專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的涉及一種具有高擊穿電壓的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前，高電壓半導(dǎo)體器件正廣泛地用于如通信、家用器具、顯示設(shè)備以 及汽車領(lǐng)域。這些應(yīng)用領(lǐng)域也正在逐步擴大。高電壓半導(dǎo)體器件使用高電壓 晶體管，在許多領(lǐng)域里，高電壓晶體管需要高擊穿電壓。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的實施例提供了具有高擊穿電壓的半導(dǎo)體器件及其制造 方法。
根據(jù)一實施例的半導(dǎo)體器件可包括在半導(dǎo)體襯底的第一導(dǎo)電型阱 中形成的同時彼此隔開的第二導(dǎo)電型漂移區(qū)；從所述漂移區(qū)突起的垂直 區(qū)；和在所述垂直區(qū)上形成的第二導(dǎo)電型源極/漏極區(qū)。
根據(jù)一實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法包括以下步驟通過向半導(dǎo) 體襯底中注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)形成阱；通過向所述阱中注入第二導(dǎo)電型 雜質(zhì)形成漂移區(qū)，所述漂移區(qū)彼此隔開；形成從所述漂移區(qū)突起的垂直 區(qū)；和通過向所述垂直區(qū)中注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)形成源極/漏極區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體器件包括從襯底突起的垂直區(qū)以及在 所述垂直區(qū)上形成的源極/漏極區(qū)。所述垂直區(qū)可延伸位于襯底表面上方 的漂移區(qū)的高度。
因此，對源極/漏極區(qū)施加的電流路徑可通過垂直區(qū)的高度延長。根 據(jù)一實施例的半導(dǎo)體器件可以在高電壓的情況下運行，并具有高擊穿電 壓。
此外，由于電流路徑在垂直方向延長，所以所述半導(dǎo)體器件在水平 方向的大小可等同于或小于傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件，同時提供等同于或高于傳
統(tǒng)半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。


圖1為示出根據(jù)本發(fā)明實施例的高電壓晶體管的橫截面圖。
圖2a至2h為示出根據(jù)本發(fā)明實施例的高電壓晶體管的制造方法的 橫截面圖。
具體實施例方式
以下，提供高電壓晶體管及其制造方法的實施例。
盡管以下實施例的描述中指出了元件的具體導(dǎo)電類型，但是本發(fā)明 實施例不限于此。例如，包括p型高電壓晶體管也在本發(fā)明公開內(nèi)容的 精神和范圍內(nèi)。
參照圖l，根據(jù)一實施例的高電壓晶體管包括柵極絕緣層420、柵 電極410、漂移區(qū)310、垂直區(qū)320、源極/漏極區(qū)600、間隔件430、硅 化物層800和保護層700。可在半導(dǎo)體襯底100上形成高電壓晶體管。
根據(jù)某些實施例，半導(dǎo)體襯底100可包括含有P型雜質(zhì)的P阱110 和含有N型雜質(zhì)的區(qū)120。
可在半導(dǎo)體襯底100中配置隔離層200。隔離層200使得在半導(dǎo)體襯 底100中形成的器件彼此隔離。在一實施例中，隔離層200可包括氧化 物?？赏ㄟ^例如淺溝槽隔離(STI)工藝或硅的局部氧化(LOCOS)工藝 形成隔離層200。
可在半導(dǎo)體襯底IOO上形成柵極絕緣層420。在一實施例中，柵極絕 緣層420可包括硅氧化物(例如Si02)。
可在柵極絕緣層420上形成柵電極410。在一實施例中，柵電極410 可包括多晶硅。
可在P阱110中形成漂移區(qū)310。具體地，可在與柵電極410的端部 對應(yīng)的襯底100的P阱110中形成漂移區(qū)310。兩個漂移區(qū)310可彼此隔 開預(yù)定距離(對應(yīng)于柵電極410的第一端部和第二端部)?？蓪⒕哂械?一濃度的N型雜質(zhì)注入漂移區(qū)310。
在兩個漂移區(qū)310之間的相應(yīng)空間形成溝道區(qū)。在襯底的溝道區(qū)上
配置柵極絕緣層420和柵電極410。
垂直區(qū)320從漂移區(qū)310突起。例如，垂直區(qū)320可配置在兩個漂 移區(qū)310的任一個上。在一實施例中，可通過外延工藝形成垂直區(qū)320。 可將具有第二濃度的N型雜質(zhì)注入垂直區(qū)320。
在某些實施例中，垂直區(qū)320的上表面可高于柵電極410。在另一個 實施例中，垂直區(qū)320的上表面可低于柵電極410。
在一實施例中，在垂直區(qū)320中的N型雜質(zhì)的第二濃度可等同于在 漂移區(qū)310中的N型雜質(zhì)的第一濃度。在另一個實施例中，第二濃度可 高于第一濃度?？蛇x擇性調(diào)節(jié)第一和第二濃度，以獲得具有期望特性的 高電壓晶體管。
可在柵電極410和垂直區(qū)320的側(cè)表面配置間隔件430。
可在各個垂直區(qū)320上形成源極/漏極區(qū)600。源極/漏極區(qū)600可包 括N型雜質(zhì)，其濃度高于第一和第二濃度。
當對源極/漏極區(qū)600施加電流時，電流路徑包括垂直區(qū)320。換句 話說，與沒有垂直區(qū)320的高電壓晶體管的電流路徑相比，電流路徑通 過垂直區(qū)320的高度而延長。
此外，與沒有垂直區(qū)320的高電壓晶體管的電流路徑相比，在源極/ 漏極區(qū)600和含有半導(dǎo)體襯底IOO的N型雜質(zhì)的區(qū)120之間的距離變長。
因此，即使對源極/漏極區(qū)600施加高電壓，也可正常運行根據(jù)本發(fā) 明實施例的高電壓晶體管。因此，本發(fā)明所述的高電壓晶體管的擊穿電 壓高于沒有垂直區(qū)320的高電壓晶體管的擊穿電壓。
此外，由于垂直區(qū)320從漂移區(qū)310突起，所以電流路徑在垂直方 向延長。因此，即使一實施例的高電壓晶體管具有等同于或大于傳統(tǒng)高 電壓晶體管的擊穿電壓，本發(fā)明實施例的高電壓晶體管在水平方向的大 小可等同于或小于傳統(tǒng)高電壓晶體管。
可在柵電極410的側(cè)表面和垂直區(qū)320的側(cè)表面配置間隔件430。間 隔件430隔離柵電極410和垂直區(qū)320的側(cè)表面。在一實施例中，間隔 件430可包括氮化物。
硅化物層800包括硅化物?？稍谠礃O/漏極區(qū)600和柵電極410上配 置硅化物層800。硅化物層800可通過在硅化物層800上配置的互連(未
示出)電連接源極/漏極區(qū)600和柵電極410。
保護層700可覆蓋包括間隔件430和漂移區(qū)310的襯底部分。在一 實施例中，保護層700可包括氧化物。保護層700可覆蓋間隔件430和 漂移區(qū)310，同時暴露硅化物層800的區(qū)域。
可配置在其上具有與另一個半導(dǎo)體器件電連接的互連的硅化物層
800。
將參照圖2a至2h描述根據(jù)一實施例的制造高電壓晶體管的方法。 參照圖2a，可在包括N型雜質(zhì)的半導(dǎo)體襯底100中形成溝槽。可在
溝槽中填充氧化物，以形成隔離層200。
之后，可在隔離層200定義的襯底100的區(qū)域中注入P型雜質(zhì)，以
形成P阱llO。由此，半導(dǎo)體襯底IOO可包括P阱IIO和含有N型雜質(zhì)
的區(qū)域。
可在P阱IIO的預(yù)定區(qū)域中注入具有第一濃度的N型雜質(zhì)，以形成 漂移區(qū)310。在P阱110中可形成兩個漂移區(qū)310，它們彼此隔開預(yù)定距 離。在漂移區(qū)310之間的區(qū)域可限定溝道區(qū)。
之后，通過熱氧化處理，可在半導(dǎo)體襯底100上形成氧化物層，以 及可在氧化物層上形成多晶硅層。可通過掩模工藝對氧化物層和多晶硅 層圖案化，以在溝道區(qū)上提供柵極絕緣層420和柵電極410。
在形成柵電極410之后，可在半導(dǎo)體襯底100上形成氮化物層430a， 以覆蓋柵電極410和漂移區(qū)310。
參照圖2b，可在氮化物層430a上形成光刻膠膜，以及通過包括曝光 和顯影工藝的光刻工藝(photo process)從光刻膠形成光刻膠圖案500。 光刻膠圖案500暴露與對應(yīng)漂移區(qū)310的氮化物層430a的部分。
參照圖2c，可通過使用光刻膠圖案500作為蝕刻掩模來蝕刻氮化物 層430a的暴露部分，以暴露漂移區(qū)310的部分。
參照圖2d,在蝕刻氮化物層430a之后，可在漂移區(qū)310的暴露部分 上形成外延層。在一實施例中，可通過氣相外延(VPE)工藝形成外延 層。在另一個實施例中，可通過例如分子束外延(MBE)工藝形成外延 層。根據(jù)本發(fā)明實施例，外延層的高度可形成為低于、等同于或高于柵 電極410的高度。
在形成外延層之后，可向外延層中注入具有第二濃度的N型雜質(zhì)，
以配置在漂移區(qū)310上形成的垂直區(qū)320。在一實施例中，第二濃度可等 同于第一濃度。在另一個實施例中，第二濃度可高于第一濃度。
參照圖2e，可向垂直區(qū)320中注入具有第三濃度的N型雜質(zhì)，從而 形成源極/漏極區(qū)600。第三濃度可高于第一和第二濃度。
參照圖2f，在形成源極/漏極區(qū)600之后，可通過灰化工藝去除光刻 膠500。
可通過各向異性蝕刻工藝(例如回蝕工藝)對氮化物層430a蝕刻， 以在柵電極410和垂直區(qū)320的側(cè)表面提供間隔件430。間隔件430可保 護柵電極410和垂直區(qū)320的側(cè)表面。
之后，可形成氧化物層700a，以覆蓋半導(dǎo)體襯底100。氧化物層700a 可覆蓋間隔件430、柵電極410、垂直區(qū)320和漂移區(qū)310。
參照圖2g，在形成氧化物層700a之后，可蝕刻氧化物層700a，從 而暴露部分源極/漏極區(qū)600和柵電極410，進而形成保護層700。保護層 700可在隨后的硅化物形成工藝期間保護間隔件430和漂移區(qū)310。
參照圖2h，在形成保護層700之后，可形成覆蓋半導(dǎo)體襯底100的 金屬層。金屬層可包括例如鎳(Ni)、鈦(Ti)、鉭(Ta)或鉑(Pt)。
在形成金屬層之后，可通過快速熱處理(RTP)在源極/漏極區(qū)600 和柵電極410的暴露部分上形成硅化物層800。在形成硅化物層800之后， 可通過洗滌液去除沒有經(jīng)過上述反應(yīng)的金屬層(例如，未反應(yīng)金屬)。
之后，可在硅化物層800上形成與硅化物層800電連接的互連。
在本說明書中對于"一個實施例"、"一實施例"、"示例性實施 例"等的任何引用表示結(jié)合該實施例所描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性包 括在本發(fā)明的至少一個實施例中。在說明書中各個位置中的這種短語的 出現(xiàn)不必都涉及相同的實施例。此外，當結(jié)合任意實施例描述特定特征、 結(jié)構(gòu)或特性時，對于本領(lǐng)域一個普通技術(shù)人員可以預(yù)料，可結(jié)合其它實 施例影響這種特征、結(jié)構(gòu)或特性。
盡管參照本發(fā)明多個示例性實施例描述了本發(fā)明的實施例，但是應(yīng) 該理解，由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所設(shè)計的各種其它修改和實施例也落于 本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更具體地，在本發(fā)明、附圖和所附權(quán)利要
求的范圍內(nèi)，可以對主要組成配置的組件部分和/或排列進行各種改變和 修改。除了在組成部分和/或排列的改變和修改之外，替代物的使用對于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也是清楚的。
權(quán)利要求
1. 一種半導(dǎo)體器件，其特征在于，該半導(dǎo)體器件包括位于半導(dǎo)體襯底的第一導(dǎo)電型阱中的第一第二導(dǎo)電型漂移區(qū)，其與第二第二導(dǎo)電型漂移區(qū)隔開；分別從所述第一第二導(dǎo)電型漂移區(qū)和所述第二第二導(dǎo)電型漂移區(qū)突起的垂直區(qū)；以及位于所述垂直區(qū)上的第二導(dǎo)電型源極/漏極區(qū)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體器件，還包括柵電極，其配置在 從所述第一第二導(dǎo)電型漂移區(qū)突起的垂直區(qū)和從所述第二第二導(dǎo)電型漂 移區(qū)突起的垂直區(qū)之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，還包括位于所述柵電極的 側(cè)表面和所述垂直區(qū)的側(cè)表面的間隔件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其中所述垂直區(qū)包括第二導(dǎo) 電型雜質(zhì)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中所述垂直區(qū)具有的第二 導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度高于所述漂移區(qū)的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中所述垂直區(qū)具有的第二 導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度實質(zhì)等同于所述漂移區(qū)的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其中所述垂直區(qū)包括外延 層，其生長在所述漂移區(qū)上并被注入所述第二導(dǎo)電型雜質(zhì)。
8. —種高電壓晶體管，包括阱，位于半導(dǎo)體器件中，含有第一導(dǎo)電型雜質(zhì)；多個漂移區(qū)，位于所述阱中且彼此隔開，含有第二導(dǎo)電型雜質(zhì)；溝道區(qū)，配置在所述多個漂移區(qū)之間的隔開區(qū)域中；柵電極，配置在所述溝道區(qū)上；以及垂直區(qū)，從所述漂移區(qū)突起并與所述柵電極橫向隔開。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高電壓晶體管，其中所述垂直區(qū)的高度高 于所述柵電極的高度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高電壓晶體管，還包括位于所述垂直 區(qū)上的源極/漏極區(qū)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的高電壓晶體管，還包括位于所述源極 /漏極區(qū)和所述柵電極上的硅化物。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高電壓晶體管，其中所述垂直區(qū)包括第 二導(dǎo)電型雜質(zhì)，其中所述垂直區(qū)的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)具有的濃度高于所述 漂移區(qū)的第二導(dǎo)電型雜質(zhì)的濃度。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的高電壓晶體管，還包括位于所述垂直 區(qū)的側(cè)表面的間隔件。
14. 一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括以下步驟 通過向半導(dǎo)體襯底中注入第一導(dǎo)電型雜質(zhì)形成阱；通過向所述阱中注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)形成多個漂移區(qū)，所述多個漂 移區(qū)彼此隔開；形成從所述多個漂移區(qū)突起的垂直區(qū)；以及 通過向所述垂直區(qū)中注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)形成源極/漏極區(qū)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中形成所述垂直區(qū)的步驟包括在半導(dǎo)體襯底上形成掩模層，其暴露所述多個漂移區(qū)的一部分； 在所述多個漂移區(qū)的所暴露的部分上形成外延層；以及 向所述外延層中注入第二導(dǎo)電型雜質(zhì)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述外延層的第二導(dǎo)電型雜 質(zhì)具有第二濃度，其高于向所述阱區(qū)域中注入以形成所述漂移區(qū)的第二 導(dǎo)電型雜質(zhì)的第一濃度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中在形成所述源極/漏極區(qū)的 步驟中，使用所述掩模層作為掩模向所述外延層注入所述第二導(dǎo)電型雜 質(zhì)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟在所述源極/ 漏極區(qū)上形成硅化物層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括以下步驟在形成所述漂 移區(qū)之后，在隔開的多個漂移區(qū)之間的半導(dǎo)體襯底的區(qū)域上形成柵電極 和柵極絕緣層。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括以下步驟在所述柵電極的側(cè)壁上和所述垂直區(qū)的側(cè)壁上形成間隔件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法。其中所述半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體襯底的第一導(dǎo)電型阱中形成的同時彼此隔開的第二導(dǎo)電型漂移區(qū)；從漂移區(qū)突起的垂直區(qū)；和在垂直區(qū)上形成的第二導(dǎo)電型源極/漏極區(qū)。垂直區(qū)可提供用于電流路徑的延伸漂移區(qū)。因此，對源極/漏極區(qū)施加的電流路徑可延長垂直區(qū)的高度。半導(dǎo)體器件可以在高電壓的情況下運行，并具有高擊穿電壓。所述半導(dǎo)體器件在水平方向的大小可等同于或小于傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件，同時可提供等同于或高于傳統(tǒng)半導(dǎo)體器件的擊穿電壓。
文檔編號H01L29/06GK101383376SQ20081021382
公開日2009年3月11日 申請日期2008年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月7日
發(fā)明者周昌永 申請人:東部高科股份有限公司