本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，還涉及一種集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法。

背景技術(shù)：

1、bcd(bipolar-cmos-dmos)技術(shù)是一種單片集成工藝技術(shù)，能夠在同一芯片上制作bipolar(雙極晶體管)、cmos(金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)和dmos器件(雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)。通過(guò)該工藝制備的器件綜合了雙極器件高跨導(dǎo)、強(qiáng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和cmos集成度高、低功耗的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)dmos可以承載更大的電壓，并且在開關(guān)模式下工作功耗極低，不需要昂貴的封裝和冷卻系統(tǒng)就可以將大功率傳遞給負(fù)載。這種技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在汽車電子、電源管理、燈光照明和射頻通信等領(lǐng)域。其中，負(fù)責(zé)功率部分的dmos是這類電路的核心，因?yàn)樾枰休d相對(duì)較大的電流電壓，往往面積會(huì)占據(jù)整個(gè)面積的30％-90％，是整個(gè)集成電路的關(guān)鍵。

2、在示例性的bcd工藝中，dmos使用的是橫向溝道的ldmos(橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)管)。對(duì)于ldmos而言，需要漂移區(qū)承擔(dān)耐壓，因此對(duì)于耐壓需求較高的器件，漂移區(qū)需要足夠長(zhǎng)以承擔(dān)耐壓，器件的尺寸較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法。

2、一種集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：襯底，具有第一導(dǎo)電類型；掩埋介質(zhì)區(qū)，設(shè)于所述襯底上；第一導(dǎo)電類型區(qū)，設(shè)于所述襯底上無(wú)所述掩埋介質(zhì)區(qū)的區(qū)域；第二導(dǎo)電類型區(qū)，設(shè)于所述掩埋介質(zhì)區(qū)上，所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型是相反的導(dǎo)電類型；第一器件主體，設(shè)于所述掩埋介質(zhì)區(qū)上；縱向器件主體，包括第一阱區(qū)、第一源極區(qū)、第一漏極區(qū)以及第一柵極，所述第一阱區(qū)具有第二導(dǎo)電類型，設(shè)于所述第一導(dǎo)電類型區(qū)中，所述第一源極區(qū)設(shè)于所述第一阱區(qū)中，所述第一漏極區(qū)設(shè)于所述襯底的底部；隔離結(jié)構(gòu)，包括第一絕緣隔離部和耗盡區(qū)，所述耗盡區(qū)位于所述第二導(dǎo)電類型區(qū)與第一導(dǎo)電類型區(qū)之間，所述第一絕緣隔離部的底部到達(dá)所述掩埋介質(zhì)區(qū)，所述耗盡區(qū)和第一導(dǎo)電類型區(qū)之間被所述第一絕緣隔離部隔開，所述耗盡區(qū)位于所述第一絕緣隔離部與第二導(dǎo)電類型區(qū)之間，所述耗盡區(qū)具有第二導(dǎo)電類型。

3、上述集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，集成了面積相對(duì)較小的縱向器件(作為參考，vdmos的面積比ldmos更小)，因此能夠獲得更高功率密度的器件。第一器件和縱向器件之間的隔離結(jié)構(gòu)采用第二導(dǎo)電類型的耗盡區(qū)與第一絕緣隔離部配合的結(jié)構(gòu)，第二導(dǎo)電類型的耗盡區(qū)能夠優(yōu)化縱向器件的電場(chǎng)，從而能夠使該耗盡區(qū)的面積減小，縮小芯片面積。

4、在其中一個(gè)實(shí)施例中，縱向器件的耐壓大于第一器件的耐壓。

5、在其中一個(gè)實(shí)施例中，縱向器件是高壓器件，第一器件是低壓器件。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)還包括第二絕緣隔離部，所述耗盡區(qū)位于所述第一絕緣隔離部和第二絕緣隔離部之間，所述第二絕緣隔離部的底部到達(dá)所述掩埋介質(zhì)區(qū)。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一絕緣隔離部靠近所述第一導(dǎo)電類型區(qū)設(shè)置，所述第二絕緣隔離部靠近所述第二導(dǎo)電類型區(qū)設(shè)置。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述縱向器件是vdmos器件，所述第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型，所述第一漏極區(qū)的摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一器件主體是cmos器件的主體，所述第一器件主體包括：cmos阱區(qū)，具有第二導(dǎo)電類型，設(shè)于所述掩埋介質(zhì)區(qū)的上方；cmos源極區(qū)，具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)于所述cmos阱區(qū)中；cmos漏極區(qū)，具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)于所述cmos阱區(qū)中；cmos柵極，設(shè)于所述cmos源極區(qū)和cmos漏極區(qū)之間的cmos阱區(qū)上。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述cmos源極區(qū)、cmos漏極區(qū)及第一源極區(qū)位于所述soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的同一水平面。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二絕緣隔離部為閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)，在橫向上將所述第二導(dǎo)電類型區(qū)包圍。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型為n型，第二導(dǎo)電類型為p型。

13、一種集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，包括：獲取晶圓，所述晶圓包括襯底、所述襯底上的掩埋介質(zhì)區(qū)及所述掩埋介質(zhì)區(qū)上的頂部半導(dǎo)體層；所述襯底具有第一導(dǎo)電類型，所述頂部半導(dǎo)體層具有第二導(dǎo)電類型，所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型是相反的導(dǎo)電類型；圖案化所述晶圓，將縱向器件區(qū)的頂部半導(dǎo)體層和掩埋介質(zhì)區(qū)去除從而將所述縱向器件區(qū)的襯底露出；在所述縱向器件區(qū)的側(cè)面形成第一絕緣隔離部；在所述縱向器件區(qū)外延形成第一導(dǎo)電類型區(qū)；通過(guò)cmos工藝在所述頂部半導(dǎo)體層形成cmos器件主體、在所述縱向器件區(qū)形成第一阱區(qū)和第一源極區(qū)；所述第一阱區(qū)形成于所述第一導(dǎo)電類型區(qū)中，所述第一阱區(qū)具有第二導(dǎo)電類型，所述第一源極區(qū)形成于所述第一阱區(qū)中；在所述頂部半導(dǎo)體層中，位于所述第一絕緣隔離部與所述cmos器件主體之間的部分作為耗盡區(qū)；在所述襯底的底部形成第一漏極區(qū)。

14、上述集成縱向器件的soi半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制造方法，能夠集成面積相對(duì)較小的縱向器件，從而獲得更高功率密度的器件。第二導(dǎo)電類型的耗盡區(qū)能夠優(yōu)化縱向器件的電場(chǎng)，從而能夠使該耗盡區(qū)的面積減小，縮小芯片面積。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖案化所述晶圓的步驟還包括形成隔離槽，所述隔離槽將所述頂部半導(dǎo)體層分隔為第一器件區(qū)和所述耗盡區(qū)，所述耗盡區(qū)位于所述隔離槽與所述第一絕緣隔離部之間；所述在所述縱向器件區(qū)的側(cè)面形成第一絕緣隔離部的步驟包括在所述晶圓的正面沉積絕緣介質(zhì)材料，從而使所述隔離槽被所述絕緣介質(zhì)材料填充形成第二絕緣隔離部，并在所述縱向器件區(qū)的側(cè)面形成所述第一絕緣隔離部；所述通過(guò)cmos工藝在所述頂部半導(dǎo)體層形成cmos器件主體，是在所述第一器件區(qū)形成cmos器件主體。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述獲取晶圓的步驟中，獲取的所述晶圓還包括所述頂部半導(dǎo)體層上的介質(zhì)層；所述在所述縱向器件區(qū)外延形成第一導(dǎo)電類型區(qū)的步驟之后、所述形成cmos器件主體之前，還包括去除所述介質(zhì)層的步驟。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述隔離槽的關(guān)鍵尺寸為0.8至2微米。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述通過(guò)cmos工藝在所述第一器件區(qū)形成cmos器件主體的步驟包括：通過(guò)cmos工藝形成cmos阱區(qū)、cmos源極區(qū)、cmos漏極區(qū)及cmos柵極；所述cmos阱區(qū)具有第二導(dǎo)電類型，且形成于所述掩埋介質(zhì)區(qū)的上方，所述cmos源極區(qū)和cmos漏極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型，且形成于所述cmos阱區(qū)中，所述cmos柵極形成于所述cmos源極區(qū)和cmos漏極區(qū)之間的cmos阱區(qū)上；所述第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型，所述第一漏極區(qū)的摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述圖案化所述晶圓，將縱向器件區(qū)的頂部半導(dǎo)體層和掩埋介質(zhì)區(qū)去除從而將所述縱向器件區(qū)的襯底露出，同時(shí)形成隔離槽，所述隔離槽將第一器件區(qū)與所述縱向器件區(qū)隔開，所述隔離槽與所述縱向器件區(qū)之間的頂部半導(dǎo)體層作為耗盡區(qū)的步驟中，所述將縱向器件區(qū)的頂部半導(dǎo)體層和掩埋介質(zhì)區(qū)去除和形成隔離槽是通過(guò)光刻和刻蝕形成，且所述縱向器件區(qū)和隔離槽的光刻和刻蝕是采用同一塊光刻版，在同一個(gè)刻蝕步驟中形成。

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述隔離槽中填充絕緣介質(zhì)材料的步驟包括在所述晶圓正面淀積所述絕緣介質(zhì)材料，所述淀積使所述縱向器件區(qū)的兩側(cè)形成第二絕緣隔離部。

21、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述縱向器件的耐壓大于cmos器件的耐壓。

22、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述縱向器件是vdmos器件，所述第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)具有第一導(dǎo)電類型，所述第一漏極區(qū)的摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度。

23、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二溝槽具有閉合環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

24、在其中一個(gè)實(shí)施例中，第一導(dǎo)電類型為n型，第二導(dǎo)電類型為p型。