高壓二極管的制作方法
【專利摘要】提供了一種槽隔離的RESURF二極管結(jié)構(gòu)(100)，其包括襯底(150)，其中在襯底中，形成了通過淺槽隔離區(qū)域(114、115)彼此分離開的陽極接觸區(qū)域(130、132)和陰極接觸區(qū)域(131)，連同非均勻的陰極區(qū)域(104)和外圍陽極區(qū)域(106、107)，其定義了位于陽極接觸區(qū)域(130、132)下面的垂直和水平p-n結(jié)，包括被重摻雜陽極端子接觸區(qū)域遮蔽的水平陰極/陽極結(jié)。
【專利說明】高壓二極管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及集成電路器件及其制造方法。在一個方面，本發(fā)明涉及采用降低表面電場(RESURF)結(jié)構(gòu)的高壓二極管器件的制造和使用。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓集成電路應(yīng)用，例如高壓智能功率應(yīng)用，是用必須能夠承受高壓(例如，90伏或更高)的集成電路二極管器件構(gòu)造的。不幸的是，高壓二極管通常消耗了大的硅面積，在更先進的技術(shù)中這就成為重要的成本因素。此外，當(dāng)在集成二極管器件時通常在這些器件的導(dǎo)通電阻和擊穿電壓參數(shù)之間作權(quán)衡，其中理想地，導(dǎo)通電阻被保持為低而擊穿電壓被保持在為高。例如，增加了器件的擊穿電壓的二極管器件的設(shè)計通常也不期望地增加了導(dǎo)通電阻。
[0003]概述
[0004]根據(jù)本公開一個方面，提供了一種半導(dǎo)體二極管器件，包括:半導(dǎo)體襯底區(qū)域；隔離結(jié)構(gòu)，用于電隔離所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域；重摻雜第一端子接觸區(qū)域，其具有第一導(dǎo)電類型，形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中；重摻雜第二端子接觸區(qū)域，其具有第二導(dǎo)電類型，位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，與所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔開；第一端子阱區(qū)，其具有所述第一導(dǎo)電類型，位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中并且在所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的第一部分下面；第二端子阱區(qū)，其具有所述第二導(dǎo)電類型，位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，包括位于所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域周圍的深的部分和從所述深的部分延伸到所述第一端子阱區(qū)的淺的部分，其中所述淺的部分的外圍部分位于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的第二部分下面。
[0005]根據(jù)本公開另一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，以任何順序包括:在隔離結(jié)構(gòu)中提供第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底區(qū)域，所述隔離結(jié)構(gòu)包括被形成以圍繞所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的深槽隔離區(qū)域、形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域底部的掩埋絕緣層、以及形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的表面上的至少一個第一淺槽隔離區(qū)域；在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的第一端子接觸區(qū)域中形成所述第一導(dǎo)電類型的重摻雜第一端子接觸區(qū)域；在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的第二端子接觸區(qū)域中形成與所述第一端子接觸區(qū)域間隔開的第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域；在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中在至少所述第一端子接觸區(qū)域下面形成所述第一導(dǎo)電類型的第一端子阱區(qū)，在最終形成時其與所述第一端子接觸區(qū)域歐姆接觸；以及在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中在至少第二端子接觸區(qū)域下面形成所述第二導(dǎo)電類型的第二端子阱區(qū)，在最終被形成時其與所述第二端子接觸區(qū)域歐姆接觸，其中所述第二端子阱區(qū)橫向延伸到位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的所述第一端子接觸區(qū)域下面并且在最終被形成時與所述第一端子阱區(qū)相鄰的外圍末端部分。
[0006]根據(jù)本公開再一方面，提供了一種形成高壓二極管器件的方法，包括:提供絕緣體上半導(dǎo)體襯底，其包括形成于掩埋絕緣層上并且被深槽隔離區(qū)域圍繞的半導(dǎo)體襯底層；在所述襯底層上形成淺槽隔離區(qū)域以定義通過第一淺槽隔離區(qū)域與第二端子接觸開口分離開的第一端子接觸開口 ；并且然后，以任何順序:選擇性地在所述襯底層中在所述第一端子接觸開口中注入第一導(dǎo)電類型的重摻雜第一端子接觸區(qū)域；選擇性地在所述襯底層中在所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域周圍注入第一導(dǎo)電類型的深第一端子阱區(qū)；選擇性地在所述襯底層中注入第一導(dǎo)電類型的淺第一端子阱區(qū)，以使其橫向延伸到位于所述第二端子觸開口下面的外圍末端部分；以及選擇性地在所述襯底層中在所述第二端子接觸區(qū)域下面注入第二導(dǎo)電類型的外圍第二端子阱區(qū)，被放置為在最終被形成時與所述淺第一端子阱區(qū)的所述外圍末端部分相鄰；并且然后選擇性地在所述襯底層中在所述第二端子接觸開口中注入第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域，以使得其通過所述第一淺槽隔離區(qū)域與所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔并分離開。
[0007]附圖簡要描述
[0008]當(dāng)結(jié)合附圖考慮以下詳細說明時，對本發(fā)明及其許多的目的、特征以及優(yōu)點會有更好的理解，在附圖中:
[0009]圖1是根據(jù)本發(fā)明的選擇的實施例的高壓二極管器件的部分截面圖，該高壓二極管具有RESURF陽極結(jié)構(gòu)，其被形成為圍繞在陽極接觸下面橫向延伸的陰極結(jié)構(gòu)，以形成被表面附近的陽極接觸遮蔽的陽極-陰極結(jié)；
[0010]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇的實施例的高壓二極管器件的平面布局視圖；
[0011]圖3是根據(jù)本發(fā)明多種實施例的可以被用于形成高壓二極管器件的多個制造工藝步驟的圖解式截面描述；以及
[0012]圖4是示出了根據(jù)本發(fā)明的選擇的實施例的制造高壓二極管器件的多種方法的簡化示意流程圖。
[0013]應(yīng)理解，為了說明的簡便以及清晰，附圖中所示的元件并不必然按比例繪制。例如，一些元件的尺寸相對于其它元件被夸大以助于或改善清晰和理解。此外，當(dāng)被認為適當(dāng)時，參考符號在附圖中被重復(fù)使用以表示相應(yīng)或類似元件。
【具體實施方式】
[0014]槽隔離的高壓二極管結(jié)構(gòu)被描述以用于高壓智能功率應(yīng)用，其中通過周圍的深槽隔離結(jié)構(gòu)和掩埋絕緣層將二極管結(jié)構(gòu)與其它電路隔離開，并且二極管結(jié)構(gòu)包括通過淺槽隔離(STI)區(qū)域彼此分離開的陽極接觸區(qū)域和陰極接觸區(qū)域。陰極區(qū)域包括形成于陰極有源區(qū)域中的深陰極區(qū)域，以及延伸超出在陰極接觸和陽極接觸之間的STI區(qū)域之外的淺陰極區(qū)域，以在陽極接觸區(qū)域下面定義上部的、垂的p-n結(jié)和橫向的、水平的p-n結(jié)。連續(xù)的陽極區(qū)域圍繞陰極區(qū)域，外圍的P阱陽極區(qū)域在陰極區(qū)域側(cè)面。陽極區(qū)域形成于部分的陽極有源區(qū)域中，并且在陽極接觸和深槽隔離之間的STI區(qū)域下面，以充當(dāng)連阱(well tie)并作為RESURF層以使陰極區(qū)域耗盡。如所形成的，該陽極-陰極結(jié)被表面附近的陽極接觸遮蔽，以最小化表面電荷對器件性能的影響，并且改進魯棒性。
[0015]在本公開中，針對高壓二極管描述了改進的系統(tǒng)、裝置及制造方法，其解決了本領(lǐng)域中的多種問題，在參考了在此提供的附圖和詳細說明書裕度本申請的其余部分之后，傳統(tǒng)解決方案和技術(shù)的各種限制和缺點對本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將變得清楚?，F(xiàn)在將參照附圖詳細描述本發(fā)明的多種說明性的實施例。雖然在下面的描述中陳述了多種細節(jié)，但應(yīng)理解，本發(fā)明可以踐行而無需那些具體細節(jié)，并且可以對在此描述的很多針對實現(xiàn)方式特定的決定，以實現(xiàn)器件設(shè)計者的特定目標(biāo)，例如符合工藝技術(shù)或與設(shè)計相關(guān)的約束，這些對于不同實現(xiàn)方式可以是不同的。雖然這種開發(fā)工作可能是復(fù)雜并且費時的，然而受益于本公開，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說這是例行任務(wù)。例如，參照半導(dǎo)體裝置的簡化截面圖描述了一些選擇的方面，而不包括每一器件特征或幾何尺寸，目的是為了避免限制本發(fā)明或使本發(fā)明模糊。這種描述和表示被本領(lǐng)域技術(shù)人員用來描述或傳達他們工作的實質(zhì)給其他本領(lǐng)域技術(shù)人員。此外，雖然在此描述了特定示例材料，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，具有可以替代以相似性能的其它材料而不喪失功能。還應(yīng)注意，在整個詳細說明中，某些材料將被形成和去除以制造半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。在下面沒有詳細說明用于形成或去除這些材料的具體工藝過程的情況下，應(yīng)當(dāng)理解為對本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來說用于生長、沉積、去除或以其它方式形成適當(dāng)厚度的層的傳統(tǒng)技術(shù)。這樣的細節(jié)是公知的，并且并不認為這樣的細節(jié)是教導(dǎo)本領(lǐng)域技術(shù)人員如何制造或使用本發(fā)明所必須的。
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的選擇的實施例的高壓二極管器件100的部分截面圖，該高壓二極管具有被形成為圍繞陰極結(jié)構(gòu)104的一個或多個外圍陽極結(jié)構(gòu)106、107，該陰極結(jié)構(gòu)104有深的中央?yún)^(qū)域和在陽極接觸130、132下延伸的淺的橫向延伸區(qū)域，從而陰極結(jié)構(gòu)104的底部和側(cè)面被連續(xù)的陽極區(qū)域103、106、107圍繞，該連續(xù)的陽極區(qū)域使得陰極結(jié)構(gòu)104完全耗盡，以實現(xiàn)高的擊穿電壓。雖然用直線和彎曲或角落的區(qū)域以簡化的形成示出了多個結(jié)構(gòu)、阱、以及層區(qū)域，但應(yīng)理解，不同結(jié)構(gòu)、阱以及層區(qū)域的實際廓形并不必然遵照該簡化的圖示，而是反而取決于所使用的一個或多個具體制造工藝。例如，不同阱區(qū)可以具有反映出其形成過程中使用的注入和加熱步驟的彎曲的結(jié)廓形。此外，所描述的二極管器件結(jié)構(gòu)100由具有P型導(dǎo)電性和N型導(dǎo)電性的不同半導(dǎo)體材料形成。對于P型材料，摻雜濃度從最低的摻雜濃度(P-)、較高的摻雜濃度(P)、甚至更高的摻雜濃度(P+)、以及最高的摻雜濃度(P++)都有所不同。同樣的，對于N型材料，摻雜濃度從最低的摻雜濃度(N)、較高的摻雜濃度(N+)、以及最高的摻雜濃度(N++)都有所不同。
[0017]所描述的二極管器件100被示出為形成于襯底150上或作為該襯底的一部分，其中該襯底可以被形成為體半導(dǎo)體襯底或其它襯底，其中通過使用外延半導(dǎo)體生長和/或選擇性摻雜技術(shù)形成一個或多個附加半導(dǎo)體層和/或阱區(qū)，如在下面更充分描述的。例如，襯底150可以是絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)型襯底，其包括半導(dǎo)體襯底101、掩埋絕緣層102、以及P型半導(dǎo)體襯底層103。襯底101可以被提供作為由具有處于預(yù)定摻雜級別(例如，大約2E15cm_3)的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的材料形成的操作晶片(handling wafer)層,例如n型襯底層101，然而也可以使用任何期望的摻雜劑類型和/或濃度。在操作晶片101上,可以形成絕緣層102和薄襯底種籽(seed)層(例如，絕緣層102頂部上的1.5 y m厚的p型襯底層)以提供用于P型半導(dǎo)體襯底層103的厚外延生長的種籽層，從而形成了初始SOI襯底結(jié)構(gòu)150。替代地，SOI襯底結(jié)構(gòu)150可以通過將供體(donor)晶片接合到操作晶片來形成。利用這種技術(shù)，n型半導(dǎo)體襯底101和至少部分的電介質(zhì)層102被提供作為操作晶片，其被接合或以其它方式附接于供體晶片，該供體晶片包括部分的電介質(zhì)層102和p型半導(dǎo)體層103，p型半導(dǎo)體層103可以整體或部分地形成為p型外延層。替代地，并根據(jù)制造的晶體管的類型，半導(dǎo)體襯底150可以被實施為體硅襯底、單晶硅(摻雜或未摻雜的)、S0I襯底、或任何半導(dǎo)體材料，包括例如，S1、SiC、SiGe、SiGeC、Ge、GaAs、InAs、InP、以及其它III/V或II/VI化合物半導(dǎo)體或其任意組合。對于所選擇的體硅襯底實施例，可以通過以預(yù)定能量以及在襯底150中的深度注入電介質(zhì)材料(例如，氧化硅)形成掩埋絕緣層102。
[0018]在襯底150中，有源二極管區(qū)域周圍的隔離結(jié)構(gòu)包括圖案化的淺槽隔離結(jié)構(gòu)113-116和形成于掩埋絕緣層102上的深槽隔離結(jié)構(gòu)105。如將理解的，可是使用任何期望的技術(shù)來蝕刻槽開口，并用一種或多種電介質(zhì)(和半導(dǎo)體)材料填充槽開口。例如，在二極管器件100中，可以在襯底150中形成深槽隔離結(jié)構(gòu)105以圍繞和隔離的不同阱區(qū)和有源區(qū)域。在選擇的實施例中，深槽隔離結(jié)構(gòu)105通過以下形成:使用第一刻蝕掩模來蝕刻穿過下面的絕緣掩埋層102的深槽開口(例如，通過將各向異性刻蝕應(yīng)用于圖案化的槽蝕刻掩模層)，用或多個絕緣電介質(zhì)層填充外圍處的深槽開口，用重摻雜的n型多晶(未示出)填充中央處的深槽開口，并然后向下拋光或平坦化填充層到襯底150的表面。以類似的方式，可使用分離的槽掩模和蝕刻工藝，來在襯底150的上部中形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)113-116。例如，可以通過將各向異性蝕刻應(yīng)用于圖案化的槽蝕刻掩模層來形成淺槽開口，并然后在淺槽開口中形成一個或多個絕緣電介質(zhì)層以形成淺槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)113-116。STI結(jié)構(gòu)113-116的位置被控制以將STI結(jié)構(gòu)(例如，114和115)放置在陰極141和陽極140和142之間，以使得該STI結(jié)構(gòu)是陰極接觸和陽極接觸之間的僅有隔離。例如，STI結(jié)構(gòu)113、116可以形成為單一的連續(xù)的STI結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)環(huán)繞在陽極接觸130、132和深槽隔離結(jié)構(gòu)105之間的高壓二極管器件100的外圍。以類似的方式，STI結(jié)構(gòu)114、115可以形成為單一連續(xù)的STI結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)環(huán)繞在陰極接觸131和陽極接觸130、132之間的高壓二極管器件100。如下文所描述的，STI結(jié)構(gòu)113-116的位置被控制以將STI結(jié)構(gòu)(例如，114和115)定位為與處于陰極和陽極區(qū)域之間的上或垂直的P-n結(jié)相鄰。
[0019]在二極管器件100的有源區(qū)域中，具有第一導(dǎo)電類型(例如，p型)的材料形成一個或多個第一半導(dǎo)體層103，其具有預(yù)定厚度。例如，第一半導(dǎo)體層(一個或多個)103可以整體或部分地由具有P型摻雜濃度(例如，大約1E14至lE16cnT3，更優(yōu)選2E15cnT3)的在大約1.5-7微米范圍內(nèi)的厚度的外延的p型層103形成，然而也可以使用其它摻雜劑類型、厚度和/或濃度。在第一半導(dǎo)體層103中，分開地形成了陽極和陰極區(qū)域，以限定p型RESURF陽極層和n型淺陰極層之間的p-n結(jié)，其中p型RESURF陽極層朝著陰極接觸延伸以幫助使陰極區(qū)域在反向偏壓下耗盡。
[0020]在選擇的實施例中，陰極區(qū)域104被形成為圍繞或坐落于一個或多個陰極接觸區(qū)域131之下，并包括形成于陰極有源區(qū)域中(以及附近)的深陰極區(qū)域和延伸超出STI區(qū)域114、115的淺陰極區(qū)域。在選擇的注入實施例中，陰極區(qū)域104可以利用一系列的n型注入及相關(guān)的注入掩模形成，包括第一高能量n阱注入到預(yù)定的注入能量和摻雜濃度(例如，5E15至5E17cm_3)，以便形成位于襯底150上部中的深陰極區(qū)域以圍繞或坐落于隨后形成的N+陰極接觸區(qū)域(一個或多個)131之下。高能量n阱注入可以通過使用覆蓋或掩蔽除了隨后形成的N+陰極接觸區(qū)域131的全部或一部分之外的注入掩模執(zhí)行。在一些實施例中，高能量n阱注入可能延伸超過陰極有源區(qū)域而進入STI區(qū)域114、115的一部分中。通過穿過圖案化的(STI)結(jié)構(gòu)114-115注入n型雜質(zhì)，由此產(chǎn)生的高能量n阱區(qū)廓形可以包括位于陰極有源區(qū)域之下的廓形隆起，其中注入的雜質(zhì)有更多的溝道效應(yīng)。如在此所公開的以及圖1中所示出的，可以用注入掩模定位用于形成深陰極區(qū)域的高能量n阱注入，以便將深陰極區(qū)域設(shè)置在陰極接觸區(qū)域中并鄰接部分的STI區(qū)域114、115。然而，將理解，可以控制注入掩模和能量以使得深陰極區(qū)域只被放置在陰極接觸區(qū)域的中央，而不延伸到相鄰的STI區(qū)域114和115。在這些實施例中，淺陰極區(qū)域仍然圍繞并接觸深陰極區(qū)域。
[0021]此外，可以應(yīng)用一個或多個附加n型注入以進一步限定形成陰極區(qū)域104，包括使用第二注入掩模將具有第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的材料注入襯底150的預(yù)定上部區(qū)域來注入淺陰極區(qū)域(例如，具有5E16cnT3的峰值摻雜濃度的淺n型區(qū)域)，以便延伸超出圖案化的(STI)結(jié)構(gòu)114-115到部分陽極接觸區(qū)域130、132之下的區(qū)域。為了控制淺陰極區(qū)域的橫向范圍，第二注入掩模可以覆蓋或掩蔽位于隨后形成的P+陽極接觸區(qū)域(一個或多個)130、132和深槽隔離結(jié)構(gòu)105之間的至少部分襯底區(qū)域。替代地，在其中先前形成了具有較高摻雜濃度的P型陽極注入的實施例中，該第二注入掩?？梢允乖撘r底區(qū)域暴露。如果需要的話，第二注入掩模可以覆蓋或掩蔽執(zhí)行高能量n阱注入被執(zhí)行的區(qū)域。在另一個實施例中，第二注入掩?？梢员┞督邮崭吣芰縩阱注入的區(qū)域。如在此所公開的，用于形成淺陰極區(qū)域的低能量n阱注入可以用注入掩模定位，以便使得淺陰極區(qū)域跨除了接收高能量n阱注入的區(qū)域以外的整個區(qū)域設(shè)置。在這種情況下，用于形成陽極RESURF區(qū)域的p型阱注入必須比低能量n阱注入重。在其它實施例中，低能量n阱注入被跨整個二極管結(jié)構(gòu)設(shè)置，在這種情況下，用于形成陽極RESURF區(qū)域的p型阱注入必須比低能量n阱注入重，并通過兩個n阱注入，即，高能量n阱注入和低能量n阱注入，來形成深陰極區(qū)域。在其它實施例中，低能量n阱注入被設(shè)置在除了接收高能量n阱注入的區(qū)域以外的陰極區(qū)域中。在另一些實施例中，低能量n阱注入被設(shè)置在整個陰極區(qū)域中，包括深陰極區(qū)域。
[0022]雖然其如此形成，但是選擇和控制這一系列的n型注入的摻雜濃度、注入能量、以及結(jié)深度，以形成陰極區(qū)域104，以使得深陰極區(qū)域包含陰極接觸區(qū)域131或位于陰極接觸區(qū)域131之下，并使得淺陰極區(qū)域延伸過STI區(qū)域114、115，導(dǎo)致在淺延伸區(qū)域104的側(cè)面或外圍處和在陽極接觸區(qū)域130、132之下的橫向的或水平的p-n結(jié)。使用另一注入掩模和注入工藝來在襯底150的預(yù)定上部區(qū)域中在具有第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)的材料的陰極區(qū)域104中形成陰極接觸區(qū)域131 (例如，N++源極/漏極區(qū)域)。
[0023]與每個陰極區(qū)域104相鄰，形成陽極區(qū)域，以包括一個或多個陽極接觸區(qū)域130、132和具有第一導(dǎo)電類型(例如，p型)的外圍陽極區(qū)域(一個或多個)106、107。每個外圍陽極區(qū)域106、107可以利用一序列的p型注入和相關(guān)的注入掩模形成，包括到預(yù)定注入能量和摻雜濃度(例如，1E16至lE19cm_3)的第一 p阱注入，以便位于相鄰于深槽隔離結(jié)構(gòu)105的襯底150的上外圍部分中，以接觸隨后形成的P+陽極接觸區(qū)域130、132。可以通過使用覆蓋或掩蔽除了隨后形成的P+陽極接觸區(qū)域130、132的部分和與深槽隔離結(jié)構(gòu)105相鄰的區(qū)域以外的襯底150的注入掩模進行P阱注入。以這種方式，p阱注入形成了 p型連阱，并且起到RESURF層的作用以協(xié)助使陰極區(qū)域104完全耗盡。此外，可以應(yīng)用一個或多個附加p型注入，以進一步限定每個外圍陽極區(qū)域106、107，包括使用第二注入掩模來在襯底150的預(yù)定上部區(qū)域中注入具有第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的材料來注入形成陽極接觸區(qū)域130、132 (例如，P++源/漏區(qū)域)。此外，陽極接觸區(qū)域可以通過使用第二注入掩模在襯底150的預(yù)定上部區(qū)域中注入具有第一導(dǎo)電類型的高劑量雜質(zhì)而被注入形成(例如，P++LDD區(qū)域)。雖然其如此形成，但是可以選擇和控制這一系列的P型注入的摻雜濃度、注入能量、以及結(jié)深度以形成外圍陽極區(qū)域106、107到預(yù)定深度和濃度(例如，2.2 ii m深，大約lE18cm_3的峰值濃度)，以使得它們包含在淺陰極層之上延伸的陽極接觸區(qū)域130、132。陽極接觸130、132和深槽隔離結(jié)構(gòu)105之間的摻雜的p型區(qū)域定義了陽極/陰極結(jié)，其具有上部的、垂直的p-n結(jié)和在陽極接觸區(qū)域130、132之下的橫向的、水平的p-n結(jié)。以這種方式，整個陰極區(qū)域104被連續(xù)的陽極區(qū)域103、106、107所圍繞。
[0024]雖然可以通過使用光致抗蝕劑注入掩模來選擇性地擴散或注入適當(dāng)雜質(zhì)而形成陽極和陰極接觸區(qū)域130-132，然而應(yīng)理解，也可以使用其它掩?；蜻x擇性擴散或注入技術(shù)來將這些區(qū)域都重摻雜以允許良好的歐姆接觸，并因此其可以被稱為歐姆區(qū)域，可以在其上形成金屬接觸(未示出)。在后端處理期間，分別形成一個或多個陽極金屬化層140、142和陰極金屬化層(一個或多個)141以連接陽極和陰極。
[0025]對于二極管器件100的配置，STI區(qū)域114、115提供了陰極接觸131和陽極接觸130,132之間的僅有的隔離。通過外圍陽極區(qū)域106、107促進了 RESURF動作，其中該外圍陽極區(qū)域是通過到陽極有源區(qū)域和與深槽105相鄰的區(qū)域中的一個或多個p型注入形成。以這種方式，水平的和垂直的陽極-陰極結(jié)被襯底表面附近的陽極接觸130、132遮蔽，以最小化表面帶電對器件性能的影響，并改善器件的魯棒性。此外，利用到中央陰極區(qū)域中的高能量n阱注入形成深陰極區(qū)域有助于維持垂直場，而橫向延伸到外圍陽極區(qū)域的淺陰極區(qū)域的形成有助于維持較大的橫向場。通過這樣形成被連續(xù)的陽極區(qū)域103、106、107所圍繞的陰極區(qū)域104來形成大的p-n結(jié)，外圍陽極區(qū)域106、107使陰極區(qū)域104耗盡以幫助均勻地將電位在結(jié)上分布，從而增加了擊穿電壓。
[0026]如在此所描述的，所公開的二極管結(jié)構(gòu)使用外圍陽極區(qū)域圍繞和遮蔽具有深陰極部分和淺陰極延伸部分的陰極區(qū)域，并且通過只用淺槽隔離區(qū)域分離陽極和陰極接觸以高效率和緊湊的布局來實現(xiàn)。通過相對于彼此對稱地放置陰極和陽極區(qū)域可以獲得其它布局效率。為了說明具有這種對稱排列的選擇的實施例，現(xiàn)在參照圖2，圖2示出了根據(jù)所選擇的實施例的高壓二極管器件的平面布局視圖200。在所描述的平面布局視圖200中，圖案化的STI區(qū)域的相對位置被示出為具有沿著橫軸示出的STI部分213-216，以給多種器件區(qū)域的定位提供參照點，但是應(yīng)理解，每個圖案化的STI區(qū)域可以形成為單一的連續(xù)的STI結(jié)構(gòu)，其在與STI部分213-216對應(yīng)的位置中環(huán)繞高壓二極管器件100。
[0027]如平面布局視圖200中所示出的，高壓二極管器件包括有源區(qū)域，該有源區(qū)域具有繞中央線性陰極接觸區(qū)域208對稱設(shè)置的陽極接觸區(qū)域204。如所示出的，線性陰極接觸區(qū)域208被設(shè)置在陽極接觸區(qū)域204的橢圓開口中，以便通過STI區(qū)域214、215分離開，但是也可以使用其它的相對位置和形狀。此外，平面布局視圖200示出了形成于二極管器件外圍以圍繞和隔離陽極接觸區(qū)域和陰極接觸區(qū)域204、208的外部深槽區(qū)域202。在所描述的示例中，利用覆蓋有源區(qū)域和STI區(qū)域213-216的掩模形成深槽區(qū)域202。與陽極接觸區(qū)域204重疊地，對稱設(shè)置P-阱區(qū)206以形成從深槽區(qū)域202向陰極接觸區(qū)域208中途延伸的外圍陽極區(qū)域。在所描述的示例中，P阱區(qū)206可以利用橢圓形的掩模形成，該掩模覆蓋陰極接觸區(qū)域208和相鄰STI區(qū)域214、215，連同一部分陽極接觸區(qū)域204。
[0028]平面布局視圖200還示出了高能量n阱區(qū)210，其被對稱設(shè)置以形成與陰極接觸區(qū)域208重疊的深陰極區(qū)域。在一些實施例中，高能量n阱區(qū)210向陽極接觸區(qū)域204中途地延伸。在所描述的示例中，高能量區(qū)域210可以利用具有暴露陰極接觸區(qū)域208和一部分相鄰STI區(qū)域214、215的橢圓形開口的掩模形成。此外，平面布局視圖200示出了繞深陰極區(qū)域210對稱設(shè)置的淺陰極區(qū)域212，以形成從深陰極區(qū)域210延伸到深槽區(qū)域202的陰極延伸區(qū)域。在所描述的示例中，淺陰極區(qū)域212可以利用覆蓋陰極接觸區(qū)域208和一部分相鄰的STI區(qū)域214、215橢圓形的掩模形成，從而n型注入形成淺陰極區(qū)域212并反摻雜任何先前形成的陽極區(qū)域206，但不能充分地改變先前形成的陽極區(qū)域206的導(dǎo)電類型。對于這樣的結(jié)構(gòu)，整個陰極在底部和側(cè)面(以及外圍部分的頂部)被周圍的P型陽極和襯底區(qū)域圍繞，這有助于將電位均勻地跨大的距離分布，從而導(dǎo)致高的擊穿電壓(例如，50V以上)。
[0029]對于圖2中所示出的布局，使用一個或多個跑道形的注入掩模來形成陽極有源區(qū)域204。此外，當(dāng)形成外圍陽極區(qū)域206時，可以與p阱注入一起使用第一橢圓形的注入掩模，當(dāng)形成淺陰極區(qū)域212時，可以與低能量n阱注入一起使用第二橢圓形的注入掩模，以及第三橢圓形的注入掩?？梢耘cPSD/PLDD注入一起使用以形成陽極接觸區(qū)域204。然而，應(yīng)理解，其它終止結(jié)構(gòu)也可以實現(xiàn)高的擊穿性能。例如，陽極有源區(qū)域可以具有與陰極有源區(qū)域平行的線性形狀，然而，注入掩模仍然保持橢圓形。在其它實施例中，線性有源區(qū)域可以利用具有直角的、或圓角的、或修剃的角落的矩形或環(huán)形的注入掩模來形成。
[0030]用于制造高壓二極管的制造過程可以包括在制造半導(dǎo)體封裝的環(huán)境下常見的其它步驟。例如，圖3示出了可以被用于形成高壓二極管器件的多個制造工藝步驟300a_e的示意性截面圖示。如截面圖300a所示的，提供SOI襯底305，其包括n型襯底或操作晶片301、掩埋絕緣層或氧化物層302、以及隔離的有源p型區(qū)域303。該隔離的有源p型區(qū)域303形成于絕緣掩埋層或氧化物層302上，在側(cè)面上被深槽隔離結(jié)構(gòu)304圍繞、并且被淺槽隔離結(jié)構(gòu)313-316覆蓋，其中該淺槽隔離結(jié)構(gòu)313-316被圖案化以定義陽極317和陰極318接觸區(qū)域。在襯底305上，第一圖案化的注入掩模310被定義以在p阱注入期間保護陰極有源區(qū)域、STI結(jié)構(gòu)314和315、以及部分陽極有源區(qū)域317，其中該p阱注入穿過未被掩蔽的STI結(jié)構(gòu)313、316和陽極接觸區(qū)域317的其它部分，以在至少部分的陽極有源區(qū)域和與深槽隔離結(jié)構(gòu)304相鄰的區(qū)域中形成外圍陽極區(qū)域311、312。注入的外圍p型區(qū)域311、312和內(nèi)部STI結(jié)構(gòu)314、315之間的距離定義了用于從陰極接觸到外圍p型區(qū)域311、312的二極管器件距離的第一橫向設(shè)計參數(shù)(Dpw_sti)。
[0031]如截面圖300b中所示的，第二圖案化的注入掩模320被定義以在高能量n阱注入期間保護外圍陽極區(qū)域311、312和陰極區(qū)域的外部部分，所述高能量n阱注入穿過未被掩蔽的STI結(jié)構(gòu)314、315以在陰極有源區(qū)域中形成深陰極區(qū)域321，以便僅向外圍陽極區(qū)域311、312中途地延伸(延伸一定距離)。在其它實施例中，高能量n阱注入只被設(shè)置在陰極有源區(qū)域內(nèi)。在陰極區(qū)域中，注入的高能量n阱區(qū)域321延伸到p型區(qū)域303中至可控制距離，該距離有助于維持二極管器件處的垂直電場。通過穿過圖案化的(STI)結(jié)構(gòu)314、315注入n型雜質(zhì)，所得到的深陰極區(qū)域321的廓形可以包括廓形隆起，并且在陰極接觸區(qū)域318之下沒有任何先前的反摻雜的情況下，注入的深陰極區(qū)域321包括在隨后形成的N+陰極接觸區(qū)域周圍的襯底305中的上部部分。
[0032]如截面圖300c所示出的，第三圖案化的注入掩模330被定義為在低能量n阱注入期間至少暴露陰極區(qū)域的外部部分，所述低能量n阱注入穿過未被掩蔽的STI結(jié)構(gòu)313-316以在陰極區(qū)域中形成淺陰極區(qū)域331、332。在選擇的實施例中，淺n阱從深陰極區(qū)域321延伸到深槽隔離304。在其它實施例中，淺n型注入可以被設(shè)置在整個二極管區(qū)域中。在陰極區(qū)域中，注入的淺陰極區(qū)域331、332橫向延伸到有助于維持二極管器件處高橫向場的可控制距離。就外圍陽極區(qū)域311、312先前被注入的方面，用于淺陰極區(qū)域331、332的雜質(zhì)濃度和能量被控制為使得低能量n阱注入不反摻雜陽極區(qū)域311和312或?qū)﹃枠O區(qū)域311和312是壓倒性的。形成淺陰極區(qū)域331、332的注入可以被設(shè)置在整個陰極區(qū)域(包括深陰極區(qū)域，以及整個陽極區(qū)域)中，或者，可以被設(shè)置在除了深陰極區(qū)域的整個陰極區(qū)域(以及整個陽極區(qū)域)中。在第一種情況下，用于形成淺陰極區(qū)域331、332的注入與用于形成深陰極區(qū)域321的注入重疊。在第二種情況下，用于形成淺陰極區(qū)域331、332的注入與用于形成深陰極區(qū)域321的注入相鄰。如果這些注入之間的間隙過大，那么陰極區(qū)域?qū)⑹遣贿B續(xù)的。此外，通常在兩個注入彼此相鄰時實現(xiàn)最高擊穿電壓。因此，用于形成深陰極區(qū)域321和用于形成淺的區(qū)域331、332的注入之間不應(yīng)有橫向距離。然而，淺陰極區(qū)域331、332的形成被控制以幫助定義第二橫向設(shè)計參數(shù)(De_EXT)，其作為陰極接觸區(qū)域341和淺陰極區(qū)域331、332的內(nèi)部范圍之間的橫向距離(Dc_ext)。如果與淺n阱注入相比，p阱注入有可比較的或者甚至更低的摻雜濃度，淺注入掩模需要覆蓋P型RESURF區(qū)域以防止n型雜質(zhì)到達p型RESURF區(qū)域。
[0033]如截面圖300d所示，第四圖案化的注入掩模340被定義用于注入n型陰極接觸區(qū)域341，同時，保護或掩蔽至少陽極接觸區(qū)域，如果不保護或掩蔽有源區(qū)域的其余部分的話。此外，如截面圖300e所示，定義(形成)第五圖案化的注入掩模350以用于注入p型陽極接觸區(qū)域351、352，同時保護或掩蔽至少陰極接觸區(qū)域，如果不保護或掩蔽有源區(qū)域的其余部分的話。在選擇的實施例中，陽極接觸區(qū)域351、352可以由一個或多個p型注入步驟形成，例如重P型源極-漏極注入(P++)和另一個重p型LDD (輕摻雜漏極)注入,該重p型LDD注入被設(shè)置在陽極接觸區(qū)域中以進一步加深形成了陽極陰極結(jié)的一部分的上部的、垂直的p-n結(jié)。由于淺注入，源自PSD和PLDD注入的雜質(zhì)未能穿過未圖案化的STI。例如，通過使用第五注入掩模350來利用一個或多個注入步驟注入具有第一導(dǎo)電性類型雜質(zhì)的材料(例如，P++源極/漏極和PLDD注入)到其中先前形成了相反導(dǎo)電類型的淺陰極區(qū)域331、332的陽極接觸區(qū)域中，陽極接觸區(qū)域的n型上部區(qū)域可以被轉(zhuǎn)換成p型表面層。以這種方式，整個陰極區(qū)域350、321、331、332被連續(xù)的陽極區(qū)域303、311、312、351、352圍繞，但是應(yīng)理解，圖3只示出了可以用于建造高壓二極管的工藝步驟的示例工序，從而注入步驟可以以任何所需順序執(zhí)行。
[0034]如將理解的，二極管器件的第一設(shè)計參數(shù)(DPW_sn)有效地定義了陽極接觸區(qū)域351,352的p型上表面部分的長度，該長度可以被控制來增加擊穿電壓性能，而設(shè)計參數(shù)DPW_sn的間隔距離過大(例如，大于1.5 y m)或間隔距離過小(例如，小于0.1 y m)將降低擊穿電壓。用于將擊穿電壓增加到大于最小閾值(例如，50V)的另一個設(shè)計參數(shù)是將深槽隔離結(jié)構(gòu)304的厚度增加到大于最小厚度(例如，1.5 ii m)。
[0035]圖4描述了示出了一種制造高壓二極管器件的方法400的簡化示意流程圖。在描述制造方法400過程中，不同的參考符號、摻雜類型和濃度通過可以形成的不同區(qū)域的示例提供，但這僅僅旨在便于理解多種示例實施例，而不是限定。一旦制造方法開始(步驟402)，在步驟404提供半導(dǎo)體襯底，該襯底具有被深槽隔離區(qū)域圍繞并且被圖案化的淺槽隔離結(jié)構(gòu)(一個或多個)覆蓋的第一半導(dǎo)體區(qū)域。該第一半導(dǎo)體區(qū)域可以是具有特定摻雜濃度(例如，大約2E15cm_3)的p型區(qū)域。除非另有指示出，否則后續(xù)步驟可以以任何期望的順序提供。
[0036]在第一半導(dǎo)體區(qū)域中，一個或多個RESURF層和阱區(qū)可以被形成以定義陽極區(qū)域和陰極區(qū)域。從步驟406開始，可以通過注入上部P阱來形成第一外圍陽極區(qū)域，以從期望的的陽極接觸區(qū)域延伸到深隔離槽。在一示例實施例中，利用P型阱注入以特定摻雜濃度(例如，1E16至lE19cm_3)來形成外圍陽極區(qū)域。P型陽極區(qū)域中途在陽極接觸區(qū)域下面，其中注入掩模防止陽極接觸區(qū)域的其它部分被注入。
[0037]在步驟408，可以注入形成第一 η阱區(qū)，以形成深陰極區(qū)域，該深陰極區(qū)域圍繞并且在期望的陰極接觸區(qū)域之下延伸預(yù)定深度，并且其在STI區(qū)域下面延伸一定距離。在一些實施例中，深陰極區(qū)域可以僅形成于陰極有源區(qū)域中。在一示例實施例中，通過使用注入掩模以特定摻雜濃度(例如，5Ε15至5E17cm_3)的η型雜質(zhì)的高能量注入形成深η阱陰極區(qū)域，以定義位于STI區(qū)域下面的外圍沿，以及以其它方式防止η型雜質(zhì)到達襯底。
[0038]在步驟410，第二 η-阱區(qū)可以被注入以形成從深η阱陰極區(qū)域橫向延伸到深槽隔離或P阱/陽極區(qū)域淺陰極區(qū)域，以定義上部的、垂直的ρ-η結(jié)和位于陽極接觸區(qū)域之下的橫向的、水平的ρ-η結(jié)。在一個示例實施例中，以特定摻雜濃度(例如，5Ε15至5E17cm_3)的η型雜質(zhì)的低能量注入形成淺陰極區(qū)域，以便延伸超出陽極和陰極接觸之間的STI區(qū)域以增加擊穿電壓。在選擇的實施例中，η型雜質(zhì)的注入被掩蔽以防止η型雜質(zhì)到達η阱陰極區(qū)域。在另外的實施例中，η型雜質(zhì)可以被注入到整個二極管結(jié)構(gòu)或整個陰極區(qū)域中，包括深的η阱陰極區(qū)域。
[0039]在步驟412，使用注入掩模來形成與襯底上表面鄰近的陰極接觸區(qū)域，例如通過以預(yù)定摻雜濃度(例如，N++)注入第二導(dǎo)電類型(例如，N型)的雜質(zhì)。如所形成的，陰極接觸區(qū)域被設(shè)置為被完全包含在深的η阱陰極區(qū)域內(nèi)或在其之上。在步驟414，使用注入掩模來形成鄰近襯底上表面的陽極接觸區(qū)域，例如通過以預(yù)定摻雜濃度(例如，P++)注入第一導(dǎo)電類型(例如，P型)雜質(zhì)。如所形成的，陽極接觸區(qū)域被設(shè)置在外圍陽極區(qū)域和淺陰極區(qū)域的至少部分上，以定義上部的垂直的Ρ-η結(jié)，其具有被陽極接觸區(qū)域遮蔽的下面的淺陰極區(qū)域的外圍部分。以這種方式，陽極和陰極接觸被設(shè)置為使得它們彼此被STI區(qū)域間隔并分離開。如所描述的，制造方法400結(jié)束于步驟416。
[0040]至此應(yīng)理解，在此提供了半導(dǎo)體二極管器件及其制造方法。所公開的二極管器件包括第一導(dǎo)電類型(例如，P型)的半導(dǎo)體襯底區(qū)域和用于電隔離所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)，其中所述隔離結(jié)構(gòu)包括被形成以圍繞所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的深槽隔離區(qū)域、形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域底部處的掩埋絕緣層、以及形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域表面上的至少第一淺槽隔離區(qū)域。在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，形成了第一導(dǎo)電類型(例如，P型)的重摻雜第一端子接觸區(qū)域和與所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔開的第二導(dǎo)電類型(例如，η型)的重摻雜第二端子接觸區(qū)域。第一導(dǎo)電類型的第一端子阱區(qū)形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中并且位于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的第一部分下面。此外，第二導(dǎo)電類型的第二端子阱區(qū)形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，其可以包括位于所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域周圍的深的部分和從所述深的部分延伸到所述第一端子阱區(qū)的淺的部分，其中所述淺的部分的外圍部分形成于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的第二部分下面，從而所述淺的第二端子阱區(qū)延伸至位于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的一部分下面。在選擇的實施例中，所述第一端子阱區(qū)和所述第二端子阱區(qū)的淺的部分形成位于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域下面的橫向的、水平的Ρ-η結(jié)。此外，所述第二端子阱區(qū)的所述外圍部分和所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域可以形成與所述淺槽隔離區(qū)域相鄰的上部的、垂直的Ρ-η結(jié)，其被所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域遮蔽。在選擇的實施例中，第一淺槽隔離區(qū)域是所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域和第二端子接觸區(qū)域之間的僅有隔離，從而使得第一端子阱區(qū)通過橫向間隔尺寸與所述第一淺槽隔離區(qū)域分離開，該橫向間隔尺寸被控制以最大化所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓。此外，第一端子阱區(qū)的淺的部分可以通過被控制以最大化所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓的橫向間隔尺寸與所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域分離開。在選擇的實施例中，所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域、所述第一端子阱區(qū)、以及下面的半導(dǎo)體襯底區(qū)域圍繞所述第二端子阱區(qū)的底部和側(cè)面。如所公開的，以所述第一導(dǎo)電類型材料形成的區(qū)域可以形成陽極端子(或者，替代地，陰極端子)，而以所述第二導(dǎo)電類型材料形成的區(qū)域可以形成陰極端子(或者，替代地，陽極端子)。
[0041]在另一種形式中，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法。在所公開的方法中，第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底區(qū)域形成于隔離結(jié)構(gòu)內(nèi)，其中該隔離結(jié)構(gòu)包括被形成以圍繞所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的深槽隔離區(qū)域、形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域底部處的掩埋絕緣層、以及形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域表面上的至少第一淺槽隔離區(qū)域。在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，所述第一導(dǎo)電類型的重摻雜第一端子接觸區(qū)域形成于所述第一端子接觸區(qū)域中。此外，所述第一導(dǎo)電類型的第一端子阱區(qū)形成于至少位于第一端子接觸區(qū)域下面的所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，在最終被形成時，其與所述第一端子接觸區(qū)域歐姆接觸。此外，在第二端子接觸區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域，與所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔開。此外，所述第二導(dǎo)電類型的第二端子阱區(qū)形成于至少位于第二端子接觸區(qū)域下面的所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，在最終形成時，其與所述第二端子接觸區(qū)域歐姆接觸，其中所述第二端子阱區(qū)橫向延伸到外圍末端部分，外圍末端部分位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的所述第一端子接觸區(qū)域下面并且在最終形成時與所述第一端子阱區(qū)相鄰。在選擇的實施例中，通過在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中注入形成所述第二導(dǎo)電類型的深端子阱區(qū)和淺端子阱區(qū)形成所述第二端子阱區(qū)，其中所述淺端子阱區(qū)圍繞所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域或座落于所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域下面，以及所述淺端子阱區(qū)從所述深第二端子阱區(qū)橫向延伸到位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的第一端子接觸區(qū)域下面的外圍末端部分。當(dāng)被注入時，所述淺端子阱區(qū)被以被控制以使所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓最大化的第二橫向間隔尺寸與所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域分離開。如所形成的，淺槽隔離區(qū)域分離所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域和第一端子接觸區(qū)域，以使得當(dāng)用注入掩模注入形成所述第一端子阱區(qū)時，所述第一端子阱區(qū)通過被控制以使所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓最大化的第一橫向間隔尺寸與所述淺槽隔離區(qū)域分離開。雖然不同區(qū)域可以以任何所需順序形成，但形成于所述第一端子阱區(qū)和第二端子阱區(qū)之間的陰極-陽極結(jié)被所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域遮蔽以增強電荷免疫。此外，所述第一端子阱區(qū)、所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域、以及下面的半導(dǎo)體襯底區(qū)域可以被形成為完全圍繞所述第二端子阱區(qū)的底部和側(cè)面。在選擇的實施例中，分別地，由所述第一導(dǎo)電類型材料形成的區(qū)域被形成為η型或替代地P型區(qū)域，而由所述第二導(dǎo)電類型材料形成的區(qū)域被形成為P型或替代地η型。
[0042]在另一種形式中，提供了一種形成高壓二極管器件的方法。在所公開的方法中，提供絕緣體上半導(dǎo)體襯底，其包括形成于掩埋絕緣層上并且被深槽隔離區(qū)域圍繞的半導(dǎo)體襯底層。在所述襯底層上，形成淺槽隔離區(qū)域以定義通過第一淺槽隔離區(qū)域與第二端子接觸開口分離開的第一端子接觸開口。下面步驟可以以任何所需順序應(yīng)用。在所述第一端子接觸開口中，選擇性地注入形成第一導(dǎo)電類型的重摻雜第一端子接觸區(qū)域。此外，第一導(dǎo)電類型的深第一端子阱區(qū)被選擇性地注入形成在所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域周圍的所述襯底層中。此外，所述第一導(dǎo)電類型的淺第一端子阱區(qū)被選擇性地注入形成在所述襯底層中，以橫向延伸到位于所述第二端子觸開口下面的外圍末端部分。此外，第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域被選擇性地注入形成在所述第二端子觸開口中的所述襯底層中，以通過所述第一淺槽隔離區(qū)域與所述第一導(dǎo)電類型的所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔和分離開。此外，第二導(dǎo)電類型的外圍第二端子阱區(qū)被選擇性地注入在位于所述第二端子接觸區(qū)域下面的所述襯底層中，以被放置為在最終形成時相鄰于所述淺第一端子阱區(qū)的所述外圍末端部分。如所形成的，所述第二導(dǎo)電類型的所述外圍第二端子阱區(qū)和所述第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域在襯底層中形成了 P型RESURF層，其相鄰于所述第一導(dǎo)電類型的形成了 η型RESURF層的淺第一端子阱區(qū)。此外，所述第二導(dǎo)電類型的所述外圍第二端子阱區(qū)和所述第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域的選擇性注入在所述第二端子接觸開口下面的襯底層中形成陰極-陽極結(jié)，其被所述第二導(dǎo)電類型的所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域遮蔽以增強電荷免疫。在選擇的實施例中，所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域、深第一端子阱區(qū)、以及淺第一端子阱區(qū)被形成為η型區(qū)域，所述外圍第二端子阱區(qū)和重摻雜第二端子接觸區(qū)域被被形成為P型區(qū)域。在其它實施例中，所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域、深第一端子阱區(qū)、以及淺第一端子阱區(qū)被形成為P型區(qū)域，所述外圍第二端子阱區(qū)和重摻雜第二端子接觸區(qū)域被被形成為η型區(qū)域。
[0043]雖然在此公開的上述示例實施例針對多種高壓二極管器件及其制造方法，但是本發(fā)明并不限于這些示例性實施例，其示出說明了本發(fā)明的適用于多種多樣的制造工藝和/或結(jié)構(gòu)的創(chuàng)造性方面。因此，上述公開的具體實施例僅僅是說明性的，不應(yīng)該被認為是對本發(fā)明的限制，因為本發(fā)明可以以對于受益于本發(fā)明教導(dǎo)的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的不同但等效的方式被修改和實踐。例如，雖然多個二極管器件被示出為形成于P型襯底層中，但這僅僅是為了便于說明，而不旨在限定，并且本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員將理解，本發(fā)明所教之原則適用于任何導(dǎo)電類型的器件。因此，將特定區(qū)域標(biāo)識為N型或P型僅僅是作為舉例說明，而非限定，并且相反導(dǎo)電類型區(qū)域可以替代以形成相反導(dǎo)電類型的器件。此外，所描述的層的厚度和摻雜濃度可以偏離所公開的范圍或值。應(yīng)理解，某些術(shù)語的使用在適當(dāng)?shù)那闆r下是可以互換的，從而在此所描述的實施例例如能夠在與在此所示出或以其它方式說明的其它取向進行操作。如這里所使用的，術(shù)語“耦接”被定義為以電或非電方式的直接或間接連接。因此，前述的說明并不旨在將本發(fā)明限定于上面所描述的特定形式，相反，旨在涵蓋可以被包含在如所述權(quán)利要求所定義的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的替代物、修改以及等價物，從而本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員應(yīng)該理解，可以做出多種修改、替換和改變而不脫離本發(fā)明的最寬范的程度的精神及范圍。
[0044]上面已經(jīng)就特定實施例描述的益處、其它優(yōu)點以及問題的解決方案。然而，益處、優(yōu)點、問題的解決方案、以及可以引起任何益處、優(yōu)點或解決方案發(fā)生或變得更加顯著的要素不應(yīng)被解釋為任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、必需的、或?qū)嵸|(zhì)性的特征或要素。如在此所使用的，術(shù)語“包括”或其任何其它變化形式旨在涵蓋非排他性的包含，從而包括一系列要素的過程、方法、產(chǎn)品、或裝置并不僅僅包括這些要素，而是可以包括其它沒有明確列出的或是該過程、方法、產(chǎn)品或裝置固有的其它要素。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體二極管器件，包括: 半導(dǎo)體襯底區(qū)域； 隔離結(jié)構(gòu)，用于電隔離所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域； 重摻雜第一端子接觸區(qū)域，其具有第一導(dǎo)電類型，形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中； 重摻雜第二端子接觸區(qū)域，其具有第二導(dǎo)電類型，位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，與所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔開； 第一端子阱區(qū)，其具有所述第一導(dǎo)電類型，位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中并且在所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的第一部分下面； 第二端子阱區(qū)，其具有所述第二導(dǎo)電類型，位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中，包括位于所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域周圍的深的部分和從所述深的部分延伸到所述第一端子阱區(qū)的淺的部分，其中所述淺的部分的外圍部分位于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域的第二部分下面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述第一導(dǎo)電類型是p型，所述第二導(dǎo)電類型是n型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述第一端子阱區(qū)以及所述第二端子阱區(qū)的淺的部分形成位 于所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域之下的P_n結(jié)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述第二端子阱區(qū)的外圍部分和所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域形成被所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域遮蔽的垂直的P_n結(jié)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的表面上的淺槽隔離區(qū)域是所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域和第二端子接觸區(qū)域之間的僅有的隔離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述第一端子阱區(qū)被以被控制來使所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓最大化的橫向間隔尺寸與形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的表面上的淺槽隔離區(qū)域分離開。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述第二端子阱區(qū)的所述淺的部分以被控制以使所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓最大化的橫向間隔尺寸與所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域分離開。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域、第一端子阱區(qū)、以及下面的半導(dǎo)體襯底區(qū)域圍繞了所述第二端子阱區(qū)的底部和側(cè)面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體二極管器件，其中所述隔離結(jié)構(gòu)包括:被形成為圍繞所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的深槽隔離區(qū)域、形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域底部的掩埋絕緣層、以及形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的表面上的至少第一淺槽隔離區(qū)域。
10.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，以任何順序包括: 在隔離結(jié)構(gòu)中提供第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底區(qū)域，所述隔離結(jié)構(gòu)包括被形成以圍繞所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的深槽隔離區(qū)域、形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域底部的掩埋絕緣層、以及形成于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的表面上的至少一個第一淺槽隔離區(qū)域； 在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的第一端子接觸區(qū)域中形成所述第一導(dǎo)電類型的重摻雜第一端子接觸區(qū)域； 在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的第二端子接觸區(qū)域中形成與所述第一端子接觸區(qū)域間隔開的第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域；在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中在至少所述第一端子接觸區(qū)域下面形成所述第一導(dǎo)電類型的第一端子阱區(qū)，在最終形成時其與所述第一端子接觸區(qū)域歐姆接觸；以及 在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中在至少第二端子接觸區(qū)域下面形成所述第二導(dǎo)電類型的第二端子阱區(qū)，在最終被形成時其與所述第二端子接觸區(qū)域歐姆接觸，其中所述第二端子阱區(qū)橫向延伸到位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的所述第一端子接觸區(qū)域下面并且在最終被形成時與所述第一端子阱區(qū)相鄰的外圍末端部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成于所述第一端子阱區(qū)和第二端子阱區(qū)之間的陰極-陽極結(jié)被所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域遮蔽以增強電荷免疫。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一端子阱區(qū)、所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域、以及下面的半導(dǎo)體襯底區(qū)域完全圍繞所述第二端子阱區(qū)的底部和側(cè)面。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中形成所述第二端子阱區(qū)包括: 在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中在所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域周圍形成第二導(dǎo)電類型的深端子阱區(qū)；以及 在所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域中形成第二導(dǎo)電類型的淺端子阱區(qū)，以從所述深端子阱區(qū)橫向延伸到位于所述半導(dǎo)體襯底區(qū)域的所述第一端子接觸區(qū)域下面的外圍末端部分。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述淺端子阱區(qū)包括:注入所述淺端子阱區(qū)以使得所述淺端子阱區(qū)以被控制以使所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓最大化的橫向間隔尺寸與所述重摻雜第二端子接觸區(qū)域分離開。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中只有淺槽隔離區(qū)域?qū)⑺龅谝欢俗咏佑|區(qū)域和第二端子接觸區(qū)域分離開。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所`述的方法，其中形成所述第一端子阱區(qū)包括:利用注入掩模對所述第一端子阱區(qū)進行注入以使得所述第一端子阱區(qū)以被控制以使所述半導(dǎo)體二極管器件的擊穿電壓最大化的橫向間隔尺寸與所述淺槽隔離區(qū)域分離開。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中用第一導(dǎo)電類型的材料形成的區(qū)域被形成為p型區(qū)域，以及用第二導(dǎo)電類型的材料形成的區(qū)域被形成為n型區(qū)域。
18.一種形成高壓二極管器件的方法，包括: 提供絕緣體上半導(dǎo)體襯底，其包括形成于掩埋絕緣層上并且被深槽隔離區(qū)域圍繞的半導(dǎo)體襯底層； 在所述襯底層上形成淺槽隔離區(qū)域以定義通過第一淺槽隔離區(qū)域與第二端子接觸開口分離開的第一端子接觸開口 ；并且然后，以任何順序: 選擇性地在所述襯底層中在所述第一端子接觸開口中注入第一導(dǎo)電類型的重摻雜第一端子接觸區(qū)域； 選擇性地在所述襯底層中在所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域周圍注入第一導(dǎo)電類型的深第一端子阱區(qū)； 選擇性地在所述襯底層中注入第一導(dǎo)電類型的淺第一端子阱區(qū)，以使其橫向延伸到位于所述第二端子觸開口下面的外圍末端部分；以及 選擇性地在所述襯底層中在所述第二端子接觸區(qū)域下面注入第二導(dǎo)電類型的外圍第二端子阱區(qū)，被放置為在最終被形成時與所述淺第一端子阱區(qū)的所述外圍末端部分相鄰；并且然后選擇性地在所述襯底層中在所述第二端子接觸開口中注入第二導(dǎo)電類型的重摻雜第二端子接觸區(qū)域，以使得其通過所述第一淺槽隔離區(qū)域與所述重摻雜第一端子接觸區(qū)域間隔并分離開。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述外圍第二端子阱區(qū)和重摻雜第二端子接觸區(qū)域在所述襯底層中形成與所述淺第一端子阱區(qū)相鄰的RESURF層。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中選擇性地注入所述外圍第二端子阱區(qū)和重摻雜第二端子接觸區(qū)域包括:在所述襯底層中在所述第二端子接觸開口之下形成陰極-陽極結(jié)，其被所述重摻雜第二端子接觸區(qū)`域遮蔽以增強電荷免疫。
【文檔編號】H01L29/06GK103779429SQ201310470104
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月19日
【發(fā)明者】林欣, 楊宏寧, 左將凱 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司