專利名稱：用于高電壓超結(jié)終端的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制造具有終端區(qū)的半導(dǎo)體器件的方法，特別 是涉及一種制造具有用于增強器件反向電壓阻擋能力的電介質(zhì)區(qū)域的 半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
由于陳星弼博士的超結(jié)器件的發(fā)明，如美國專利5,216,275中所公 開的，已經(jīng)有許多嘗試以擴展和改進他的發(fā)明的超結(jié)效果。美國專利 6,410,958、 6,300,171和6,307,246是上述努力的實例并通過引用被結(jié) 合在此。
美國專利6,410,958 (" Usui等人")涉及用于半導(dǎo)體元件的邊緣 終端結(jié)構(gòu)以及漂移區(qū)。 一種導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體主體具有嵌入在至少兩 個彼此不同平面中的多個另一種導(dǎo)電類型的區(qū)域的邊緣區(qū)域。在該半 導(dǎo)體元件的有源區(qū)的下面，利用底層襯底來連接漂移區(qū)。
美國專利6,307,246 ( "Nitta等人")公開了一種功率半導(dǎo)體元 件，其具有高電壓維持邊緣結(jié)構(gòu)，其中許多并行連接的獨立部件設(shè)置 在單元陣列的許多單元中。在邊緣區(qū)域中，該半導(dǎo)體元件具有帶有被 遮蔽的源區(qū)區(qū)域的單元。在功率半導(dǎo)體元件的換向(commutation)期 間，遮蔽的源區(qū)區(qū)域抑制由于不成比例的大的反向電流密度所引起的 寄生雙極性晶體管的"導(dǎo)通"。此外，在Nitta等人討論的技術(shù)內(nèi)容中， 可以非常容易地產(chǎn)生具有遮蔽的源區(qū)區(qū)域邊緣結(jié)構(gòu)。它表明了參數(shù)的 效果并且使得能夠大規(guī)模生產(chǎn)具有漂移層的超結(jié)半導(dǎo)體器件，該漂移 層由在"接通"狀態(tài)導(dǎo)電且在"斷開"狀態(tài)是耗盡的并行pn層構(gòu)成。 在n型漂移區(qū)中活性雜質(zhì)的凈數(shù)量在p型分隔區(qū)中活性雜質(zhì)的凈數(shù)量的100%到150%的范圍之內(nèi)。另外，n型漂移區(qū)以及p型分隔區(qū)中任 一個的寬度在另一個區(qū)域?qū)挾鹊?4%和106°/。之間的范圍之內(nèi)。
美國專利6,300,171 ( "Frisina")公開了一種制造用于高電壓半導(dǎo) 體器件的邊緣結(jié)構(gòu)的方法，其包括形成第一導(dǎo)電類型的第一半導(dǎo)體層 的第一步驟；在第一半導(dǎo)體層的頂面上形成第一掩模的第二步驟；去 除部分的第一掩模以在該掩模中形成至少一個開口的第三步驟；通過 該至少一個掩模開口在第一半導(dǎo)體層中引入第二導(dǎo)電類型的摻雜劑的 第四步驟；完全地去除第一掩模和在第一半導(dǎo)體層上形成第一導(dǎo)電類 型的第二半導(dǎo)體層的第五步驟；以及使注入第一半導(dǎo)體層的摻雜劑擴 散以在第一和第二半導(dǎo)體層中形成第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)域的第六步 驟。第二步驟至第六步驟重復(fù)至少一次以形成最終的邊緣結(jié)構(gòu)，其包 括若干疊加的第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體層和至少兩列第二導(dǎo)電類型的摻 雜區(qū)域，這些列插入在這些疊加的半導(dǎo)體層中、并且通過隨后經(jīng)由掩 模開口注入的摻雜區(qū)域的疊加而形成，鄰近高電壓半導(dǎo)體器件的列比 遠(yuǎn)離高電壓半導(dǎo)體器件的列更深。
期望提供一種制造具有用于增強器件反向電壓阻擋能力的高電壓 半導(dǎo)體器件的方法。

發(fā)明內(nèi)容
簡言之，本發(fā)明包括一種半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法。 該半導(dǎo)體器件具有有源區(qū)和終端區(qū)。制造半導(dǎo)體器件的方法包括提供
具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底。該半導(dǎo)體襯底在第 二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域，而在第一主表面上具有 第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)域。該半導(dǎo)體襯底具有有源區(qū)和圍繞該有源 區(qū)的終端區(qū)。將該第一主表面氧化。在終端區(qū)中形成第一多個溝槽和 第一多個臺面。該第一多個溝槽的每一溝槽從第一主表面向該重?fù)诫s 區(qū)域延伸至第一深度位置。以電介質(zhì)材料來填充在該終端區(qū)中的該第 一多個溝槽。在終端區(qū)中形成第二多個溝槽。該第二多個溝槽的每一溝槽從第一主表面向重?fù)诫s區(qū)域延伸至第二深度位置。以電介質(zhì)材料 填充該第二多個溝槽。
本發(fā)明還包括一種半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法。該半 導(dǎo)體器件具有有源區(qū)以及圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)。制造該半導(dǎo)體器件
的方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底。該 半導(dǎo)體襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域，而在第 一主表面上具有第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)域。在終端區(qū)中形成溝槽。 該溝槽從第一主表面向該重?fù)诫s區(qū)域延伸至第一深度位置。該溝槽大 于20微米寬，并以氧化物材料填充該溝槽。
本發(fā)明還包括一種半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法。該半 導(dǎo)體器件具有有源區(qū)以及圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)。制造該半導(dǎo)體器件
的方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底。該 半導(dǎo)體襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域，而在第 一主表面上具有第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)域。在終端區(qū)中形成多個溝 槽和多個臺面。該多個溝槽的每一溝槽從第一主表面向該重?fù)诫s區(qū)域 延伸至第一深度位置。將終端區(qū)中的該多個溝槽氧化，直至該多個臺 面被充分轉(zhuǎn)換成氧化物材料。以氧化物填充終端區(qū)中的該多個溝槽。
本發(fā)明還包括一種半導(dǎo)體器件以及制造半導(dǎo)體器件的方法。該半 導(dǎo)體器件具有有源區(qū)以及圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)。制造該半導(dǎo)體器件
的方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底。該 半導(dǎo)體襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域。還提供 具有彼此相反的第一和第二主表面的氧化物襯底。對該氧化物襯底的 第二主表面進行接合/退火至該半導(dǎo)體襯底的第一主表面。在鄰近有源 區(qū)的氧化物襯底中形成溝槽。該溝槽從氧化物襯底的第一主表面向半 導(dǎo)體襯底的第一主表面延伸。以外延層填充該溝槽。


結(jié)合附圖可以對本發(fā)明的前述發(fā)明內(nèi)容和下述具體實施方式
的說 明有更好的理解。為了舉例說明本發(fā)明，附圖中示出了目前優(yōu)選的實 施方式。但是應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明不限于所示出的精確的排列和方 式。
附圖中
圖1是具有應(yīng)用的外延層的半導(dǎo)體襯底的局部截面正視圖。 圖2是在淀積氧化物層之后圖1的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局 部截面正視圖3是在應(yīng)用了掩模且執(zhí)行蝕刻步驟之后圖2的部分地形成的半 導(dǎo)體器件的局部截面正視圖4是在氧化物淀積填充圖中蝕刻的溝槽且將得到的表面平坦化 之后圖3的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖5是在應(yīng)用第二掩模且執(zhí)行蝕刻步驟之后圖4的部分地形成的 半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖
圖6是在氧化物填充圖5中蝕刻的溝槽之后圖5的部分地形成的 半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖7是在表面的平坦化之后圖6的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局
部截面正視圖8是在掩模并蝕刻有源區(qū)中的溝槽之后圖7的部分地形成的半 導(dǎo)體器件的局部截面正視圖9是部分地形成的圖8的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖，示出 了從第一角度將離子注入到有源區(qū)中的溝槽側(cè)壁以開始沿臺面的深度 方向形成p-n結(jié)；
圖10是圖9的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖，示 出了將離子注入到與圖9中注入的那些相對的溝槽側(cè)壁中，以完成沿 臺面的深度方向p-n結(jié)的形成；
圖ll是圖IO的部分地形成的半導(dǎo)體器件的頂端平面圖，示出了 臺面、溝槽以及寬氧化物區(qū)域；
圖12是在以氧化物填充注入溝槽、淀積諸如氮化硅的電介質(zhì)材料的薄層以減少或防止表面的翹曲，以及表面的平坦化之后，圖10的 部分地形成的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖13是具有在p-n結(jié)的表面上注入的p+摻雜區(qū)域的圖12的部分 地形成的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖14是具有在p+摻雜區(qū)域中注入的n+摻雜區(qū)域的圖13的部分地
形成的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖15是在其上淀積了柵介質(zhì)以及柵導(dǎo)體之后圖14的部分地形成 的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖16是在氧化物淀積覆蓋柵導(dǎo)體完成超結(jié)半導(dǎo)體器件的形成之 后圖15的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖
圖17是在應(yīng)用了掩模且執(zhí)行蝕刻步驟之后圖2的部分地形成的 半導(dǎo)體器件的局部截面正視圖18是在離子注入期間圖17的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局部 截面正視圖19是在溝槽再填充之后圖18的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局 部截面正視圖20是結(jié)合到半導(dǎo)體襯底氧化物晶片的且在蝕刻該氧化物晶片 之后的局部截面正視圖21是在外延生長或其他的再填充之后圖18的部分地形成的半
導(dǎo)體器件的局部截面正視圖；以及
圖22是在平坦化之后圖21的部分地形成的半導(dǎo)體器件的局部截
面正視圖。
具體實施例方式
為了方便起見，在以下說明中使用了特定的術(shù)語體系，并且這并 不是限制性的。措詞"右"、"左"、"下"以及"上"表示在參照 的附圖中的方向。措詞"向內(nèi)"以及"向外"分別是指朝著以及遠(yuǎn)離 描述的對象及其指定部分的幾何中心。術(shù)語包括以上具體提及的措詞、 其衍生物以及類似引入的措詞。此外，如權(quán)利要求以及在說明書的對 應(yīng)部分中使用的，措詞"一"表示"至少一個"。如此處使用的，對導(dǎo)電性的引用將限于描述的實施例。然而，本 領(lǐng)域技術(shù)人員了解p型導(dǎo)電性可以與H型導(dǎo)電性調(diào)換,并且器件仍然是
功能上正確的(即，第一或第二導(dǎo)電類型)。因此，如此處使用的，對n 或p的引用還可以意味著n和p或者p和n可以取代它。
此外n+和p+分別是指重?fù)诫s的n和p區(qū)域；11++和？++分別是指極 重?fù)诫s的n和p區(qū)域；n—和p—分別是指輕摻雜的n和p區(qū)域；而n 一和 p一分別是指極輕摻雜的n和p區(qū)域。然而，這種相對的摻雜術(shù)語不應(yīng) 當(dāng)認(rèn)為是限制性的。
圖l-16—般性地示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于制造具有 常規(guī)終端的超結(jié)半導(dǎo)體器件的工藝。
參考圖1,示出了包括重?fù)诫s的n+襯底3和輕摻雜的n—襯底5的 半導(dǎo)體晶片。優(yōu)選的，半導(dǎo)體襯底由硅(Si)形成。但是，半導(dǎo)體襯底 也可以由其他材料例如砷化鎵(GaAs)、鍺(Ge)等形成。
圖2示出在輕摻雜的n-層5的表面上生長或淀積氧化物層6。參考 圖3，將第一掩模51 (以虛線示出)選擇性地施加在圖2的部分形成 的半導(dǎo)體襯底上。第一掩模51可以通過淀積一層光致抗蝕劑或者以某 種對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言已知的其他方式來生成。如本領(lǐng)域所知的， 將顯影的光致抗蝕劑去除，并使未顯影的光致抗蝕劑保留在適當(dāng)位置。 出于簡化的目的，掩模51表示用來防止半導(dǎo)體的特定區(qū)域被刻蝕、摻 雜、涂覆等等的材料。
在未被第一掩模51覆蓋的區(qū)域中，通過例如刻蝕的工藝形成溝槽 19。該刻蝕工藝可以是化學(xué)刻蝕、等離子刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕(RIE) 等。圖2的部分地形成的半導(dǎo)體器件的刻蝕在該部分地形成的半導(dǎo)體 器件的終端區(qū)中生成了多個臺面18和多個溝槽19。溝槽19從外延層5的第一主表面向襯底(重?fù)诫s區(qū)域)3延伸到深度B！所示的第一深度
位置，但并非必須一路直到襯底(重?fù)诫s區(qū)域)3。與臺面18相鄰的 每一溝道19的寬度A,相對于其他溝槽19是幾乎相同的。該部分地形 成的半導(dǎo)體器件包括在終端區(qū)內(nèi)的有源區(qū)。該有源區(qū)是其中構(gòu)造超結(jié) 器件的區(qū)域。該終端區(qū)是其中不存在有源區(qū)的區(qū)域，在整個半導(dǎo)體晶 片或芯片上提供有源器件的單元之間的隔離。因此，有源區(qū)是將在其 上形成半導(dǎo)體器件的區(qū)域，而終端區(qū)是在有源器件的單元之間提供絕 緣的區(qū)域。在第一溝槽形成工藝之后，利用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)去除 該第一掩模51。
圖4示出了以本領(lǐng)域中公知的方法利用氧化物16來填充先前在終 端區(qū)中刻蝕的溝道19 (圖3)。可選的，可以在氧化物16之上淀積例 如氮化硅(SixNy)的介質(zhì)薄層。在充分的冷卻周期之后，將該部分地 形成的半導(dǎo)體器件平坦化。可以利用化學(xué)機械拋光(CMP)或任何其 他合適的平坦化技術(shù)來進行該平坦化。
參考圖5，有選擇地將第二掩模52 (以虛線所示)施加在圖4的 部分形成的半導(dǎo)體器件之上。通過例如刻蝕的工藝，在未被第二掩模 52覆蓋的區(qū)域中形成溝槽9、 17。該刻蝕工藝可以是化學(xué)刻蝕、等離 子刻蝕、RIE等等。第二掩模和刻蝕步驟將終端區(qū)中剩余的外延材料去 除，以在先前的填充步驟中形成氧化物柱8之間形成溝槽n，并在該 結(jié)構(gòu)的有源區(qū)中形成溝槽9和臺面11?？涛gn—層5，使得刻蝕的溝槽9、 17接觸或接近n+襯底3和n-層5之間的界面。溝槽17從第一主表面向 襯底3延伸至以深度B2示出的第二深度位置，但并非必須一路直到襯 底3。與氧化物柱8相鄰的溝槽17的寬度A2相對于其他溝槽17幾乎 相同。
臺面11被稱作"器件臺面"，因為臺面11是在有源區(qū)中，與周 圍的終端區(qū)相對。器件臺面11將用來形成通過該工藝制造的每一晶體 管或有源器件單元的電壓維持層。溝槽9從外延層5的第一主表面向襯底3延伸至由深度B3所示的第三深度位置，但是并不必須一路直到
襯底3。與器件臺面11相鄰的每一溝槽9的寬度A3相對于其他溝槽9 大約相同。盡管未明確示出，溝槽9優(yōu)選地在其頂部比在其底部寬 1%-10%，以便于溝槽填充工藝。因此，臺面11具有帶有相對于外延 層5的第一主表面保持的預(yù)定傾斜的側(cè)壁表面。在第二溝槽形成工藝 之后，利用本領(lǐng)域中已知的技術(shù)將第二掩模52去除。
如果需要的話，可以使用一種或多種下述工藝步驟來將半導(dǎo)體襯 底和/或半導(dǎo)體層和/或溝槽9、 17的表面平滑化
(i) 可以使用各向同性等離子刻蝕來從溝槽表面去除硅的薄層 (典型地，100-1000埃(A))。
(ii) 可以在溝槽的表面上生長犧牲氧化物層，并然后利用刻蝕， 諸如緩沖的氧化刻蝕或者稀釋的氫氟(HF)酸刻蝕，將其去除。
使用這些技術(shù)中的任何一種或全部，可以產(chǎn)生具有圓角的平滑溝 槽表面，同時去除殘留應(yīng)力及不希望的雜質(zhì)。然后，在期望具有垂直 側(cè)壁和方形角部的情況下，使用各向異性刻蝕工藝而不使用各向同性 刻蝕工藝。與各向同性刻蝕相反，各向異性刻蝕通常意味著在被刻蝕 的材料中在不同方向上具有不同刻蝕速率。
如圖6中所示，利用氧化物材料來填充通過圖5中所示的第二掩 模和刻蝕步驟而分別在有源區(qū)和終端區(qū)兩者中生成的溝槽9、 17，以在 有源區(qū)中生成氧化物柱14和在終端區(qū)中生成相對厚且寬的氧化物區(qū)域 12 (見，例如圖ll頂正視圖)。氧化物區(qū)域12的總的寬度是在20-60 微米(;mi)的量級上。在該氧化物上淀積例如氮化硅的介質(zhì)薄層10， 以減少或消除任何翹曲問題。
然后，將圖6的部分形成的半導(dǎo)體器件的表面平坦化，并且圖7 中示出了所得到的部分形成的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。圖8是在掩模和刻蝕 步驟通將過類似上述的工藝將淀積在溝槽9中的氧化物14去除之后，所得到的部分形成的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)。
圖9示出了從第一預(yù)定角度$ (即，第一預(yù)定注入角度$)在圖9 的結(jié)構(gòu)中的離子注入。第一預(yù)定注入角度$由溝槽9的寬度A3和深度
B3決定(即，A3/B3=注入角度$的正切)，其典型地距垂直線約為2。 至12°。該注入是以角度$進行的，使得每一溝槽9的底部不被注入。 避免溝槽9的底部的注入，使得不會發(fā)生注入劑向周圍區(qū)域的擴散。 該注入以大約30-200千電子伏(KeV)的能級、以范圍從大約1E13 至1E14cn^的劑量進行。因此，在一個溝槽9的側(cè)壁表面處的該多個 溝槽9的相鄰的一對上，以第一預(yù)定注入角度》將第一導(dǎo)電類型的摻 雜劑注入在該多個臺面11預(yù)先選擇的區(qū)域的至少一個器件臺面11和 多個溝槽9中，以在這一個溝槽9的側(cè)壁表面上形成具有比重慘雜區(qū) 域3低的摻雜濃度的第一導(dǎo)電類型的第一摻雜區(qū)域。該步驟開始在有 源區(qū)中沿器件臺面11的深度方向生成p-n結(jié)的工藝。
圖10示出了從第二預(yù)定角度$，(即，第二預(yù)定注入角度$')在 圖9的結(jié)構(gòu)中的離子注入。第二預(yù)定注入角度$'也由溝槽9的寬度A3 和深度B3決定(即，-(A3/B3)=注入角度$，的正切)，其典型地距垂 直線-2°至-12°。該注入是以角度》'進行的，使得每一溝槽9的底部不 被注入。應(yīng)當(dāng)注意，第一預(yù)定注入角度$和第二預(yù)定角度^可以為大 約相同的幅度，或者可以是不同的。避免溝槽9的底部的注入，使得 不會發(fā)生注入劑向周圍區(qū)域擴散。該注入以大約30-200 KeV的能級、 以范圍從大約1E13至1E14 crr^的劑量進行。因此，在與注入有第一 導(dǎo)電類型的摻雜劑的側(cè)壁相對的該至少一個器件臺面11的側(cè)壁表面 上，以第二預(yù)定注入角度$'將第二導(dǎo)電類型的摻雜劑注入該多個臺面 11的預(yù)先選擇的區(qū)域的至少一個器件臺面11和多個溝槽9中，以在與 注入有第一導(dǎo)電類型摻雜劑的側(cè)壁相對的側(cè)壁表面上提供第二導(dǎo)電類 型的第二摻雜區(qū)域，以形成沿該多個溝槽9中的至少一個的深度方向 定位的第一和第二摻雜區(qū)域的p-n結(jié)，以及提供有源區(qū)的未摻雜外側(cè)' 壁。該注入完成了在有源區(qū)中沿器件臺面11的深度方向生成p-n結(jié)的工藝。
該慘雜是通過下列之一進行的離子注入、固體擴散、液體擴散、
旋涂(spin-on)淀積、等離子摻雜、汽相摻雜、激光摻雜等等。用硼B(yǎng) 摻雜導(dǎo)致更多的p型的區(qū)域，用磷P摻雜導(dǎo)致更多的n型的區(qū)域，而 用砷Ar摻雜導(dǎo)致更多的n型的區(qū)域。根據(jù)襯底的材料和期望的摻雜深 度，也可以使用其他摻雜劑，例如銻(Sb)、鉍(Bi)、鋁(Al)、 銦(In)、鎵(Ga)等。優(yōu)選的，該摻雜通過離子注入進行。
注入之后，可以進行在直至1200攝氏度的溫度下的驅(qū)入(drive in) 步驟，直至12個小時，使得將器件臺面11轉(zhuǎn)變成p-n柱13。應(yīng)當(dāng)認(rèn) 識到，選擇該溫度和時間以足以驅(qū)入所述的注入的摻雜劑。但是，如 上所述，用來進行離子注入的能級可以足夠高使得足以驅(qū)入摻雜劑， 這并不脫離本發(fā)明的范圍。
圖11是通過該工藝生成的部分形成的半導(dǎo)體器件的頂正視圖，其 示出了有源區(qū)中分開n-p柱13的溝槽9以及終端區(qū)中的寬的氧化物區(qū) 域12。圖11示出了該部分形成的半導(dǎo)體器件的許多種可能的頂正視圖 中的一種。圖ll示出了條形設(shè)計(即，以行和列的n-p柱13)，而不 是多邊形單元布局，但是這些實施例并不排除多邊形單元結(jié)構(gòu)。也預(yù) 期柱13和溝槽9的許多其他幾何布置，而不脫離本發(fā)明的范圍。柱13 并不限于n-p，且可以是n-p-n、 p-n-p、 n-pp-n、 p-rm-p等，這也不脫離 本發(fā)明的范圍。
可以使用任何的氧化物工藝來用二氧化硅填充溝槽9 (圖12)。 于是該n-p柱13被二氧化硅21所圍繞。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，溝槽9的填 充可能導(dǎo)致器件翹曲。通過在該氧化物上淀積例如氮化硅(如，SixNy) 的薄介質(zhì)層，可以降低或消除該翹曲問題。圖12示出了在已經(jīng)以氧化 物21填充有源區(qū)中的溝槽9、已經(jīng)在氧化物21上淀積了例如氮化硅的 介質(zhì)薄層192、并且己經(jīng)將該部分形成的半導(dǎo)體器件的表面平坦化之后，圖IO的部分形成的半導(dǎo)體器件。
圖13-16示出在如上生成的結(jié)構(gòu)上形成超結(jié)器件的工藝。圖13示
出已經(jīng)注入了 p+摻雜區(qū)域22。在圖14中示出了在p+摻雜區(qū)域22中形 成的n+摻雜區(qū)域20。 N+區(qū)域20將作為超結(jié)器件的源極區(qū)域。圖15示 出了淀積了柵極介質(zhì)24，以及淀積在柵極介質(zhì)24上的柵極導(dǎo)體26。 圖16示出了柵極導(dǎo)體26已經(jīng)被覆蓋以另一氧化物層24。因此，圖16 示出了利用本領(lǐng)域中公知的方法在圖12的部分形成的半導(dǎo)體器件上形 成超結(jié)器件。現(xiàn)在可以通過添加接觸和鈍化層來完成超結(jié)器件。
可以利用以下方法中的一種來將鈍化材料施加到第一或第二主表 面熱生長、低壓(LP)化學(xué)汽相淀積(CVD)、等離子增強化學(xué)汽 相淀積(PECVD)、大氣壓化學(xué)汽相淀積(APCVD)、旋涂玻璃 (spun-on-glass， SOG)、玻璃燒結(jié)、淀積、直接應(yīng)用及其組合。鈍化 材料可以是氧化物、氮化物、玻璃和摻雜/未摻雜的多晶硅中的一種。
在該結(jié)構(gòu)上架構(gòu)或形成的器件的性能，與常規(guī)半導(dǎo)體晶體管器件 相比，具有增強雪崩擊穿電壓(Vb)特性。利用公知的步驟，可以在 有源區(qū)上進行常規(guī)的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)器件 的制造。通過在有選擇地注入第二導(dǎo)電類型的有源區(qū)之后有選擇地注 入第一導(dǎo)電類型的區(qū)域，以另外的步驟完成該器件。還形成到前表面
上的區(qū)域以及到背表面的接觸，并可以淀積以及構(gòu)圖鈍化層來完成器 件制造工序。
在替換的實施例中，如圖17-19中所示，在終端區(qū)中形成相對寬 的溝槽30。該相對寬的溝槽30大約20-60 ;ttm寬。圖18示出了如上面 參考圖9-10所述的可以進行離子注入。然后，以氧化物將溝槽30完全 再填充，來形成寬的氧化物區(qū)域12，如圖19所示。該寬的氧化物區(qū)域 12大約20-60 Atm寬。在另一替換實施例中，以圖5開始，僅在第一主表面中形成溝槽
9和17，從而分別限定臺面11和8。終端區(qū)中的臺面8具有大于1.0 至1.5微米(pm)的寬度，而有源區(qū)中的臺面11具有大約4.0至5.0 Mm
的寬度。該方法進一步包括在將摻雜劑注入到有源區(qū)中的臺面11的
側(cè)壁之前，在該多個溝槽9和17以及多個臺面8和11 (圖5)的露出 的表面上形成淺層的氧化物層。將該多個溝槽9和17氧化直至氧化基 本消耗了終端區(qū)中每一大約l.O至1.5/mi臺面8。終端區(qū)中剩余的溝槽 17應(yīng)當(dāng)被該氧化工藝填充，從而在與有源區(qū)相鄰的終端區(qū)中產(chǎn)生寬的 氧化物區(qū)域12，并填充有源區(qū)中剩余溝槽9。該寬的氧化物區(qū)域12近 乎20-60 /mi寬。最終，將該部分形成的半導(dǎo)體器件的表面平坦化，并 在其上形成超結(jié)器件。
在圖20-22中所示的另一替換實施例中，將絕緣體上硅(SOI)或 簡單地將厚氧化物晶片40接合到襯底3。該退火/接合工藝可以包括在 退火爐中將襯底3和晶片40加熱若干分鐘或小時。例如，可以在 800-1200°C下將層疊的襯底3和晶片40置于退火爐中數(shù)分鐘至數(shù)小 時，以使這些材料充分接合。該退火工藝可以在例如氮氣的惰性氣氛 中進行，或者在例如純氧、氧/氮混合氣、水汽等的氧化氣氛中進行。 在"濕法"退火中，即，當(dāng)水汽氣氛時，典型地在S00。C之上利用氧 氣和氫氣的混合氣產(chǎn)生水汽。例如，在SOI晶片的情況下，通過例如 CMP的工藝將厚氧化物晶片40的厚氧化物12之上的任何硅部分去除。 利用上述技術(shù)將一部分的厚氧化物晶片40去除，以用于生成有源區(qū)。 如圖21中所示，在襯底3和剩余的氧化物晶片40上生長厚外延層5。 圖22示出將該部分形成的半導(dǎo)體器件平坦化，留下終端區(qū)中的寬氧化 物區(qū)域12以及有源區(qū)中的外延區(qū)域5，其可以被刻蝕、注入和再填充， 以生成如上所述的n-p柱13等。
通過在終端區(qū)中提供相對寬的氧化物區(qū)域12，增強了在有源區(qū)中 形成的高壓器件的反向電壓阻擋性能。從上述內(nèi)容可以看出，本發(fā)明針對具有用于增強器件反向阻擋能 力的氧化物區(qū)域的高壓半導(dǎo)體器件。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以對 上述實施例進行修改而不脫離本發(fā)明的寬泛的發(fā)明構(gòu)思。因此，應(yīng)當(dāng) 理解，本發(fā)明并不限于在此公開的特定實施例，而是意圖覆蓋在本發(fā) 明精神范圍內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1. 一種制造具有有源區(qū)和圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)的半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，而在第一主表面上具有第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)；在終端區(qū)中形成第一多個溝槽和第一多個臺面，該第一多個溝槽的每一溝槽從第一主表面向該重?fù)诫s區(qū)域延伸至第一深度位置；以電介質(zhì)材料填充在有源區(qū)外部且與有源區(qū)相鄰的終端區(qū)中的該第一多個溝槽；在終端區(qū)中形成第二多個溝槽，該第二多個溝槽的每一溝槽從第一主表面向重?fù)诫s區(qū)域延伸至第二深度位置；以及以電介質(zhì)材料填充該第二多個溝槽。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括在有源區(qū)中形成第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的柱，該第二導(dǎo)電 類型與第一導(dǎo)電類型相反，該柱從第一主表面向重?fù)诫s區(qū)域延伸至第 三深度位置。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，進一步包括-以第一導(dǎo)電類型的摻雜劑對接近第一主表面的柱的至少一部分進 行注入。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，由該第一和第二多個溝槽所 限定的區(qū)域的寬度近似在20-60微米。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該電介質(zhì)材料是氧化物。
6. —種通過權(quán)利要求1的方法所形成的半導(dǎo)體器件。
7. —種制造具有有源區(qū)以及圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)的半導(dǎo)體器 件的方法，該方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體 襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域，而在第一主表 面上具有第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)域；在終端區(qū)中形成溝槽，該溝槽從第一主表面向該重?fù)诫s區(qū)域延伸 至第一深度位置，該溝槽大于20微米寬；以及 以氧化物材料填充終端區(qū)中的溝槽。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，進一步包括-在終端區(qū)中形成溝槽之前，在有源區(qū)中形成第一導(dǎo)電類型和第二 導(dǎo)電類型的柱，該第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反，該柱從第一主 表面向重?fù)诫s區(qū)域延伸至第三深度位置。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，進一步包括以第一導(dǎo)電類型的摻雜劑對接近第一主表面的柱的至少一部分進 行注入。
10. —種通過權(quán)利要求7的方法所形成的半導(dǎo)體器件。
11. 一種制造具有有源區(qū)和圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)的半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體 襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域，而在第一主表面上具有第一導(dǎo)電類型的輕摻雜區(qū)域；在終端區(qū)中形成多個溝槽和多個臺面，該多個溝槽的每一溝槽從第一主表面向該重?fù)诫s區(qū)域延伸至第一深度位置；將終端區(qū)中的該多個臺面氧化，直至該多個臺面被充分轉(zhuǎn)換成氧 化物材料；以及以氧化物填充終端區(qū)中的該多個溝槽。
12. 如權(quán)利要求11所述的方法，進一步包括在有源區(qū)中形成第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的柱，該第二導(dǎo)電 類型與第一導(dǎo)電類型相反，該柱從第一主表面向重?fù)诫s區(qū)域延伸至第 三深度位置。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，進一步包括以第一導(dǎo)電類型的摻雜劑對接近第一主表面的柱的至少一部分進 行注入。
14. 如權(quán)利要求ll所述的方法，其中由該多個轉(zhuǎn)換的臺面和多個填充的溝槽所限定的區(qū)域的寬度近似在20-60微米。
15. 如權(quán)利要求ll所述的方法，進一步包括 在有源區(qū)上形成超結(jié)器件。
16. —種通過權(quán)利要求11的方法所形成的半導(dǎo)體器件。
17. —種制造具有有源區(qū)和圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)的半導(dǎo)體器件 的方法，該方法包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底在第二主表面上具有第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)域；提供具有彼此相反的第一和第二主表面的氧化物襯底；對該氧化物襯底的第二主表面進行接合/退火至該半導(dǎo)體襯底的 第一主表面；在鄰近有源區(qū)的氧化物襯底中形成溝槽，該溝槽從氧化物襯底的 第一主表面向半導(dǎo)體襯底的第一主表面延伸；以及 以外延層填充該溝槽。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，進一步包括在鄰近有源區(qū)的多晶硅中形成第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型的 柱，該第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型相反。
19. 如權(quán)利要求19所述的方法，進一步包括以第一導(dǎo)電類型的摻雜劑對接近第一主表面的柱的至少一部分進 行注入，該柱的被注入部分形成柵極區(qū)域。
20. —種通過權(quán)利要求17的方法所形成的半導(dǎo)體器件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造具有有源區(qū)和終端區(qū)的半導(dǎo)體器件的方法，其包括提供具有彼此相反的第一和第二主表面的半導(dǎo)體襯底。該半導(dǎo)體襯底具有有源區(qū)和圍繞該有源區(qū)的終端區(qū)。將第一主表面氧化。在終端區(qū)中形成第一多個溝槽和第一多個臺面。以電介質(zhì)材料填充終端區(qū)中的該第一多個溝槽。在終端區(qū)中的第二多個溝槽。以電介質(zhì)材料填充該第二多個溝槽。
文檔編號H01L21/76GK101421836SQ200580048259
公開日2009年4月29日 申請日期2005年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月27日
發(fā)明者布賴恩·D·普拉特, 石甫淵 申請人:三維半導(dǎo)體公司