用于击穿电压改进的功率器件上部分SOI制造技术

本发明专利技术涉及增加半导体功率器件的击穿电压的方法和装置。通过利用中间氧化物层将器件晶圆接合至操作晶圆来形成接合晶圆。从器件晶圆的原始厚度大幅地减薄器件晶圆。通过半导体制造工艺在器件晶圆内形成功率器件。图案化操作晶圆以去除操作晶圆位于功率器件下方的部分，从而导致功率器件的击穿电压改进以及功率器件在反向偏置条件下的均匀静电势，其中确定击穿电压。也公开了其他方法和结构。公开了用于击穿电压改进的功率器件上部分SOI。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及增加半导体功率器件的击穿电压的方法和装置。通过利用中间氧化物层将器件晶圆接合至操作晶圆来形成接合晶圆。从器件晶圆的原始厚度大幅地减薄器件晶圆。通过半导体制造工艺在器件晶圆内形成功率器件。图案化操作晶圆以去除操作晶圆位于功率器件下方的部分，从而导致功率器件的击穿电压改进以及功率器件在反向偏置条件下的均匀静电势，其中确定击穿电压。也公开了其他方法和结构。公开了用于击穿电压改进的功率器件上部分SOI。【专利说明】用于击穿电压改进的功率器件上部分SOI
本专利技术涉及增加半导体功率器件的击穿电压的方法和装置。
技术介绍
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。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一方面，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2 μ m和大约10 μ m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。根据本专利技术的另一方面，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η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2 μ m和大约10 μ m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。根据本专利技术的又一方面，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。【专利附图】【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。图3A-图3B示出制造UHV功率器件的方法的一些实施例。图4A-图4B不出对功率器件的击穿电压测量的一些实施例。图5示出功率器件的电场分布的图。图6示出对功率器件击穿电压作为器件晶圆厚度的函数的图。【具体实施方式】结合附图作出本文的描述，其中类似的参考数字通常始终用于表示类似的元件，并且其中各个结构不一定要按照比例绘制。在以下描述中，为了说明的目的，详尽地解释许多具体的细节以帮助理解。然而，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是本文描述的一个或多个方面可以以比这些具体的细节低的程度实践。在其他情况中，以框图形式示出已知的结构和器件以帮助理解。图1示出在接合晶圆上形成的超高压(UHV)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)功率器件100的一些方面。接合晶圆包括通过中间氧化物层104接合的操作晶圆102和器件晶圆106。UHV MOSFET器件100包括横向扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(LDMOS)功率器件或横向绝缘栅极双极型晶体管(LIGBT)，对于给定的集成电路(IC)应用被配置用于支持相关逻辑器件的升高电压条件。在本专利技术中，LIGBT100用作UHV MOSFET器件100的实例。栅极108在LIGBT功率器件100的有源沟道区上方形成。邻近栅极设置源极114，源极114包括进一步具有第一类型的第一导电性(例如P型)的第一阱110和进一步具有第二类型的第二导电性(例如η型)的第二阱112。LIGBT功率器件100还包括漏极116、被配置用于使栅极108、源极114和漏极116与UHV偏置的非预期效应隔离的场氧化物层(FOX) 118。LIGBT功率器件100被用于诸如片上系统(SoC) IC的应用。SoC技术通过集成逻辑和模拟制造工艺实现单个芯片上的系统级功能。高成本效益的SoC技术要求利用低成本高性能的功率器件来驱动多个负载支持安全工作区(SOA)为大约IOV至大约20V的SoC内的多电源域。这种类型的驱动可以通过电荷泵器件实现，电荷泵器件需要额外的工艺复杂性和增加的成本。LIGBT功率器件100还可以实现SoC应用所需的期望电压但是容易遭受超过LIGBT功率器件100的击穿电压的电介质击穿。击穿电压(即在不用作导体的情况下LIGBT器件100可以承受的最大电压，由器件晶圆106的电介质击穿导致的)取决于隔离器件晶圆106内的LIG本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林隆世，杨富雄，黄坤铭，林明毅，褚伯韬，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71