功率元件中的梯度掺杂制造技术

形成半导体结构的多个示例性方法可包括在半导体基板上形成掺杂硅层。可以随距该半导体基板的距离增加而增加掺杂水平。这些方法可包括蚀刻该掺杂硅层，以界定延伸至该半导体基板的沟槽。该掺杂硅层可界定该沟槽的倾斜侧壁。该沟槽的特征可在于大于或约30μm的深度。这些方法可包括用第一氧化物材料给该沟槽加衬。这些方法可包括在该沟槽内沉积第二氧化物材料。这些方法可包括形成接触部以产生功率元件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功率元件中的梯度掺杂
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求享有于2021年2月8日提交的、名称为“GRADED DOPING IN POWER DEVICES(功率元件中的梯度掺杂)”的美国非临时申请案第17/169,916号的权益与优先权，通过引用将该美国申请案的内容整体并入本文，以用于所有目的。


[0003]本技术涉及半导体工艺和元件。更特定而言，本技术涉及生产半导体结构，该半导体结构的特征在于根据结构特性调整的掺杂。

技术介绍

[0004]集成电路是通过在基板表面上产生错综复杂地图案化的材料层的工艺而实现。在基板上产生图案化材料需要用于材料沉积和移除的受控方法。然而，随着新的元件设计，生产高质量的材料层可能是有挑战性的。
[0005]因此，需要能够用于生产高质量元件和结构的改良系统与方法。本技术解决了这些和其他需求。

技术实现思路

[0006]形成半导体结构的多种示例性方法可包括在半导体基板上形成掺杂硅层。可以随距该半导体基板的距离增加而增加掺杂水平(level of doping)。这些方法可包括蚀刻该掺杂硅层，以界定延伸至该半导体基板的沟槽。该掺杂硅层可界定该沟槽的倾斜侧壁。该沟槽的特征可在于大于或约30μm的深度。这些方法可包括用第一氧化物材料给该沟槽加衬。这些方法可包括在该沟槽内沉积第二氧化物材料。这些方法可包括形成接触部以产生功率元件。
[0007]在一些实施方式中，在该蚀刻之后，该掺杂硅层的特征可在于约2μm与约5μm之间的宽度。给该沟槽加衬的该第一氧化物材料的厚度可为小于或约5nm。这些方法可包括在该掺杂硅层的暴露表面上执行注入。该功率元件可包括P
‑
N结(junction)。该接触部可包括在该半导体结构上的金属硅化物的区域。该金属硅化物的区域的特征可在于注入的硼、磷或砷的离子。该金属硅化物的区域的特征可在于大于或约0.6V的势垒高度，以产生肖特基接触。该第一氧化物材料可以是或包括氧化铝，且该第二氧化物材料可以是或包括氧化硅。该半导体基板可以是或包括以锑掺杂的硅。该沟槽的倾斜侧壁的特征可在于一致的(consistent)斜率。该掺杂硅层的特征可在于：掺杂是从靠近该半导体基板的位置至靠近一表面的位置呈线性增加，该表面与邻近该半导体基板的表面相对。该半导体结构的特征可在于大于或约650V的击穿电压。用于该掺杂硅层的掺杂剂可以是或包括磷。在靠近该半导体基板的位置处的掺杂剂浓度可为小于或约8e15cm
‑3。远离该半导体基板处的掺杂剂浓度可为大于或约9e15cm
‑3。
[0008]本技术的一些实施方式可以涵盖多种半导体结构。这些结构可包括形成为覆于基
板上的掺杂硅的层。该掺杂硅内的掺杂水平可随距该基板的距离增加而增加。这些结构可包括在该掺杂硅的层的任一侧上形成的沟槽。该沟槽可包括第一氧化物材料的衬垫和第二氧化物材料的填充材料。该沟槽的特征可在于多个倾斜侧壁。这些结构可包括接触部。
[0009]在一些实施方式中，用于该掺杂硅的层的掺杂剂可以是或包括磷。靠近该基板的位置处的掺杂剂浓度可为小于或约8e15cm
‑3。远离该基板处的掺杂剂浓度可为大于或约9e15cm
‑3。该沟槽的这些倾斜侧壁的特征可在于一致的斜率。该掺杂硅的层的特征可在于：掺杂是从靠近该基板的位置至靠近一表面的位置呈线性增加，该表面与邻近该基板的表面相对。该基板可以是或包括以锑掺杂的硅。该第一氧化物材料可以是或包括氧化铝。该第二氧化物材料可以是或包括氧化硅。该半导体结构的暴露表面可以是或包括硼注入，而产生用于该半导体结构的P
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N结。该接触部可包括金属硅化物的区域。该金属硅化物的区域的特征可在于注入的硼、磷或砷离子。该金属硅化物的区域的特征可在于大于或约0.6V的势垒高度，以产生肖特基接触。
[0010]本技术的一些实施方式可涵盖形成半导体结构的多种方法。这些方法可包括在半导体基板上形成掺杂硅层。包括的掺杂剂可呈掺杂剂浓度随距半导体基板的距离增加而增加的梯度。这些方法可包括蚀刻该掺杂硅层，以界定延伸到该半导体基板的沟槽。该掺杂硅层可界定该沟槽的倾斜侧壁。该沟槽的特征可在于大于或约30μm的深度。该掺杂硅层的特征可在于约2μm与约5μm之间的宽度。这些方法可包括用第一氧化物材料给该沟槽加衬，该第一氧化物材料的特征在于小于或约5nm的厚度。这些方法可包括在该沟槽内沉积第二氧化物材料。这些方法可包括形成接触部，以产生功率元件。
[0011]在一些实施方式中，该半导体基板可以是或包括以锑掺杂的硅。该第一氧化物材料可以是或包括氧化铝。该第二氧化物材料可以是或包括氧化硅。这些方法可包括在该掺杂硅层的暴露表面上执行注入。该功率元件可以是P
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N结。这些方法可包括在该半导体结构上形成金属硅化物的区域。该金属硅化物的区域的特征可在于注入的硼、磷或砷的离子。该金属硅化物的区域的特征可在于大于或约0.6V的势垒高度，以产生肖特基接触。
[0012]这样的技术可提供优于常规系统和技术的许多优点。例如，这些工艺可以针对任何数量的元件生产具改善的电荷密度的元件。此外，这些工艺可改善所生产结构的击穿电压，且可以克服处理的复杂度。结合下文的描述和附图，更详细地描述这些和其他实施方式以及它们的许多优点和特征。
附图说明
[0013]通过参考说明书的其余部分和附图，可实现对所揭示的技术的本质和优点的进一步理解。
[0014]图1显示根据本技术的一些实施方式的示例性处理系统的一个实施方式的俯视图。
[0015]图2显示根据本技术的一些实施方式的形成半导体元件的方法中的示例性操作。
[0016]图3A至图3C显示根据本技术的一些实施方式的正受处理的基板的截面视图。
[0017]纳入若干图作为示意图。应理解，这些图是为了说明目的，并且不被认为按照比例，除非特别说明其为按照比例。此外，作为示意图，提供这些图以有助理解，并且可能不包括比拟实际表象的所有方面或信息，并且可为了说明目的而包括放大材料。
[0018]在附图中，相似的部件及/或特征可具有相同的附图标记。此外，相同类型的各种部件可通过在附图标记后加上区分相似部件的字母而加以区分。如果说明书中仅使用第一附图标记，则该叙述适用于任何一个具有相同第一附图标记的类似部件，而无关该字母。
具体实施方式
[0019]随着半导体处理中生产的元件不断缩小，从工艺到工艺，一致性、材料质量、工艺控制、及再现性变得越来越具有挑战性。为了继续以缩小的尺寸改善元件性能，正在研究替代性的膜和工艺，以相对于常规元件有额外的性能改善。
[0020]例如，在包括功率二极管的功率元件中，为了增大击穿电压，许多结构形成在诸如碳化硅或氮化镓之类的较宽带隙的材料上，这些材料可能非常昂贵，但可允许有减小的元件高度，以助于制造。然而，为了使用替代材料(例如硅)作为用于高功率元件(包括500V或超过500V)的元件基板，元件的各个区域本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形成半导体结构的方法，所述方法包括：在半导体基板上形成掺杂硅层，其中掺杂水平随距所述半导体基板的距离增加而增加；蚀刻所述掺杂硅层，以界定延伸至所述半导体基板的沟槽，其中所述掺杂硅层界定所述沟槽的倾斜侧壁，且其中所述沟槽的特征在于大于或约30μm的深度；用第一氧化物材料给所述沟槽加衬；在所述沟槽内沉积第二氧化物材料；及形成接触部以产生功率元件。2.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中，在所述蚀刻之后，所述掺杂硅层的特征在于约2μm与约5μm之间的宽度。3.如权利要求2所述的形成半导体结构的方法，其中给所述沟槽加衬的所述第一氧化物材料的厚度小于5nm或为约5nm。4.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，进一步包括：在所述掺杂硅层的暴露表面上执行注入，且其中所述功率元件包括P
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N结。5.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中所述接触部包括在所述半导体结构上的金属硅化物的区域，其中所述金属硅化物的区域的特征在于注入的硼、磷或砷的离子，且其中所述金属硅化物的区域的特征在于大于或约0.6V的势垒高度，以产生肖特基接触。6.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中所述第一氧化物材料包括氧化铝，且其中所述第二氧化物材料包括氧化硅。7.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中所述半导体基板包括以锑掺杂的硅。8.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中所述沟槽的所述倾斜侧壁的特征在于一致的斜率，且其中所述掺杂硅层的特征在于：掺杂是从靠近所述半导体基板的位置至靠近一表面的位置呈线性增加，所述表面与邻近所述半导体基板的表面相对。9.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中所述半导体结构的特征在于大于或约650V的击穿电压。10.如权利要求1所述的形成半导体结构的方法，其中用于所述掺杂硅层的掺杂剂包括磷，其中在靠近所述半导体基板的位置处的掺杂剂浓度为小于或约8e15cm
‑3，且其中远离所述半导体基板处的掺杂剂浓度为大于或约9e15cm
‑3。11.一种半导体结构，包括：掺杂硅的层，形成为覆于基板上，其中所述掺杂硅内的掺杂水平随距所述基板的距离增加而增加；沟槽，形成在所述掺杂硅的层的任一侧上，所述沟槽包括第一氧化物材料的衬垫和第二氧化物材料的填充材料，其中所述沟槽的特征在于多个倾斜侧壁；及接触部。12.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿希什，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：