[发明专利]用于击穿电压改进的功率器件上部分SOI

说明书

技术领域

本发明涉及增加半导体功率器件的击穿电压的方法和装置。

背景技术

由于超高压(UHV)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件相对于诸如绝缘栅极双极型晶体管和半导体闸流管的其他功率半导体器件的高效率，超高压(UHV)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件在集成电路中主要用于转换用途。UHV MOSFET器件的击穿电压与围绕UHV MOSFET器件的埋氧层(BOX)厚度和晶圆厚度相关。增加BOX厚度以增加击穿电压可能增加缺陷密度并降低生产量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一方面，提供了一种功率器件，包括：在器件晶圆的第一表面上设置的晶体管；和通过中间氧化物层接合至所述器件晶圆的第二表面的操作晶圆，所述操作晶圆包括位于所述晶体管附近的凹槽。

在所述的功率器件中，所述凹槽位于所述晶体管的一部分的上方。在一个实施例中，在上述功率器件中，所述凹槽位于所述晶体管的漏极区的上方并且横跨所述晶体管的沟道和所述晶体管的漏极之间的区域。在另一个实施例中，在上述功率器件中，利用电介质沟槽隔离结构和包括中间氧化物层的BOX隔离件，所述功率器件的区域被横向隔离开。

所述的功率器件还包括在大约2μm和大约10μm之间的器件晶圆厚度。

在所述的功率器件中，所述晶体管还包括横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管或横向绝缘栅极双极型晶体管。

所述的功率器件还包括大于约500V的击穿电压。

根据本发明的另一方面，提供了一种在利用中间氧化物层接合至操作晶圆的器件晶圆上设置的半导体器件，包括：在所述半导体器件的源极上方设置的第一场氧化物层；在所述半导体器件的漏极上方设置的第二场氧化物层；在所述半导体器件的沟道上方且在栅极多晶硅下方设置的第三场氧化物层；以及在所述操作晶圆中形成的凹槽，其中，已在所述半导体器件的一部分的下方去除所述操作晶圆的一部分。

在所述的半导体器件中，所述凹槽位于所述半导体器件的漏极区并且横跨所述半导体器件的所述沟道和所述半导体器件的漏极之间的区域。

所述的半导体器件还包括：围绕所述半导体器件的埋氧层；位于所述半导体器件的源极内且具有第一类型的第一导电性的第一阱；位于所述第一场氧化物层下方且具有第二类型的第二导电性的第二阱；在所述第一阱内邻近所述第一场氧化物层设置的包括第一过量的第一类型的载流子的第一掺杂区；在所述第一阱内邻近所述栅极多晶硅设置的包括第二过量的第二类型的载流子的第二掺杂区；以及在所述漏极内设置的包括过量的第一类型的载流子的第三掺杂区。

在上述半导体器件中，所述第一类型的导电性包括p型导电性；所述第二类型的导电性包括n型导电性；所述第一类型的载流子包括空穴；以及所述第二类型的载流子包括电子。

在上述半导体器件中，所述器件晶圆包括厚度在大约2μm和大约10μm之间的硅外延层。在一个实施例中，上述半导体器件还包括大于约500V的击穿电压。在另一个实施例中，上述半导体器件还包括横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管。在又一个实施例中，上述半导体器件还包括横向绝缘栅极双极型晶体管。

根据本发明的又一方面，提供了一种增加功率器件的击穿电压的方法，包括：提供接合晶圆，所述接合晶圆包括利用中间氧化物层接合至操作晶圆的器件晶圆；减薄所述器件晶圆；在所述器件晶圆上制造所述功率器件；以及去除所述操作晶圆的一部分。

在所述的方法中，去除所述操作晶圆的所述一部分还包括：选择性地图案化所述操作晶圆的表面；以及去除所述操作晶圆被选择性图案化的部分。

上述方法还包括在所述功率器件的一部分的上方的区域中选择性地图案化所述操作晶圆。

上述方法还包括：用光刻胶涂覆所述操作晶圆的表面；使所述操作晶圆的表面与包含图案的光掩模对准；将所述操作晶圆的表面暴露于光以转印所述图案至所述光刻胶；以及利用所述中间氧化物层作为蚀刻停止件根据所述图案对所述操作晶圆的表面进行蚀刻。

上述方法还包括去除所述操作晶圆的所述一部分结合减薄所述器件晶圆以基本上去除从反偏置条件下所述功率器件的栅极发射的电势线的横向分量，其中测量所述击穿电压。

附图说明

图1示出超高压(UHV)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)功率器件的一些方面。

图2A-图2L示出为了改进击穿电压在接合晶圆上形成功率器件的一些实施例。