化硅更高的介電常數(shù)(對(duì)于二氧化硅k=3.9， 對(duì)于氮化硅是7. 5，以及對(duì)于低摻雜多晶硅是11. 7)。因此在優(yōu)選結(jié)構(gòu)中， 將填充以上實(shí)施例的一些溝槽的氧化物用具有至少是4的介電常數(shù)的材 料來(lái)代替，優(yōu)選地介電常數(shù)至少是7。在這種情況下，只有根據(jù)本發(fā)明 的器件的有源區(qū)內(nèi)部的縱向延伸溝槽12、 14、 52用具有更高介電常數(shù)的 電介質(zhì)材料填充，而其他(該器件外部)的淺溝用標(biāo)準(zhǔn)絕緣體填充。在 具體的結(jié)構(gòu)中，可以將與漂移區(qū)42相鄰的溝槽52用高電介質(zhì)材料填充， 而將溝道區(qū)40中的這些溝槽52的其余部分和器件周?chē)臏喜?6用諸如 二氧化硅之類(lèi)的低電介質(zhì)材料填充。
所使用的襯底不必是硅，也可以使用諸如砷化鎵、磷化銦和許多其 他物質(zhì)之類(lèi)的替代物。
另外，盡管圖8、 9、 10和13的實(shí)施例使用p型溝道區(qū)和n型源極 和漏極，應(yīng)該理解的是本發(fā)明可應(yīng)用于使用n型溝道和/或p型源極和漏 極的晶體管。本發(fā)明不只局限于二極管和絕緣柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管，而是 可以應(yīng)用于任意器件，例如柵極雙極型晶體管等。
所述半導(dǎo)體本體可以是單晶、具有在頂部上形成的外延層的單晶， 或者也可以使用諸如絕緣體上的硅、藍(lán)寶石上的硅等之類(lèi)的其他技術(shù)。
應(yīng)該注意的是，在上述實(shí)施例中溝槽的長(zhǎng)度并不是相同的，在一些 情況下溝槽的長(zhǎng)度只延伸通過(guò)漂移區(qū)，在一些情況下它們橫跨p-n結(jié)。
盡管描述和權(quán)利要求使用術(shù)語(yǔ)"pn結(jié)"，這是傾向于包括其中通過(guò) 本征材料將P型材料與n型材料分離的"p-i-n結(jié)"。在這種情況下，p-n 結(jié)及其深度由整個(gè)p-i-n結(jié)構(gòu)來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟，但是不必按照該順序(a)形成用絕緣體(14)填充的多個(gè)縱向延伸的溝槽(12、52)，所述溝槽(12、52)具有溝槽隔離深度(dSTI)以限定縱向延伸的溝槽(12)之間的多個(gè)縱向有源條(10、48)；以及(b)形成在縱向有源條(10、48)中包括至少一個(gè)p-n結(jié)(26)的至少一個(gè)有源部件(18)，所述p-n結(jié)具有結(jié)深度(dSi)和擊穿時(shí)的耗盡長(zhǎng)度ldepl；其中溝槽隔離深度(dSTI)比結(jié)深度(dSi)大，并且有源條(10、48)的寬度(wSi)比擊穿時(shí)的耗盡長(zhǎng)度(ldepl)小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法 其中步驟(b)包括(bl)使用單個(gè)淺溝隔離掩模(34)形成限定半導(dǎo)體本體的有源區(qū) (19)的有源圖案；以及(b2)在除了有源區(qū)(19)之外的區(qū)域中形成淺溝隔離結(jié)構(gòu)，所述 淺溝隔離結(jié)構(gòu)包括在相同的步驟中有源區(qū)(19)周?chē)臏\溝(16)和有 源區(qū)(19)內(nèi)部的多個(gè)縱向延伸的溝槽(12、 52)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，用于形成絕緣柵極晶體管， 其中形成有源部件的步驟(b)包括在漏極區(qū)和源極區(qū)之間形成第一導(dǎo)電類(lèi)型的溝道區(qū)(40);以及形成與溝道區(qū)(40)相鄰的、與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型 的漏極區(qū)(42、 44);形成與溝道區(qū)(40)相鄰的或在溝道區(qū)(40)內(nèi)部的第二導(dǎo)電類(lèi)型 的源極觸點(diǎn)區(qū)(46);在源極觸點(diǎn)區(qū)(46)和漏極區(qū)(42、 44)之間的溝道區(qū)(40)上方 形成絕緣柵極(50)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，用于形成二極管，其中形成有源部件的步驟(b)包括-形成其間具有p-n結(jié)(26)的p型區(qū)(22)和n型區(qū)(24);以及 形成P型和n型區(qū)的觸點(diǎn)(20、 28)。
5. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括以下步驟 使用淺摻雜步驟來(lái)注入摻雜劑以限定p-n結(jié)(26)的深度，來(lái)對(duì)縱向有源條(10、 48)的至少一部分進(jìn)行摻雜。
6. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括限定將要是錐形的縱 向延伸的有源條(10、 48)。
7. 根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的方法，包括用介電常數(shù)至少為4 的絕緣體(14)填充所述縱向延伸的溝槽(12、 52)。
8. —種半導(dǎo)體器件，包括 具有相對(duì)的第一和第二主表面的半導(dǎo)體本體(4);第一主表面上的有源區(qū)(19);以及有源區(qū)(19)中的至少一個(gè)有源部件(18)，其中所述有源部件包 括通過(guò)用絕緣體(14)填充的縱向延伸的溝槽(12、 52)彼此分離的多 個(gè)縱向有源條(10、 48)，所述溝槽具有溝槽深度(dSTI);其中縱向有源條(10、 48)包括具有比溝槽深度(dSTI)小的結(jié)深度 (dSi) p-n結(jié)；以及縱向有源條(10、 48)的寬度(wsi)比所述條(10、 48)中的p-n 結(jié)的耗盡長(zhǎng)度(1—)小。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，還包括有源區(qū)(19)周?chē)?的淺溝隔離區(qū)(16)，所述淺溝隔離區(qū)是具有與縱向延伸的溝槽(12、 52) 相同溝槽深度dm并且進(jìn)行相同填充的溝槽。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的半導(dǎo)體器件，其中p-n結(jié)(26)的 結(jié)深度通過(guò)與p-n結(jié)(26)相鄰的p型區(qū)(22、 40)、 n型區(qū)(24、 42) 或p型和n型區(qū)(22、 24、 40、 42) 二者的注入深度來(lái)限定。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述有源 部件(18)是晶體管，所述晶體管包括摻雜為第一導(dǎo)電類(lèi)型的漏極觸點(diǎn)區(qū)(44); 摻雜為第一導(dǎo)電類(lèi)型的源極觸點(diǎn)區(qū)(46);與源極觸點(diǎn)區(qū)(46)相鄰的溝道區(qū)(40)，所述溝道區(qū)(40)摻雜 為與第一導(dǎo)電類(lèi)型相反的第二導(dǎo)電類(lèi)型；摻雜為第一導(dǎo)電類(lèi)型的漂移區(qū)(42)，在溝道區(qū)(40)與漏極觸點(diǎn) 區(qū)(44)之間縱向延伸，在漂移區(qū)(42)和溝道區(qū)(40)之間限定p-n 結(jié)(26);以及絕緣柵極，在源極觸點(diǎn)區(qū)(46)和漂移區(qū)(42)之間的溝道區(qū)(40) 上方延伸；其中多個(gè)縱向有源條(10)跨越p-n結(jié)(26)而延伸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體器件，其中縱向延伸的溝槽(12) 只部分地延伸進(jìn)入溝槽區(qū)(40)中。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8、 9或10所述的半導(dǎo)體器件，其中有源部件(18) 是具有P型區(qū)(22)和n型區(qū)(24)、 p型和n型區(qū)之間的p-n結(jié)(26)、 以及P型和n型區(qū)的觸點(diǎn)(20、 28)的二極管。
14. 根據(jù)權(quán)利要求8至14任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中有源條 (10、 48)是錐形的。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其中縱向有源條(10、 48)從p-n結(jié)延伸，并且使縱向有源條(10、 48)為錐形，以在與p-n 結(jié)(26)相鄰的末端處比另一末端具有更窄的側(cè)向?qū)挾取?br> 16. 根據(jù)權(quán)利要求8至15任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中用介電 常數(shù)至少為4的絕緣體(14)填充所述淺溝(12、 16)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求8至16任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其中所述器 件是絕緣體上的半導(dǎo)體器件，包括絕緣襯底(80、 82)上的預(yù)定半導(dǎo)體 厚度的半導(dǎo)體層(84)，使得結(jié)深度(dSi)是預(yù)定的半導(dǎo)體厚度，并且溝 槽(12、 16)延伸超過(guò)預(yù)定半導(dǎo)體厚度至溝槽深度(dSTI)。
18. —種集成電路，包括根據(jù)權(quán)利要求8至17任一項(xiàng)所述的半導(dǎo) 體器件。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件包括至少一個(gè)有源部件(18)，具有在半導(dǎo)體襯底(4)的有源區(qū)(19)中的半導(dǎo)體襯底上的p-n結(jié)(26)。將淺溝隔離圖案用于形成包含絕緣體(14)的多個(gè)縱向延伸的淺溝(12)。這些溝槽限定了淺溝(12)之間的多個(gè)縱向有源條(10)。淺溝隔離深度(d_STI)比縱向有源條的結(jié)深度(d_Si)大，而有源條(10)的寬度(w_Si)比p-n結(jié)的耗盡長(zhǎng)度(ldepi)小。
文檔編號(hào)H01L29/861GK101203960SQ200680022229
公開(kāi)日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月22日
發(fā)明者安科·黑林格, 簡(jiǎn)·雄斯基 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司