形成具有包括絕緣區(qū)的終止區(qū)的電子裝置的工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及電子裝置和形成電子裝置的工藝，且更特定地講，涉及具有包括絕緣區(qū)的終止區(qū)的電子裝置及其形成工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]一種設(shè)計用于高壓應(yīng)用的電子裝置包括電子組件區(qū)和終止區(qū)。電子組件區(qū)可包括晶體管、電阻器、電容器、二極管等。終止區(qū)用來消耗高壓使得電子組件區(qū)的部分不處于這種高壓下。在封裝操作期間，模制化合物可形成在終止區(qū)上。移動離子可從模制化合物迀移到終止區(qū)內(nèi)的外延硅層中。移動離子會負(fù)面影響電子組件區(qū)內(nèi)的晶體管的漏極源極擊穿電壓(BVdss)。
[0003]場板可放置在外延硅層的一部分上來保護(hù)這個層不受移動離子影響。場板因厚氧化層而與外延硅層分開，該厚氧化層可沉積在外延硅層上。解決所述問題的另一種嘗試是穿過外延硅層的全部或至少多于50%的厚度形成溝槽，且接著用氧化物填充溝槽。對于被設(shè)計成在至少500V的電壓下操作的電子裝置來說，這種替代方案引入了顯著的工藝復(fù)雜性，這會負(fù)面影響產(chǎn)量。
【附圖說明】
[0004]實施方案通過舉例來進(jìn)行說明且不受限于附圖。
[0005]圖1包括工件的一部分的截面圖的圖示，所述工件包括埋置導(dǎo)電區(qū)和半導(dǎo)體層。
[0006]圖2包括在形成終止摻雜區(qū)、主體區(qū)和連結(jié)區(qū)之后圖1的工件的截面圖的圖示。
[0007]圖3包括在圖案化半導(dǎo)體層以形成溝槽之后圖2的工件的截面圖的圖示。
[0008]圖4包括在形成絕緣層和導(dǎo)電層之后圖3的工件的截面圖的圖示。
[0009]圖5包括在形成柵極介電層和柵電極之后圖4的工件的截面圖的圖示。
[0010]圖6包括在形成從溝槽移除柵電極層的剩余部分且圖案化絕緣層以通過絕緣層界定開口之后圖5的工件的截面圖的圖示。
[0011]圖7包括在圖案化半導(dǎo)體層以界定從主表面朝向埋置導(dǎo)電區(qū)延伸的溝槽之后圖6的工件的截面圖的圖示。
[0012]圖8包括在溝槽內(nèi)形成摻雜區(qū)之后圖7的工件的截面圖的圖示。
[0013]圖9包括在形成絕緣層使得絕緣柱包括含空隙的緩沖區(qū)之后圖8的工件的截面圖的圖示。
[0014]圖10包括在平面化絕緣層之后圖9的工件的截面圖的圖示。
[0015]圖11包括在形成圖案化平面絕緣層以界定開口和摻雜接觸區(qū)之后圖10的工件的截面圖的圖示。
[0016]圖12包括在形成互連件之后圖11的工件的截面圖的圖示。
[0017]圖13包括在形成大致完整的電子裝置之后圖12的工件的截面圖的圖示。
[0018]圖14包括根據(jù)替代實施方案的工件的一部分的截面圖的圖不，所述工件包括在終止區(qū)內(nèi)的半導(dǎo)體層中不同深度的絕緣區(qū)。
[0019]圖15包括在使用根據(jù)替代實施方案的側(cè)壁掩膜隔離技術(shù)形成結(jié)構(gòu)之后工件的一部分的截面圖圖不。
[0020]圖16包括在氧化半導(dǎo)體層的暴露部分且移除襯墊和抗氧化層之后圖15的工件的截面圖的圖示。
[0021]圖17包括在形成溝槽、柵極介電層和柵電極之后圖6的工件的截面圖的圖示。
[0022]熟練的技術(shù)人員了解附圖中的元件是出于簡易和清晰性進(jìn)行的說明，且不需要按比例進(jìn)行繪制。例如，附圖中的元件中的一些的尺寸相對于其它元件可能被放大以幫助提高對本發(fā)明實施方案的理解。
【具體實施方式】
[0023]結(jié)合附圖提供下列描述有助于理解本文公開的教導(dǎo)。下文討論將集中在教導(dǎo)內(nèi)容的具體執(zhí)行方式和實施方案。提供這種焦點有助于描述教導(dǎo)內(nèi)容，并且不應(yīng)被解釋為限制本教導(dǎo)內(nèi)容的范圍或適用性。然而，可以基于本申請中公開的教導(dǎo)使用其它實施方案。
[0024]術(shù)語"正常操作"和"正常操作狀態(tài)"是指電子組件或裝置被設(shè)計來操作的條件?？蓮臄?shù)據(jù)表或者與電壓、電流、電容、電阻或其它電參數(shù)相關(guān)的其它信息獲得所述條件。因此，正常操作不包括超出其設(shè)計極限來操作電子組件或裝置。
[0025]術(shù)語“功率晶體管”意指被設(shè)計成當(dāng)晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)時晶體管的源極與漏極之間的差維持在至少500V的情況下正常操作的晶體管。例如，當(dāng)晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)時，源極與漏極之間可維持500V而不會發(fā)生結(jié)點擊穿或其它非期望的狀況。
[0026]術(shù)語“包括(comprises)”、“包括(comprising) ”、“包括(includes) ”、“包括(including) ”、“具有(has) ”、“具有(having) ”或其任何其它變體旨在涵蓋非排它性的包括。例如，包括特征列表的方法、制品或裝置不一定僅受限于這些特征而是可包括未明確列出或這種方法、制品或裝置固有的其它特征。另外，除非明確地相反說明，否則“或者”是指包括性的或而不是排它性的或。例如，條件A或條件B由下列各項中的任何一個滿足:A為真(或存在)并且B為假(或不存在)、A為假(或不存在)并且B為真(或存在)以及A和B都為真(或存在)。
[0027]此外，使用"一(a)"或"一(an)"用于描述本文所述的元件和組件。這樣做僅僅是為了方便且給出本發(fā)明范圍的一般意義。這個描述應(yīng)理解為包括一個、至少一個或單數(shù)，也包括復(fù)數(shù)，或反之亦然，除非明確另有所指。例如，當(dāng)本文中描述單個項目時，一個以上的項目可用于代替單個項目。類似地，在本文描述一個以上的項目的地方，單個項目可代替所述一個以上的項目。
[0028]族號對應(yīng)于基于日期標(biāo)于2011年I月21日版本的的IUPAC元素周期表的元素周期表內(nèi)的列。
[0029]除非另有限定，否則本文使用的全部技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的意義相同的意義。材料、方法和實例僅是說明性的而并非旨在限制。在本文未描述的范圍中，關(guān)于具體材料和處理動作的許多細(xì)節(jié)是常規(guī)的且可參見半導(dǎo)體和電子技術(shù)內(nèi)的教科書和其它資源。
[0030]一種電子裝置可包括電子組件和鄰近于電子組件區(qū)的終止區(qū)。在實施方案中，終止區(qū)可包括基板、具有厚度的半導(dǎo)體層、主表面和相對表面。半導(dǎo)體層可上覆基板，其中比起主表面，基板更接近相對表面。終止區(qū)還可包括延伸到半導(dǎo)體層中一定深度的絕緣區(qū)，其中所述深度小于半導(dǎo)體層的厚度的50%。終止區(qū)仍可進(jìn)一步包括上覆半導(dǎo)體層和絕緣區(qū)的場電極。
[0031]在另一實施方案中，終止區(qū)可包括基板、具有厚度的半導(dǎo)體層、主表面和相對表面，其中半導(dǎo)體層上覆基板，且比起主表面，基板更接近相對表面。終止區(qū)還可包括延伸到半導(dǎo)體層中第一深度的第一絕緣區(qū)，以及延伸到半導(dǎo)體層中第二深度的第二絕緣區(qū)，其中第二深度小于第一深度。終止區(qū)仍可進(jìn)一步包括上覆半導(dǎo)體層、第一絕緣區(qū)和第二絕緣區(qū)的場電極。
[0032]如下文更詳細(xì)地描述，與常規(guī)電子裝置中使用的終止區(qū)比較，終止區(qū)具有結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)允許終止區(qū)所占的面積減小達(dá)50%?？商娲?，所述結(jié)構(gòu)允許當(dāng)面積保持與常規(guī)電子裝置中相同時，使用更大電壓。此外，與在半導(dǎo)體層的主表面上使用厚絕緣層比較，絕緣區(qū)可形成在溝槽內(nèi)以幫助使電子裝置保持更平面。
[0033]在另一方面，一種形成電子裝置的工藝可包括提供基板和上覆基板的半導(dǎo)體層，其中半導(dǎo)體層具有主表面和相對表面，其中比起主表面，基板更接近相對表面。工藝還可包括移除半導(dǎo)體層的部分以同時形成第一溝槽和第二溝槽，其中第一溝槽位于電子裝置的終止區(qū)內(nèi)，且第二溝槽位于電子裝置的電子組件區(qū)內(nèi)。工藝還可包括:在第一溝槽和第二溝槽內(nèi)形成柵極介電層；在柵極介電層上形成柵電極層；從第一溝槽和第一和第二溝槽外部的半導(dǎo)體層上移除柵電極層的部分，其中柵電極形成在第二溝槽內(nèi)。工藝仍可進(jìn)一步包括形成第一絕緣層來填充第一溝槽的剩余部分以在終止區(qū)內(nèi)形成第一絕緣區(qū)，以及在第一絕緣區(qū)上形成場電極。形成終止區(qū)的工藝正適于與在電子組件區(qū)內(nèi)的形成晶體管結(jié)構(gòu)整合。結(jié)合本文描述的示例性非限制性實施方案能更好地理解電子裝置和形成所述裝置的工藝。
[0034]圖1包括工件的一部分的截面圖的圖不，所述工件包括埋置導(dǎo)電區(qū)102和半導(dǎo)體層104。埋置導(dǎo)電區(qū)102可包括14族元素(即，碳、硅、鍺或其任何組合)且可以是重η型或P型摻雜的。為了本說明書的目的，重?fù)诫s意指至少IxlO19原子/cm 3的峰值摻雜濃度，且輕摻雜意指小于IxlO19原子/cm 3的峰值摻雜濃度。埋置導(dǎo)電區(qū)102可以是重?fù)诫s基板(例如，重η型摻雜的晶片)的一部分或可以是布置在相反導(dǎo)電類型的基板上或布置在基板與埋置導(dǎo)電區(qū)102之間的埋置絕緣層(未圖示)上的埋置摻雜層。在實施方案中，埋置導(dǎo)電區(qū)102是用?型摻雜劑(諸如磷、砷、銻或其任何組合)重?fù)诫s的。在特定實施方案中，如果埋置導(dǎo)電區(qū)102保持低擴散，那么埋置導(dǎo)電區(qū)102包括砷或銻，且在特定實施方案中，埋置導(dǎo)電區(qū)102包括銻(與砷相比)以在隨后形成的半導(dǎo)體層的形成期間降低自動摻雜的級別。埋置導(dǎo)電區(qū)102將用來使晶體管結(jié)構(gòu)的漏極電連接到電子裝置的漏極端子。
[0035]半導(dǎo)體層104布置在埋置導(dǎo)電區(qū)102上且具有主表面105 (其中形成晶體管和其它電子組件(未圖示))和相對表面106，其中比起主表面105，基板更接近相對表面106。半導(dǎo)體層104可包括緩沖層1042和輕摻雜層1044。緩沖層1042和輕摻雜層1044中的每一個可包括14族元素和關(guān)于埋置導(dǎo)電區(qū)102描述的任何摻雜劑。在實施方案中，埋置導(dǎo)電區(qū)102是重η型摻雜的，且緩沖層1042可具有摻雜劑濃度，所述摻雜劑濃度介于埋置導(dǎo)電區(qū)102的摻雜劑濃度與輕摻雜層1044的摻雜劑濃度之間。在特定實施方案中，層1042和1044中的每一個可通過具有適當(dāng)摻雜劑濃度的外延生長硅層來形成。
[0036]半導(dǎo)體層104的厚度可取決于至少部分形成在半導(dǎo)體層104內(nèi)的晶體管結(jié)構(gòu)的漏極源極擊穿電壓BVdss。在實施方案中，晶體管結(jié)構(gòu)具有至少500V的BVdss,且半導(dǎo)體層104的厚度至少是35微米，且在另一實施方案中，晶體管結(jié)構(gòu)具有至少700V的BVdss，且半導(dǎo)體層104的厚度至少