[發明專利]橫向SOI半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200680048427.2
• 申請日: 2006-11-17
• 公開（公告）號: CN101375402A
• 公開（公告）日: 2009-02-25
• 發明（設計）人: 瀧雅人;川上昌宏;早川清春;石子雅康
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/861;H01L21/329;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/08;H01L29/22;H01L29/24;H01L29/20;H01L29/10;H01L29/786
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦晨

本申請要求2005年12月21日提交的日本專利申請2005-367417的優先權，其內容通過引用包含于此。

技術領域

本發明涉及橫向半導體器件。本發明還涉及制造橫向半導體器件的方法。本發明的半導體器件可以是二極管、金屬絕緣半導體場效應晶體管、金屬氧化物半導體場效應晶體管、絕緣柵雙極晶體管。

背景技術

SOI(絕緣體上硅)襯底包括半導體襯底、絕緣膜和半導體層堆疊的結構。已知包括SOI襯底的半導體層的表面上的一對主電極的橫向半導體器件。利用SOI襯底的橫向半導體器件的特征在于浪涌電壓引起的故障操作不容易發生，并預期成為有希望的半導體器件。

圖14示意性地示出了橫向二極管300的基本部分的剖視圖。二極管300包括：包含高濃度的p型雜質的半導體襯底320，在半導體襯底320上形成的絕緣膜330，以及在絕緣膜330上形成的半導體層340。半導體層340包括：包含高濃度的n型雜質的陰極半導體區域352，包含p型雜質的陽極半導體區域355，以及包含低濃度的n型雜質的半導體活動區域353。半導體活動區域353隔離陰極半導體區域352和陽極半導體區域355。陰極半導體區域352電連接到陰極電極。陽極半導體區域355電連接到陽極電極。半導體襯底320固定在與陽極電極相同的電勢。

當高于陽極半導體區域355的電壓施加到陰極半導體區域352上時，二極管300采用非導通狀態。在此時，耗盡層351在半導體活動區域353內(虛線示出了耗盡層的邊緣面)從陽極半導體區域355和半導體有源區域353之間的pn邊界面延伸。由于半導體襯底320固定在與陽極電極相同的電勢，在耗盡層351上產生場板效應(fieldplate?effect)。因此，耗盡層351沿著絕緣膜330延伸。結果，包括陰極半導體區域352之下的部分的寬范圍的半導體有源區域353耗盡。由此半導體有源區域353可以承受陰極區域352和陽極區域355之間的電勢差。二極管300的耐壓限制到在陰極半導體區域352和陽極半導體區域355之間沿橫向方向形成的電場所承擔的電壓以及在陰極半導體區域352和半導體襯底320之間沿豎直方向形成的電場所承擔的電壓中的較低的電壓。沿橫向方向承擔的電壓可以通過延長半導體有源區域353的橫向方向的寬度來增大。結果，需要增大在陰極半導體區域352和半導體襯底320之間沿豎直方向形成的電場所承擔的電壓，以便增大二極管300的耐壓。

希望增大絕緣膜330所承擔的電壓，以便增大沿豎直方向承擔的電壓。可以增大絕緣膜330的厚度，以便增大該絕緣膜330所承擔的電壓。然而增大絕緣膜330的厚度產生了形成絕緣膜330所需的時間增加的問題。此外，還存在以下問題，即當絕緣膜330的厚度增大時，場板效應所引起的耗盡層351延伸較短的距離。因此增大絕緣膜330的厚度是不利的。因此，希望一種增大在陰極半導體區域352和半導體襯底320之間沿豎直方向承擔的電壓，同時將絕緣膜330的厚度保持在預定范圍內的技術。

為此，希望增大可由每單位厚度的絕緣膜330承擔的電壓(或電場)。已知可由每單位厚度的絕緣膜330承擔的電壓通常約為在半導體有源區域353和絕緣膜330之間的邊界面處的臨界電場的3倍。因此，增大可由每單位厚度的絕緣膜330承擔的電壓的有效手段是增大在半導體有源區域353和絕緣膜330之間的邊界面處的臨界電場。