绝缘体上硅横向器件及其制造方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种绝缘体上硅横向器件，还涉及一种绝缘体上硅横向器件的制造方法。

背景技术：

1、绝缘体上硅(soi)以其独特的结构克服了体硅材料的不足，充分发挥了硅集成电路技术的潜力。与体硅技术相比之下，具有高速、低功耗、高集成度以及便于隔离等优点。

2、在soi高压横向器件的研究中，业界尝试采用传统体硅器件中的resurf(降低表面电场)结构、场板结构以及横向渐变掺杂等结终端耐压技术来解决器件的耐压问题。但soi器件由于衬底被介质层隔离，使得底部纵向resurf效果减弱，在高压器件领域耐压效果不好。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种具有高击穿电压的绝缘体上硅横向器件及其制造方法。

2、一种绝缘体上硅横向器件，包括：衬底；掩埋介质层，设于所述衬底上；漂移区，设于所述掩埋介质层上；竖向导电结构，从所述漂移区向下延伸至所述掩埋介质层；低k介质，设于所述掩埋介质层中，并包围所述竖向导电结构的底部，所述低k介质的介电常数小于所述掩埋介质层的介电常数；介电层，设于所述竖向导电结构的侧面，且位于所述竖向导电结构与漂移区之间、所述低k介质的上方。

3、上述绝缘体上硅横向器件，竖向导电结构-介电层-漂移区构成类似导电材料-介电材料-半导体的电容器效果，既能辅助漂移区耗尽，还能使得器件反向截至时漂移区底部的等势线压在竖向导电结构下方的结构中，由于低k介质位于等势线最密集处，在该横向器件处于反向截止区域时，可大大增强介质中的电场，进而提高击穿电压。

4、在其中一个实施例中，所述横向器件为ldmosfet，所述横向器件还包括：源极区；漏极区；栅极，设于所述源极区和漏极区之间的区域的上方；其中，所述竖向导电结构位于所述栅极和漏极区之间，所述源极区、漏极区及漂移区具有第一导电类型。

5、在其中一个实施例中，所述绝缘体上硅横向器件还包括：场氧层，设于所述漂移区上；衬底引出区，具有第二导电类型，设于所述源极区背离所述栅极的一侧；所述栅极从所述源极区边缘延伸至所述场氧层上。

6、在其中一个实施例中，所述绝缘体上硅横向器件还包括第一导电类型阱区和第二导电类型阱区，所述漏极区位于所述第一导电类型阱区中，所述源极区和所述衬底引出区位于所述第二导电类型阱区中，所述竖向导电结构位于所述第一导电类型阱区和第二导电类型阱区之间。

7、在其中一个实施例中，所述漂移区设有至少一列所述竖向导电结构，每列包括至少两个间隔排列的竖向导电结构，且列方向与导电沟道长度方向在水平面上呈大于0度的夹角；所述绝缘体上硅横向器件还包括至少一个导电等势结构，每个导电等势结构电连接一列竖向导电结构。

8、在其中一个实施例中，所述漂移区设有至少一列所述竖向导电结构，每列包括至少两个间隔排列的竖向导电结构，列方向为导电沟道宽度方向；所述绝缘体上硅横向器件还包括设于所述场氧层上的至少一导电等势条，每条导电等势条通过导电材料向下穿过所述场氧层电连接一列竖向导电结构。

9、在其中一个实施例中，各所述导电等势条沿导电沟道宽度方向延伸。

10、在其中一个实施例中，各所述导电等势条的材质包括金属或合金。

11、在其中一个实施例中，所述竖向导电结构的材质包括多晶硅。

12、在其中一个实施例中，所述低k介质的材质包括氟氧化硅。

13、在其中一个实施例中，所述介电层的材质为硅氧化物。

14、在其中一个实施例中，所述掩埋介质层是埋氧层。

15、在其中一个实施例中，所述低k介质的底部与所述衬底直接接触。

16、在其中一个实施例中，所述低k介质的顶部与所述掩埋介质层的顶部平齐。

17、在其中一个实施例中，所述第一导电类型为n型，所述第二导电类型为p型。

18、一种绝缘体上硅横向器件的制造方法，包括：获取soi晶圆，所述soi晶圆包括衬底、衬底上的掩埋介质层及掩埋介质层上的漂移区；向下刻蚀所述漂移区，将漂移区刻穿后继续刻蚀所述掩埋介质层，从而在所述漂移区和掩埋介质层中形成沟槽；在所述沟槽的底部填充低k介质，之后在所述沟槽的侧壁形成介电层；在侧壁形成了所述介电层的沟槽内填充导电材料，形成竖向导电结构，其中，所述低k介质的介电常数小于所述掩埋介质层的介电常数。

19、上述绝缘体上硅横向器件的制造方法，竖向导电结构-介电层-漂移区构成类似导电材料-介电材料-半导体的电容器效果，既能辅助漂移区耗尽，还能使得漂移区底部的等势线压在竖向导电结构下方的结构中，由于低k介质位于等势线最密集处，在该横向器件处于反向截止区域时，可大大增强介质中的电场，进而提高击穿电压。

20、在其中一个实施例中，所述刻蚀所述掩埋介质层的步骤将掩埋介质层刻穿至所述衬底。

21、在其中一个实施例中，所述在所述沟槽的底部填充低k介质的步骤之后、所述在所述沟槽的侧壁形成介电层的步骤之前，还包括对所述低k介质进行回刻的步骤。

技术特征：

1.一种绝缘体上硅横向器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，所述横向器件为ldmosfet，所述横向器件还包括：

3.根据权利要求2所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，还包括：

4.根据权利要求1所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，所述漂移区设有至少一列所述竖向导电结构，每列包括至少两个间隔排列的竖向导电结构，且列方向与导电沟道长度方向在水平面上呈大于0度的夹角；所述绝缘体上硅横向器件还包括至少一个导电等势结构，每个导电等势结构电连接一列竖向导电结构。

5.根据权利要求3所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，所述漂移区设有至少一列所述竖向导电结构，每列包括至少两个间隔排列的竖向导电结构，列方向为导电沟道宽度方向；所述绝缘体上硅横向器件还包括设于所述场氧层上的至少一导电等势条，每条导电等势条通过导电材料向下穿过所述场氧层、并电连接一列竖向导电结构。

6.根据权利要求1所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，所述竖向导电结构的材质包括多晶硅。

7.根据权利要求1所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，所述低k介质的材质包括氟氧化硅。

8.根据权利要求1所述的绝缘体上硅横向器件，其特征在于，所述低k介质的底部与所述衬底直接接触。

9.一种绝缘体上硅横向器件的制造方法，包括：

10.根据权利要求9所述的绝缘体上硅横向器件的制造方法，其特征在于，所述刻蚀所述掩埋介质层的步骤将掩埋介质层刻穿至所述衬底，和/或

技术总结
本发明涉及一种绝缘体上硅横向器件及其制造方法，所述器件包括：衬底；掩埋介质层，设于所述衬底上；漂移区，设于所述掩埋介质层上；竖向导电结构，从所述漂移区向下延伸至所述掩埋介质层；低K介质，设于所述掩埋介质层中，并包围所述竖向导电结构的底部；介电层，设于所述竖向导电结构的侧面，且位于所述竖向导电结构与漂移区之间、所述低K介质的上方。本发明竖向导电结构‑介电层‑漂移区构成类似导电材料‑介电材料‑半导体的电容器效果，既能辅助漂移区耗尽，还能使得漂移区底部的等势线压在竖向导电结构下方的结构中，由于低K介质位于等势线最密集处，在该横向器件处于反向截止区域时，可大大增强介质中的电场，进而提高击穿电压。

技术研发人员：刘腾,章文通,何乃龙,张志丽,宋华
受保护的技术使用者：无锡华润上华科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15