半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【專利說(shuō)明】半導(dǎo)體裝置及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]將2014年I月27日提交的日本專利申請(qǐng)N0.2014-012301的公開內(nèi)容(包括說(shuō)明書、附圖以及摘要)通過(guò)參考全部并入在本申請(qǐng)中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體裝置及其制造方法，并且特別地涉及具有所謂的雙RESURF結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]在高擊穿電壓LDMOS (橫向擴(kuò)散的金屬氧化物半導(dǎo)體)的檢查中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過(guò)結(jié)合如例如日本專利公開N0.1999-274493(專利文獻(xiàn)I)中所示出的具有垂直溝道溝槽柵極結(jié)構(gòu)的橫向MOS晶體管和所謂的雙RESURF (REduced SURface Field，降低表面場(chǎng))結(jié)構(gòu)而獲得的配置具有高一致性(consistency)。換句話說(shuō)，通過(guò)由于溝槽柵極具有垂直方向溝道，可以減少整個(gè)晶體管占據(jù)的面積，并且因此，可以促進(jìn)晶體管的小型化。此外，通過(guò)利用由于利用傾向于引起耗盡的雙RESURF結(jié)構(gòu)而實(shí)現(xiàn)的改善的擊穿電壓，可以增大構(gòu)成雙RESURF結(jié)構(gòu)的漂移區(qū)中的摻雜濃度并且實(shí)現(xiàn)晶體管的導(dǎo)通電阻的減少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]通常，雙RESURF結(jié)構(gòu)的尺寸與晶體管的擊穿電壓成比例，并且因此，優(yōu)選地，晶體管被設(shè)計(jì)為使得雙RESURF結(jié)構(gòu)的尺寸與整個(gè)晶體管的尺寸的比例高，而同時(shí)減少整個(gè)晶體管的尺寸。
[0006]此外，在上述的晶體管結(jié)構(gòu)中，稱為體區(qū)的雜質(zhì)區(qū)被形成在源極區(qū)附近以便控制閾值電壓。如果構(gòu)成雙RESURF結(jié)構(gòu)的RESURF層中的一個(gè)和體區(qū)作為同一個(gè)層沿著半導(dǎo)體襯底的主表面并排地安置，例如，體區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散到雙RESURF結(jié)構(gòu)的區(qū)域中，并且因此，存在雙RESURF結(jié)構(gòu)的尺寸將被改變(減少)并且晶體管的擊穿電壓將被減少的可能性。
[0007]此外，如果通過(guò)使用不同的掩模在不同的處理中形成雙RESURF結(jié)構(gòu)的RESURF層中的一個(gè)以及上述的體區(qū)，處理效率被降低。專利文獻(xiàn)I中沒有公開或暗示針對(duì)這種問題的措施，并且此外，專利文獻(xiàn)I根本沒有公開雙RESURF結(jié)構(gòu)。
[0008]根據(jù)本說(shuō)明書和附圖的描述其它任務(wù)和新的特征將變得清楚。
[0009]在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置中，上側(cè)RESURF區(qū)域在半導(dǎo)體襯底內(nèi)被形成為與第一埋置區(qū)在該一個(gè)主表面一側(cè)接觸。半導(dǎo)體襯底具有場(chǎng)氧化物，其在該一個(gè)主表面上被形成為到達(dá)上側(cè)RESURF區(qū)域。第二導(dǎo)電類型體區(qū)被形成為與上側(cè)RESURF區(qū)域在該一個(gè)主表面一側(cè)接觸并且鄰近(neighbor)場(chǎng)氧化物。
[0010]在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法中，第二導(dǎo)電類型上側(cè)RESURF區(qū)域在半導(dǎo)體襯底內(nèi)被形成為與第一埋置區(qū)在該一個(gè)主表面一側(cè)接觸。第二導(dǎo)電類型體區(qū)在半導(dǎo)體襯底內(nèi)被形成為與上側(cè)RESURF區(qū)域在該一個(gè)主表面一側(cè)接觸并且鄰近場(chǎng)氧化物。通過(guò)使用相同的圖案作為掩模引入第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)來(lái)形成上側(cè)RESURF區(qū)域和體區(qū)。
[0011]根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置，體區(qū)被形成為與上側(cè)RESURF區(qū)域在半導(dǎo)體襯底的該一個(gè)主表面的一側(cè)接觸。由于體區(qū)鄰近場(chǎng)氧化物，由體區(qū)的在主表面方向上的擴(kuò)散引起的上側(cè)RESURF區(qū)域的尺寸變化的可能性被消除。因此，通過(guò)上側(cè)RESURF區(qū)域和下側(cè)RESURF區(qū)域來(lái)形成的雙RESURF結(jié)構(gòu)的尺寸的變化被抑制，并且因此，可以提供具有穩(wěn)定的擊穿電壓的半導(dǎo)體裝置。
[0012]根據(jù)該實(shí)施例的制造方法，通過(guò)使用同一個(gè)圖案作為掩模來(lái)形成上側(cè)RESURF區(qū)域和體區(qū)，并且因此，可以改善處理效率。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是示意性地示出第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0014]圖2是在同時(shí)形成P型體區(qū)和P型RESURF區(qū)域的情況下，(A)圖1中的點(diǎn)線A圍繞的區(qū)域的放大視圖和指出沿著該區(qū)域內(nèi)的A-A線的部分的P型摻雜濃度分布的曲線圖，以及⑶圖1中的點(diǎn)線B圍繞的區(qū)域的放大視圖和指出沿著該區(qū)域內(nèi)的B-B線的部分的P型摻雜濃度分布的曲線圖；
[0015]圖3是在分離地形成P型體區(qū)和P型RESURF區(qū)域的情況下，⑷圖1中的點(diǎn)線A圍繞的區(qū)域的放大視圖和指出沿著該區(qū)域內(nèi)的A-A線的部分的P型摻雜濃度分布的曲線圖，以及⑶圖1中的點(diǎn)線B圍繞的區(qū)域的放大視圖和指出沿著該區(qū)域內(nèi)的B-B線的部分的P型摻雜濃度分布的曲線圖；
[0016]圖4是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第一處理的示意性截面圖；
[0017]圖5是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第二處理的示意性截面圖；
[0018]圖6是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第三處理的示意性截面圖；
[0019]圖7是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第五處理的示意性截面圖；
[0020]圖8是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第六處理的示意性截面圖；
[0021]圖9是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第七處理的示意性截面圖；
[0022]圖10是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第八處理的示意性截面圖；
[0023]圖11是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第九處理的示意性截面圖；
[0024]圖12是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的修改示例中的第一處理的示意性截面圖；
[0025]圖13是示出制造根據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的修改示例中的第二處理的示意性截面圖；
[0026]圖14是示意性地示出比較示例中的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0027]圖15是示意性地示出在第二實(shí)施例中的半導(dǎo)體裝置的第一示例中的配置的截面圖；
[0028]圖16是示意性地示出根據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的第二示例中的配置的截面圖；
[0029]圖17是示出制造根據(jù)第二實(shí)施例的第二示例的半導(dǎo)體裝置的方法的第一處理的示意性截面圖；
[0030]圖18是示意性地示出根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0031]圖19是示出制造根據(jù)第三實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第一處理的示意性截面圖；
[0032]圖20是示意性地示出根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0033]圖21是示出制造根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第一處理的示意性截面圖；
[0034]圖22是示出制造根據(jù)第四實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第二處理的示意性截面圖；
[0035]圖23是示意性地示出根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0036]圖24是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第一處理的示意性截面圖；
[0037]圖25是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第二處理的示意性截面圖；
[0038]圖26是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第三處理的示意性截面圖；
[0039]圖27是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第四處理的示意性截面圖；
[0040]圖28是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第五處理的示意性截面圖；
[0041]圖29是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第六處理的示意性截面圖；
[0042]圖30是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第七處理的示意性截面圖；
[0043]圖31是示出制造根據(jù)第五實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第八處理的示意性截面圖；
[0044]圖32是示意性地示出根據(jù)第六實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0045]圖33是示意性地示出根據(jù)第七實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0046]圖34是示意性地示出圖1中的半導(dǎo)體裝置的平面圖中的配置的第一示例的平面圖；
[0047]圖35是示意性地示出圖1中的半導(dǎo)體裝置的平面圖中的配置的第二示例的平面圖；
[0048]圖36是示意性地示出圖1中的半導(dǎo)體裝置的平面圖中的配置的第三示例以及根據(jù)第八實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的平面圖；
[0049]圖37是示意性地示出沿著圖36中的XXXVI1-XXXVII線的根據(jù)第八實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖；
[0050]圖38是示出制造根據(jù)第八實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的方法的第一處理的示意性截面圖；以及
[0051]圖39是示意性地示出根據(jù)第九實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0052]在下文中，基于【附圖說(shuō)明】實(shí)施例。
[0053](第一實(shí)施例)
[0054]首先，通過(guò)使用圖1，說(shuō)明本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的配置。
[0055]參考圖1，本實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置具有LDMOS晶體管(橫向絕緣柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管)。半導(dǎo)體裝置主要具有半導(dǎo)體襯底SUB、n型漂移區(qū)NDR(第一埋置區(qū))、p型RESURF區(qū)域RSFl (上側(cè)RESURF區(qū)域)、場(chǎng)氧化物SPR、p型體區(qū)GBL(體區(qū))、以及溝槽柵極電極TGE (柵極電極)。
[0056]半導(dǎo)體襯底SUB通過(guò)例如包括包含P型雜質(zhì)的硅的襯底區(qū)域SB來(lái)形成，并且具有彼此相對(duì)的一個(gè)主表面(圖1中的上側(cè)的主表面Si)和另一主表面(圖1中的下側(cè)的主表面S2)。在圖1中，布置在半導(dǎo)體襯底SUB內(nèi)的主表面S2側(cè)的襯底區(qū)域SB被布置作為下側(cè)RESURF 區(qū)域。
[0057]包含η型(第一導(dǎo)電類型)雜質(zhì)的漂移區(qū)NDR被形成為與半導(dǎo)體襯底SUB內(nèi)的作為下側(cè)RESURF區(qū)域的襯底區(qū)域SB的主表面SI側(cè)接觸。優(yōu)選地，η型漂移區(qū)NDR被形成為到達(dá)其在從主表面SI朝向半導(dǎo)體襯底SUB的主表面S2的方向上的深度約為2 ym的區(qū)域。η型漂移區(qū)NDR被形成為關(guān)于沿著半導(dǎo)體襯底SUB的主表面的方向例如在除其中形成有溝槽柵極電極TGE的區(qū)域之外的半導(dǎo)體襯底SUB內(nèi)的基本上整個(gè)區(qū)域內(nèi)延伸。
[0058]P型RESURF區(qū)域RSFl是包含ρ型(第二導(dǎo)電類型)雜質(zhì)的上側(cè)RESURF區(qū)域，其被形成為與η型漂移區(qū)NDR的主表面SI側(cè)接觸。ρ型RESURF區(qū)域RSFl被形成為關(guān)于沿著半導(dǎo)體襯底SUB的主表面的方向例如在除其中形成有稍后要描述的溝槽柵極電極TGE和η型阱區(qū)NWL的區(qū)域之外的半導(dǎo)體襯底SUB內(nèi)的基本上整個(gè)區(qū)域內(nèi)延伸。
[0059]在半導(dǎo)體襯底SUB的主表面SI的一部分中，凹部(concavity) CCV被形成為到達(dá)P型RESURF區(qū)域RSFl并且場(chǎng)氧化物SPR通過(guò)被埋置在凹部CCV內(nèi)的諸如硅氧化物膜之類的絕緣膜來(lái)形成。
[0060]在半導(dǎo)體襯底SUB內(nèi)，在關(guān)于沿著半導(dǎo)體襯底SUB的主表面的方向的鄰近凹部CCV和場(chǎng)氧化物SPR的區(qū)域中，包含ρ型雜質(zhì)的體區(qū)GBL被形成為與ρ型RESURF區(qū)域RSFl的主表面SI側(cè)接觸。更具體地，在ρ型RESURF區(qū)域RSFl的主表面SI側(cè)，ρ型體區(qū)GBL被形成為與作為P型RESU