[发明专利]提高散热性的绝缘体上硅器件及其制造方法

说明书

本申请是申请日为2002年10月30号，申请号为02821791.8，发明名称为“提高散热性的绝缘体上硅器件及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及半导体器件及制造工艺，更具体地本发明涉及在绝缘体上硅(SOI)结构中制造的这种器件。

背景技术

通过在绝缘体上的硅结构中制造器件，在半导体器件中可以实现减少的寄生元件，绝缘体上的硅结构如蓝宝石上硅以及氧化物绝缘体上硅，包括市场上可买到的绝缘体和注入的氧化物上键合的硅(SIMOX)。在这种结构中，支撑衬底一般键合到用于散热的散热器，对于功率晶体管结构来说散热器是特别重要的。此外，通过衬底表面上的金属化可以提供接地。

发明内容

本发明旨在提供一种制造绝缘体上硅结构的改进方法，绝缘体上硅结构具有提高的散热性以及包括低电阻接地通路的电路接地结构。

按照本发明的一种在绝缘体上的硅衬底中制造半导体器件的方法，包括以下步骤：a)提供半导体本体，半导体本体包括支撑衬底的硅、被衬底支撑的氧化硅层以及覆盖氧化硅层的硅层；

b)在部分氧化硅层上的硅层中形成半导体元件；

c)在与元件相反的衬底表面上形成刻蚀掩模；

d)施用刻蚀剂，以有选择地刻蚀部分氧化硅层下面的衬底中的硅；以及使氧化硅层暴露，氧化硅起刻蚀剂阻止作用；

e)在衬底的刻蚀部分中与氧化硅层邻接地提供金属层，以在元件工作期间提供从元件散热。

根据本发明的一种半导体器件，包括：

a)半导体本体，包括支撑衬底的硅、被衬底支撑的硅层以及覆盖氧化硅层的硅层，

b)在覆盖通过刻蚀已除去的部分衬底的硅层中形成的半导体元件，以及

c)通过刻蚀除去的部分衬底中的金属层，金属层提供从元件散热，

其中覆盖部分衬底的氧化硅层被除去，金属层毗邻硅层，金属层包括难熔金属，金属层还包括难熔金属上的金、铝或铜。

根据本发明的另一种半导体器件，包括：

a)半导体本体，包括支撑衬底的硅、被衬底支撑的氧化硅层以及覆盖氧化硅层的硅层，

b)在覆盖通过刻蚀已除去的部分衬底的硅层中形成的半导体元件，以及

c)通过刻蚀除去的部分衬底中的金属层，金属层提供从元件散热，

其中金属层毗邻氧化硅层使得氧化硅层位于金属层和硅层之间。

根据本发明，在绝缘体上硅(SOI)衬底中制造的半导体器件包括支撑硅衬底、被衬底支撑的氧化硅层以及氧化硅层上的硅层。更具体，例如，在部分氧化硅层上的硅层中制造电子元件如晶体管或电容器，然后掩蔽和刻蚀与元件相对的部分衬底。然后在已被刻蚀除去的部分衬底中形成金属层，金属层提供从元件散热。在另一种实施例中，用毗邻硅层的金属层除去覆盖部分衬底的氧化硅层。

在制造器件中，采用择优刻蚀，以用起刻蚀剂阻止作用的氧化硅除去衬底中的硅。可以应用两个步骤刻蚀，并且后刻蚀是择优的。然后在另一实施例中，可以通过氧化硅的优先刻蚀剂除去露出的氧化硅。

例如，在衬底的表面上可以形成用于硅刻蚀的氮化硅硬掩模。在形成硬掩模中，在掩蔽和刻蚀氮化硅时可以采用红外线掩模对准或镜像对准。金属层择优包括被金覆盖的难熔金属。可以采用晶片磨蚀，以在掩蔽和刻蚀之前减薄衬底。

结合对附图的详细描述将更容易明白本发明及其目的和特点。

附图说明

图1A-1D是说明根据本发明的实施例制造半导体器件的步骤的剖视图。

图2A-2C是说明根据本发明的另一个实施例制造半导体器件的步骤的剖视图。

图3A-3C是说明在根据本发明的半导体器件中可以制造的已知电子元件的剖视图。

具体实施方式

图1A-1D是说明根据本发明的一个实施例制造绝缘体上硅器件的步骤的剖视图。在图1A中，提供了可以是键合的硅或注入氧化物的硅的SOI结构，其中硅衬底10支撑氧化硅层12，氧化硅层12具有在氧化硅层12上设置的硅层14。这种SOI结构为大家所熟知且商业上可用于半导体器件制造。

如图1B所示，使用常规的光刻胶掩蔽、刻蚀和掺杂技术在硅层14中制造电子元件16。元件16可以是任意半导体器件如：图3A的截面图中所示的横向DMOS晶体管、图3B中所示的双极晶体管或图3C所示的电容器或可变电抗器。这些及其他半导体器件为大家所熟知且采用常规的半导体加工技术制造这种器件。