專利名稱：高壓元件的周邊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及硅晶片中分立元件的制造。更具體地，本發(fā)明涉及絕緣體上硅晶片中高壓元件的周邊。
背景技術(shù)：
圖1A-1D示出了在絕緣體上硅(SOI)半導(dǎo)體襯底中形成高壓分立元件不同步驟的簡(jiǎn)化局部剖面圖。
如圖1A所示，工藝起始于第一導(dǎo)電類型，例如N型的單晶硅襯底1。襯底1包括相同類型N的重?fù)诫s掩埋層2，位于通常為氧化硅的絕緣層3上，由第二導(dǎo)電類型例如P的下單晶硅襯底4支撐。通常通過膠合兩個(gè)由絕緣體隔開的硅晶片并對(duì)準(zhǔn)其中一個(gè)晶片形成該組件。如圖的右部所示，例如在襯底1上已經(jīng)形成要形成的元件的一個(gè)或幾個(gè)組成部分，輕摻雜的p型阱5。注入阱5之后在襯底1的整個(gè)露出表面上形成保護(hù)層6，通常為氧化硅。
如圖1B所示，由與絕緣層3連接的溝槽7限定分立元件的周邊。所溝槽7用于分開，即隔離兩個(gè)相鄰的元件。例如，考慮到溝槽7用于元件與襯底1的未使用部分(圖中的左部)隔開，襯底的未使用的部分由另一溝槽(未示出)與另一元件(未示出)隔開。開出溝槽7之后摻雜它的邊緣。重?fù)诫sN型區(qū)8沿溝槽7的壁借助垂直區(qū)9連接掩埋層2，重?fù)诫sN型區(qū)8由此在襯底1的表面元件的周邊處形成。然后通常為熱氧化硅的絕緣層10形成在溝槽7的壁上。
然后，如圖1C所示，淀積材料完全填充溝槽7。材料優(yōu)選絕緣或非晶材料，通常為未摻雜的多晶硅。然后通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)從除去溝槽外部的材料。由此在形成元件的部分襯底1周圍形成邊壁12，通過絕緣層10將邊壁12與周邊區(qū)8和垂直區(qū)9以及掩埋層2分開。
如圖1D所示，然后采用介電層13涂覆所述結(jié)構(gòu)。繼續(xù)所述方法，在阱5內(nèi)或周圍形成特定摻雜區(qū)，然后在鈍化所述元件之前，在介電層13和該特定區(qū)和/或阱5和/或襯底1和/或周邊區(qū)8上形成的金屬印制線之間形成接點(diǎn)。如此形成的元件可以是任何類型的高壓元件，例如晶閘管、NPN或PNP型雙極晶體管、或二極管。作為非限定性的例子，圖1D示出了在阱5的表面處形成的重?fù)诫s的p型區(qū)14，通過通孔15與重疊放置的金屬印制線16接觸。
這種類型結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是元件擊穿電壓?jiǎn)栴}。實(shí)際上，在元件操作重，在襯底1、掩埋層2、垂直接觸9以及周邊區(qū)3必須一起保持在高電壓電平，同時(shí)重疊放置的金屬化保持在低偏置電平時(shí)可能發(fā)生這種情況。希望高和低電平之間的高電位差能夠在例如600伏的數(shù)量級(jí)。為此，設(shè)計(jì)元件使襯底1具有理論上合適的厚度，例如，60μm的數(shù)量級(jí)。此外，現(xiàn)已知，要達(dá)到這種高電壓值，需要增加金屬印制線16和襯底1之間的絕緣體6-13的厚度，和/或選擇低介電常數(shù)的絕緣體。
然而，厚度過大與通常的制造方法不兼容，并有許多問題，特別是在下層襯底1上形成開口以摻雜特定區(qū)14，或形成通孔15時(shí)的機(jī)械應(yīng)力。低介電常數(shù)的材料，例如聚酰亞胺，也有制造問題，必須特別小心地使用，并且要謹(jǐn)防腐蝕。
為克服這些不足并能夠使用具有標(biāo)準(zhǔn)厚度的標(biāo)準(zhǔn)絕緣體，如圖2所示，提供，形成金屬場(chǎng)板18，接觸周邊區(qū)8并延伸超出該區(qū)和襯底1之間的邊界。然而，形成這種板，從以上結(jié)合圖1C介紹的形成壁12開始，對(duì)層6開口，并且加入根據(jù)板18的圖形進(jìn)行具體的淀積和腐蝕金屬層的步驟。為了隨后腐蝕金屬層同時(shí)不損傷壁12，淀積金屬層之前先淀積腐蝕中止層(未示出)。使用了這種附加金屬層使制造工藝變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供能克服以上不足的分立高壓元件。
具體地，本發(fā)明的目的在于提供容易制造的場(chǎng)板SOI型元件結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的，本發(fā)明提供一種在一部分絕緣體上的半導(dǎo)體襯底中形成元件的方法，特征在于側(cè)壁由絕緣層與所述部分內(nèi)部的周邊區(qū)隔開，并重?fù)诫s與所述襯底相同的第一導(dǎo)電類型。與所述壁同時(shí)在襯底表面的保護(hù)層上形成導(dǎo)電板，所述板與周邊區(qū)電接觸，所述板在所述周邊區(qū)上相對(duì)于壁向所述部分內(nèi)部延伸，超出了周邊區(qū)和襯底之間的界限上的位置處。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，形成壁和接觸周邊區(qū)的板，同時(shí)形成延續(xù)壁的附加板，與接觸周邊區(qū)的板無關(guān)，并且它的上表面與接觸周邊區(qū)的板的上表面在同一平面上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在形成壁的同時(shí)形成板，包括以下步驟在對(duì)應(yīng)于元件的襯底部分周圍形成溝槽，部分露出絕緣體；在溝槽壁上形成絕緣層；在保護(hù)層上開口部分露出周邊區(qū)；同時(shí)在溝槽中及其周圍在保護(hù)層上淀積導(dǎo)電材料，以使其表面基本平整；以及腐蝕導(dǎo)電材料形成與周邊區(qū)接觸的板，以及溝槽中的側(cè)壁。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，進(jìn)行腐蝕導(dǎo)電材料的步驟，與接觸周邊區(qū)的板同時(shí)形成附加板。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)電材料是第一導(dǎo)電類型的摻雜半導(dǎo)體。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，襯底包括位于絕緣體上第一導(dǎo)電類型的掩埋層，周邊區(qū)通過垂直區(qū)接觸掩埋層。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，方法還包括在形成溝槽和絕緣層的步驟之間摻雜溝槽邊的步驟，由此同時(shí)形成周邊區(qū)和垂直區(qū)。
本發(fā)明還提供一種在一部分絕緣體上半導(dǎo)體襯底中形成的分立高壓元件，特征在于側(cè)壁由絕緣層與所述部分內(nèi)部的周邊區(qū)隔開并重?fù)诫s與所述襯底相同的導(dǎo)電類型。元件包括與周邊區(qū)電接觸的導(dǎo)電板，板設(shè)置在襯底表面的保護(hù)層上，在所述周邊區(qū)上相對(duì)于壁向所述部分內(nèi)部延伸，超出了周邊區(qū)和襯底之間的界限上的位置處，所述板與所述側(cè)壁的導(dǎo)電材料相同。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，元件還包括延續(xù)側(cè)壁的附加板，附加板由與壁相同的導(dǎo)電材料形成，并不同于接觸周邊區(qū)的板，兩個(gè)板的上表面在同一平面上。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，導(dǎo)電材料為第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s半導(dǎo)體。
下面結(jié)合附圖在具體實(shí)施例的非限定性的說明中詳細(xì)介紹以上本發(fā)明的目的、特性及優(yōu)點(diǎn)。


圖1A-1D示出了根據(jù)常規(guī)方法形成分立高壓元件的不同步驟的簡(jiǎn)化局部剖面圖。
圖2示出了根據(jù)另一常規(guī)方法形成的分立元件的中間狀態(tài)的簡(jiǎn)化局部剖面圖。
圖3A-3C示出了根據(jù)本發(fā)明形成分立元件的不同步驟的簡(jiǎn)化局部剖面圖。
具體實(shí)施例方式
為清楚起見，在不同的附圖中用相同的參考數(shù)字表面相同的元件。此外，和通常表示半導(dǎo)體一樣，不同的附圖沒有按比例畫出。
如圖3A所示，本發(fā)明提供一種制造方法，初始步驟與結(jié)合圖1A和1B介紹的步驟相同。
然后，如圖3B所示，根據(jù)本發(fā)明的方法接著將保護(hù)層6開口，部分露出周邊區(qū)8。然后淀積導(dǎo)電材料，優(yōu)選重?fù)诫s的N型多晶硅(與區(qū)8的導(dǎo)電類型相同)，填充了絕緣溝槽(圖3A中的7)并覆蓋了整個(gè)結(jié)構(gòu)。進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光或其它方法使材料的上表面基本平坦。填充溝槽的部分材料形成邊壁或側(cè)壁21，由絕緣層10與周邊區(qū)8和垂直區(qū)9以及掩埋層2隔開。進(jìn)行腐蝕形成兩個(gè)不同的板。第一板22接觸周邊區(qū)8并朝阱5延伸，同時(shí)不達(dá)到阱5，超出區(qū)8和襯底1之間界限之上位置形成場(chǎng)板。第二板23接觸壁21。
如圖3C所示，根據(jù)本發(fā)明形成分立元件結(jié)束于在阱5內(nèi)和周圍形成特定摻雜區(qū)14，淀積介質(zhì)層13，以及形成接觸15。根據(jù)形成的元件，例如晶閘管、雙極PNP-或NPN-型晶體管或二極管，區(qū)14和接點(diǎn)15的數(shù)量、特性和布局不同。接點(diǎn)15使得可以通過金屬印制線16將得到的元件連接到其它元件或電源。
根據(jù)本發(fā)明，由相同的多晶硅淀積形成板22和23，能夠在填充隔離溝槽的相同制造步驟中形成場(chǎng)板，因此簡(jiǎn)化了制造工藝。
當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有多種修改、變型和改進(jìn)。特別是，在具體的例子中每個(gè)分立元件都與下一個(gè)分立元件由連續(xù)的第一絕緣溝槽、襯底1未使用的區(qū)域以及另一絕緣溝槽隔開。然而，也可以用一個(gè)絕緣溝槽隔開兩個(gè)分立元件。那么接觸溝槽填充物的板23的延伸受到限制，接觸下一元件的周邊區(qū)形成板。此外，在其它情況中，也可以僅形成一個(gè)板22接觸周邊區(qū)8。然而，同時(shí)形成附加板23能夠穩(wěn)定臨近周邊區(qū)8的等勢(shì)面的分布，并且沒有使工藝復(fù)雜。
通常，本發(fā)明的原理不限于以上介紹的例子。由此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠知道如何根據(jù)考慮的技術(shù)工藝、考慮例如以上說明中限定的它們的導(dǎo)電性或絕緣特性選擇使用的材料。本領(lǐng)域的技術(shù)人員例如知道如何采用材料適用于形成元件的半導(dǎo)體襯底的特性。實(shí)際上，本發(fā)明的原理不限于在絕緣體上硅襯底中形成分立的高壓元件，也適用于在任何絕緣體上半導(dǎo)體襯底。類似地，絕緣溝槽的壁由熱氧化硅層(10)覆蓋。然而，可以用特別淀積的氧化硅層或其它適當(dāng)?shù)慕^緣體代替。此外，在以上的說明中襯底、周邊區(qū)、或掩埋層為N型導(dǎo)電類型。它們也可以為互補(bǔ)的P導(dǎo)電類型。根據(jù)本發(fā)明填充絕緣溝槽和形成板的導(dǎo)電材料為半導(dǎo)體，可以確定可以摻雜與周邊區(qū)相同的導(dǎo)電類型。此外，在介紹的實(shí)施例中，在形成周邊區(qū)之前和形成另一部分(區(qū)域14)之后，形成元件需要的部分區(qū)域(阱5)已形成在襯底中。然而，根據(jù)本發(fā)明任何合適的區(qū)域可以在形成周邊區(qū)的任何步驟形成。
任何修改、變型和改進(jìn)都為本公開的一部分，并且在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，以上說明僅為示例，不是限定。本發(fā)明僅由下面的權(quán)利要求書和它的等效范圍限定。
權(quán)利要求
1.一種在一部分絕緣體(3)上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(1)中形成元件的方法，特征在于側(cè)壁(21)由絕緣層(10)與所述部分內(nèi)部的周邊區(qū)(8)隔開，并重?fù)诫s成第一導(dǎo)電類型，其中與所述壁同時(shí)在襯底表面的保護(hù)層(6)上形成導(dǎo)電板(22)，所述板與周邊區(qū)電接觸，所述板在所述周邊區(qū)上相對(duì)于壁向所述部分內(nèi)部延伸，超出了周邊區(qū)和襯底之間的界限上的位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在形成壁(21)和與周邊區(qū)(8)接觸的板(22)的同時(shí)形成延續(xù)壁的附加板(23)，所述板與接觸周邊區(qū)的板無關(guān)，并且上表面與接觸周邊區(qū)的板的上表面在同一平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，在形成壁(21)的同時(shí)形成板(22)，包括以下步驟在對(duì)應(yīng)于元件的一部分襯底(1)周圍形成溝槽(7)，部分露出絕緣體(3)；在溝槽壁上形成絕緣層(10)；在保護(hù)層(6)上開口，部分露出周邊區(qū)(8)；同時(shí)在溝槽中及其周圍在保護(hù)層上淀積導(dǎo)電材料，以使其表面基本平整；以及腐蝕導(dǎo)電材料形成與周邊區(qū)接觸的板以及溝槽中的側(cè)壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3的方法，其中進(jìn)行腐蝕導(dǎo)電材料的步驟，與接觸周邊區(qū)(8)的板(22)同時(shí)形成附加板(23)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中導(dǎo)電材料是第一導(dǎo)電類型的摻雜半導(dǎo)體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中襯底(1)包括位于絕緣體上第一導(dǎo)電類型的掩埋層(2)，周邊區(qū)(8)通過垂直區(qū)(9)接觸掩埋層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6以及權(quán)利要求3到5中任何一項(xiàng)的方法，還包括在形成溝槽(7)和絕緣層(10)的步驟之間形成溝槽邊的步驟，由此同時(shí)形成周邊區(qū)(8)和垂直區(qū)(9)。
8.一種在一部分絕緣體(3)上的第一導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(1)中形成的分立高壓元件，特征在于側(cè)壁(21)由絕緣層(10)與所述部分內(nèi)部的周邊區(qū)(8)隔開，并重?fù)诫s成第一導(dǎo)電類型，所述元件包括與周邊區(qū)電接觸的導(dǎo)電板(22)，所述板設(shè)置在襯底表面的保護(hù)層(6)上，在所述周邊區(qū)上相對(duì)于壁向所述部分內(nèi)部延伸，超出了周邊區(qū)和襯底之間的界限上的位置，所述板由與所述側(cè)壁相同的導(dǎo)電材料形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中元件還包括延續(xù)側(cè)壁(21)的附加板(23)，附加板由與壁相同的導(dǎo)電材料形成，并且不同于接觸周邊區(qū)(8)的板(22)，兩個(gè)板的上表面在同一平面上。
10.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中導(dǎo)電材料為第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s半導(dǎo)體。
全文摘要
一種在一部分絕緣體上的半導(dǎo)體襯底中形成元件的方法，特征在于側(cè)壁由絕緣層與所述部分內(nèi)部的周邊區(qū)隔開，并重?fù)诫s成與所述襯底相同的導(dǎo)電類型。與所述壁同時(shí)在襯底表面的保護(hù)層上形成導(dǎo)電板，所述板與周邊區(qū)電接觸，所述板在所述周邊區(qū)上相對(duì)于壁向所述部分內(nèi)部延伸，超出了周邊區(qū)和襯底之間的界限上的位置。
文檔編號(hào)H01L29/40GK1414627SQ0214333
公開日2003年4月30日 申請(qǐng)日期2002年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月26日
發(fā)明者帕斯卡·迦德斯 申請(qǐng)人:St微電子公司