[发明专利]横向半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及横向半导体器件，具体地，涉及具有绝缘场板的横向功率半导体晶体管，且涉及用于制造半导体器件的相关方法。

背景技术

半导体晶体管（尤其是场效应控制开关器件，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管（IGBT））已被用于各种应用，包括但不限于用作电源和功率转换器中的开关、电车、空调以及甚至立体声系统。尤其对于能够切换大电流和/或以较高电压进行操作的功率器件而言，通常需要低导通状态电阻R_on和高击穿电压。

为提高横向场效应晶体管的击穿电压，例如，使用双扩散工艺并通过延伸到主表面的漏极区、漂移区以及源极区制造的LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体器件）的击穿电压，场电极可被设置在沿着接近主表面的漂移区延伸的场氧化物上。使用LOCOS工艺（硅的局部氧化），可形成场氧化物。具有这种场重新分布结构的半导体器件的击穿电压主要由场氧化物的介电属性和垂直厚度决定。

然而，更厚的场氧化物可增大导通状态电阻R_on。具体地，在不同的额定击穿电压的半导体结构被集成在单个集成半导体器件内时，例如，通过CMOS技术（互补型MOS）或BiCMOS技术（结合的双极结型晶体管和CMOS晶体管）（诸如BCD技术（双极型CMOS-DMOS））形成的功率晶体管和测量电路和/或逻辑电路，在普通LOCOS工艺中形成相应的场氧化物时，额定阻塞电压较低的半导体晶体管的导通状态电阻R_on可大幅增大。

因此，有需要改进横向半导体器件的场重新分布结构及其制造方法。

发明内容

根据半导体器件的一种实施方式，所述半导体器件包括半导体主体，具有主表面，所述主表面具有限定垂直方向的法线方向；电极，被设置在所述主表面上；以及绝缘结构，其将所述电极与所述半导体主体绝缘。所述半导体主体在垂直横截面内包括：第一导电型的第一接触区，其延伸到所述主表面；第二导电型的主体区，其与所述第一接触区邻接并延伸至所述主表面；所述第一导电型的漂移区，其与所述主体区邻接并延伸至所述主表面；以及第二接触区，其包括比所述漂移区更高的最大掺杂浓度并延伸至所述主表面。所述绝缘结构在所述垂直横截面内包括：栅极介电部分，其至少与所述漂移区形成第一水平界面且在所述第一水平界面与所述电极之间具有第一最大垂直延伸部分；以及场介电部分，其与所述漂移区形成在所述垂直方向上被设置在所述主表面之下的第二水平界面和第三水平界面。在所述垂直方向上，所述第二水平界面与所述电极之间的所述场介电部分的第二最大垂直延伸部分大于所述第一最大垂直延伸部分。在所述垂直方向上，所述第三水平界面与所述电极之间的所述场介电部分的第三最大垂直延伸部分大于所述第二最大垂直延伸部分。

根据半导体器件的一种实施方式，所述半导体器件包括半导体主体，具有主表面，所述主表面具有限定垂直方向的法线方向；电极，被设置在所述主表面上；以及绝缘结构，其将所述电极与所述半导体主体绝缘。所述半导体主体包括：第一导电型的第一接触区，被设置为靠近所述主表面；第二导电型的主体区，其与所述第一接触区形成延伸至所述主表面的第一pn结；所述第一导电型的漂移区，其与所述主体区形成延伸至所述主表面的第二pn结；以及第二接触区，其具有比所述漂移区更高的最大掺杂浓度并被设置为靠近所述主表面。所述绝缘结构至少与所述漂移区形成半导体-绝缘体界面。所述半导体-绝缘体界面包括第一水平界面部分、被垂直设置在所述主表面和所述第一水平界面部分之下的第二水平界面部分、以及被垂直设置在所述第二水平界面部分之下的第三水平界面部分。

根据一种用于制造横向场效应半导体器件的方法的实施方式，所述方法包括：提供半导体主体，所述半导体主体包括第一导电型的第一半导体区，所述第一半导体区延伸至具有限定垂直方向的法线方向的主表面；在所述第一半导体区上形成具有第一开口的第一掩模，所述第一开口在垂直横截面内具有第一水平延伸部分；使用所述第一掩模在所述第一半导体区内形成第一沟槽；在所述第一半导体区上形成具有第二开口的第二掩模，所述第二开口在所述垂直横截面内具有大于所述第一水平延伸部分的第二水平延伸部分；使用所述第一掩模在所述第一半导体区内形成第一沟槽；通过所述第二掩模各向异性刻蚀所述第一半导体区，以形成加宽的第一沟槽；沉积介电材料，以填充所述加宽的第一沟槽；以及使所述介电材料平坦化，以形成绝缘结构。形成所述第一掩模和所述第二掩模，使得当从上方观看时，所述第一开口和所述第一沟槽中的至少一个被设置在所述第二开口内。