的外延生長進(jìn)行局部掩模處理來形成。
[0061]圖1A示出從處理表面101w延伸到基底部分100a中的第一溝槽402?；撞糠?00a的在第一溝槽402之間的部分形成第一臺面412。
[0062]第一溝槽402可以布置在若干隔離的單元場中并且可以在單元場中形成規(guī)則的條圖案。根據(jù)其它實(shí)施例，第一臺面412的平均寬度wml和/或第一溝槽412的平均寬度wtl可以分別隨著距各自單元場的外邊緣的距離的減小而增加或減小。第一溝槽402和第一臺面412的寬度wtl、wml可以沿著它們的正交于橫截面平面的縱軸是均勻的。第一溝槽402可以彼此分離。根據(jù)其它實(shí)施例，第一溝槽402中的一些或全部彼此連接。例如，相鄰的第一溝槽402可以形成梯狀結(jié)構(gòu)，其中圖1A的橫截面圖示出欄桿(rail)并且其中梯級布置在平行于橫截面平面的平面中。第一溝槽402的垂直延伸dl可以在lOOnm與7Mm之間，例如在從400nm至5Mm的范圍中。第一溝槽402的寬度wtl范圍可以從20nm至2Mm，例如從lOOnm至300nm。第一臺面412的寬度wml可以在20nm與lMm之間，例如在從50nm至400nm的范圍中。第一溝槽402的橫截面積可以在沿著垂直于橫截面平面的第一水平方向上是不變的。根據(jù)其它實(shí)施例，第一溝槽402的截面積可以沿著第一水平方向而變化。
[0063]半導(dǎo)體襯底500a可以在含氫環(huán)境中加熱至900°C以上或1000°C以上，或者1050與1150°C之間的溫度至少5分鐘或至少10分鐘或更長。由于例如硅原子在含氫氣氛中的高表面迀移率，基底部分100a的材料變得粘稠并且粘稠的硅的緩慢移動(dòng)流動(dòng)阻塞第一溝槽402。封閉的第一溝槽402形成空腔404。當(dāng)由重新固化的半導(dǎo)體材料形成的連續(xù)的處理層415覆蓋空腔404時(shí)停止供熱。在供熱停止時(shí)，基底部分100a的半導(dǎo)體材料固化并且重新結(jié)晶。
[0064]圖1B示出由基底部分100a的半導(dǎo)體材料的部分形成的處理層415。處理層415的平均厚度thl可以在10nm與3Mm之間，例如在50nm與2Mm之間。處理層415封閉空腔404。處理層415的暴露表面形成更改的處理表面ΙΟΙχ?？涨?04之間的分離條414的最小寬度ws可以等于或小于圖1A的第一臺面412的平均寬度wml。分離條414的寬度ws可以在10nm與400nm之間，例如在100nm與300nm之間。
[0065]根據(jù)實(shí)施例，處理層415形成頂部半導(dǎo)體層，在該頂部半導(dǎo)體層中形成晶體管單元TC的源極區(qū)110和至少部分本體區(qū)115。根據(jù)所圖示的實(shí)施例，外延層100b形成在更改的處理表面ΙΟΙχ上，其中外延層100b生長為與處理層415的晶格配準(zhǔn)。
[0066]圖1C示出包括基底部分100a和形成在處理層415上的外延層100b的半導(dǎo)體襯底500a。外延層100b的垂直延伸d2可以在100nm與5Mm之間，例如在200nm與4Mm之間。外延層100b和處理層415形成頂部半導(dǎo)體層。與處理層415相對的外延層100b的暴露表面在半導(dǎo)體襯底500a的前側(cè)上形成主表面101a。外延層100b和處理層415形成頂部半導(dǎo)體層。在外延期間，空腔404的形狀可以變得更加圓滑。
[0067]延伸通過外延層100b和處理層415的第二溝槽406形成在主表面100a中。第二溝槽406延伸通過頂部半導(dǎo)體層并且打開第一空腔404中的至少一些或全部空腔404。例如，第二硬掩模層可以沉積并且通過光刻進(jìn)行圖案化以形成第二硬掩模并且第二溝槽406通過RIE形成在由第二硬掩模暴露的頂部半導(dǎo)體層的部分中。
[0068]圖1D示出從主表面100a延伸通過外延層100b和處理層415到基底部分100a中的第二溝槽406。第二溝槽406可以暴露全部空腔404或一些空腔404，例如每第η個(gè)空腔404，其中η多2。根據(jù)實(shí)施例，第二溝槽406暴露每第二或每第三個(gè)空腔404。第二溝槽406可以沿著相應(yīng)空腔404的整個(gè)縱向延伸而延伸。根據(jù)其它實(shí)施例，第二溝槽406的寬度可以沿著空腔404的縱軸而變化，或者多個(gè)隔離的第二溝槽406可以沿著有關(guān)的空腔404的縱軸形成。第二溝槽406的寬度wt2可以在20nm與lMm之間，例如在300nm與800nm之間。形成在相鄰第二溝槽406之間的第二臺面416可以具有范圍從50nm至15μπι，例如從lOOnm至800nm的寬度碰2。第二臺面416的其中之一形成頂部區(qū)段420a并且連接到相應(yīng)第二臺面416的分離條414形成半導(dǎo)體臺面420的底部區(qū)段420b。
[0069]根據(jù)實(shí)施例，在形成第二溝槽406之后，半導(dǎo)體襯底500a可以在含氫環(huán)境中經(jīng)受另一加熱處理，其中全部或一些空腔404的垂直延伸可以被更改。例如，含氫氣氛中相對短的熱處理可以使沿著空腔404與第二溝槽406之間的過渡的拐角和邊緣成圓角。根據(jù)另一實(shí)施例，可以生長封閉第二溝槽406的另一處理層并且可以在該另一處理層上生長另一外延層。
[0070]源極區(qū)110和至少部分的本體區(qū)115形成在頂部半導(dǎo)體層中，該頂部半導(dǎo)體層至少包括外延層100b和處理層415，或者由處理層415構(gòu)成而沒有任何外延層。包括具有柵極電極155的柵極結(jié)構(gòu)150的控制結(jié)構(gòu)形成在第二溝槽406和空腔404中?？刂平Y(jié)構(gòu)還可以包括具有可以電連接至源極區(qū)110的場電極的場電極結(jié)構(gòu)。
[0071]根據(jù)實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)150可以形成在第二溝槽406以及空腔404中。根據(jù)其它實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)150至少形成在第二溝槽406的部分中并且具有與柵極電極155電介質(zhì)絕緣的場電極的場電極結(jié)構(gòu)至少形成在空腔404的部分中。根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)150可以至少形成在空腔404的部分中并且具有與柵極電極155電介質(zhì)絕緣的場電極的場電極結(jié)構(gòu)至少形成在第二溝槽406的部分中。
[0072]圖1E涉及柵極結(jié)構(gòu)150形成在圖1D的第二溝槽406和空腔404兩者中的實(shí)施例。柵極結(jié)構(gòu)150包括柵極電介質(zhì)151，其可以通過基底部分100a和外延層100b的半導(dǎo)體材料的熱氧化，或者通過電介質(zhì)材料的高共形層沉積來形成。柵極結(jié)構(gòu)150還包括通過沉積導(dǎo)電材料，例如重?fù)诫s的多晶硅，并且從主表面101a之上去除所沉積的導(dǎo)電材料的部分而形成的柵極電極155。由于未由第二溝槽406打開的第二空腔404與由第二溝槽406打開的第一空腔404連通，所以配置于半導(dǎo)體襯底500a的材料和處理流體可以流動(dòng)到全部第二空腔中。
[0073]層間電介質(zhì)210可以沉積并且通過光刻進(jìn)行圖案化，使得層間電介質(zhì)210中的開口暴露出源極區(qū)和本體區(qū)110、115中的部分。沿著第二表面102a，重?fù)诫s基座(pedestal)層130可以由例如基底襯底形成，或者通過植入通過后側(cè)表面102a而沒有重?fù)诫s的基底襯底來形成。半導(dǎo)體襯底500a的在本體區(qū)115與基座層130之間的部分可以形成弱摻雜的漂移區(qū)121以及漂移區(qū)121與基座層130之間的場停止層128。第一負(fù)載電極310可以形成為與前側(cè)上的源極區(qū)和本體區(qū)110、115直接接觸，并且與基座層130直接鄰接的第二負(fù)載電極320可以形成在后側(cè)上。
[0074]圖1E示出圖1D的空腔404和第二溝槽406中的至少一些中的互連的柵極結(jié)構(gòu)150。柵極電極155的材料可以在之前的空腔404中留下空洞(void) 157，或可以完全填充它們。源極區(qū)110可以形成在每個(gè)半導(dǎo)體臺面420中，或者在每第m個(gè)半導(dǎo)體臺面420中，其中m多2。在每個(gè)半導(dǎo)體臺面420內(nèi)，一個(gè)單個(gè)源極區(qū)110可以直接鄰接相鄰的柵極結(jié)構(gòu)150的其中之一或兩者，或者兩個(gè)分離的源極區(qū)110可以鄰接兩個(gè)相鄰的柵極結(jié)構(gòu)150。晶體管單元TC包括半導(dǎo)體臺面420的一半，其包括源極區(qū)110和柵極結(jié)構(gòu)150的鄰接部分。本體區(qū)115形成在半導(dǎo)體臺面420的頂部區(qū)段420a中。根據(jù)實(shí)施例，本體區(qū)115未延伸到分離條414中。
[0075]互連的柵極結(jié)構(gòu)150可以形成在圖1D的全部空腔404中以及第二溝槽406中。根據(jù)另一實(shí)施例，柵極結(jié)構(gòu)150形成在圖1D的空腔404和第二溝槽406中的僅一些中，并且具有可以電連接至源極區(qū)110的場電極的場電極結(jié)構(gòu)可以形成在空腔404和第二溝槽406中的另一些中。
[0076]用于半導(dǎo)體器件的多個(gè)相同的半導(dǎo)體管芯可以由半導(dǎo)體襯底500a通過包括例如切割、鋸開或激光開模的分離工藝來獲得。
[0077]圖2A和2B涉及支持空腔404的形成的圖案化的掩模襯里203的實(shí)施例。
[0078]在如圖1A所圖示的第一溝槽402的形成之后，掩模層可以形成在處理表面101w上以及沿著第一溝槽402的內(nèi)側(cè)壁和底部部分。形成掩模層可以包括在含氧和/或氮的環(huán)境中熱處理半導(dǎo)體襯底500a，和/或沉積至少一個(gè)掩模材料。根據(jù)實(shí)施例，形成掩模層包括使用例如TE0S (正硅酸乙酯)作為前體材料的高度共形沉積。
[0079]根據(jù)另一實(shí)施例，掩模層可以包括至少一個(gè)低共形層，例如HDP (高密度等離子體)氧化物，其利用掩模塞(plug)(例如氧化物塞)來封閉第一溝槽402，從而在第一溝槽402中留下空洞。
[0080]掩模層可以凹進(jìn)，使得在第一溝槽402外部以及在第一溝槽402的側(cè)壁的鄰接處理表面101w的部分上的掩模層的部分被去除。
[0081]形成掩模塞的掩模層可以各向同性地凹進(jìn)。為了凹進(jìn)未在第一溝槽402中形成塞的共形掩模層，犧牲材料例如抗蝕劑可以沉積并且凹進(jìn)以在第一溝槽402的偏離處理表面101w的部分中形成抗蝕劑塞?？刮g劑塞可以在掩模層的凹進(jìn)期間用作蝕刻掩模。在掩模層的凹進(jìn)之后，可以去除抗蝕劑塞。
[0082]圖2A示出由掩模層的殘留部分形成的掩模襯里203。朝向處理表面101w的第一溝槽402的側(cè)壁的部分被暴露?？梢赃x擇所暴露的側(cè)壁部分的垂直延伸r，使得第一臺面412的所暴露部分的半導(dǎo)體材料的體積足以封閉第一溝槽402并且形成所需厚度的連續(xù)的處理層。
[0083]在以下含氫氣氛中的熱處理期間，掩模襯里203保持由掩模襯里203覆蓋的第一臺面412的部分的形狀，使得空腔404之間的分離條414的寬度由第一臺面412的寬度專有地限定并且不受熱處理的工藝變化的影響。
[0084]該工藝可以如參考圖1C至1E討論的那樣進(jìn)行，其中掩模襯里203可以在形成控制電介質(zhì)之前被去除，或者可以形成控制電介質(zhì)的一部分，例如場電介質(zhì)或柵極電介質(zhì)的一部分。
[0085]圖3A至3C涉及提供寬空腔的實(shí)施例。第一溝槽402形成為使得寬412a和窄412b第一臺面兩者均形成在相鄰的第一溝槽402對之間。
[0086]根據(jù)圖3A的實(shí)施例，寬和窄的第一臺面412a、412b交替地布置。根據(jù)其它實(shí)施例，多于一個(gè)的窄臺面412b可以形成在兩個(gè)相鄰的寬第一臺面412a之間，并且反之亦然。寬第一臺面412a、窄第一臺面412b或兩者可以是延伸通過單元場的長臺面，或者沿著正交于橫截面平面的水平方向布置在每個(gè)單元場內(nèi)的短臺面。寬第一臺面412a的寬度wl和窄第一臺面412b的寬度w2選擇為使得在含氫環(huán)境中的加熱處理之后，窄第一臺面412b幾乎或完全消失，而寬第一臺面412a轉(zhuǎn)變?yōu)榉蛛x相鄰的空腔404并且支撐處理層415的分離條414，處理層415由寬和窄第一臺面412a、412b的部分形成。
[0087]圖3B示出空腔404，其中一個(gè)空腔404分別從由窄第一臺面412b分離的兩個(gè)第一溝槽402出現(xiàn)。分離條414由寬第一臺面412a的殘留部分形成。
[0088]第二溝槽406可以從主表面101a蝕刻通過覆蓋空腔404的處理層415a以及如果適用的話，形成在處理層415的所暴露的更改的處理表面ΙΟΙχ上的外延層100b。
[0089]圖3C示出半導(dǎo)體臺面420，其包括分離相鄰的空腔404的兩個(gè)或更多個(gè)分離條414以及在平行于橫截面平面的水平方向上分離第二溝槽406的第二臺面416。
[0090]圖4A至4C示出根據(jù)實(shí)施例的提供連通空腔404的工藝的細(xì)節(jié)。如以上參考圖1A描述的，第一溝槽形成在半導(dǎo)體襯