[發明專利]半導體裝置中的局部自偏壓隔離

有效

• 申請號: 201611100505.0
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106972050B
• 公開（公告）日: 2021-07-16
• 發明（設計）人: 林欣;左江凱;楊紅凝;程序;張志宏
• 申請（專利權）人: 恩智浦美國有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

一種裝置包括：半導體襯底；掩埋摻雜隔離層，其被安置在所述半導體襯底中以隔離所述裝置；漏極區，其被安置在所述半導體襯底中且在操作期間電壓被施加到所述漏極區；以及耗盡區，其被安置在所述半導體襯底中且具有與所述掩埋摻雜隔離阻障和所述漏極區一樣的導電類型。所述耗盡區在所述半導體襯底中達到一深度以與所述掩埋摻雜隔離層接觸。所述耗盡區在所述掩埋摻雜隔離層與所述漏極區之間建立電鏈路，使得所述掩埋摻雜隔離層在低于施加到所述漏極區的所述電壓的電壓電平下被偏壓。

技術領域

本發明的實施例涉及半導體裝置。

背景技術

集成電路(IC)和其它電子裝置通常包括互連場效應晶體管(FET)的布置，也被稱為金屬氧化物半導體(MOS)場效應晶體管(MOSFET)或簡稱為MOS晶體管或裝置。典型的MOS晶體管包括作為控制電極的柵極電極和間隔開的源極電極和漏極電極。施加到柵極電極的控制電壓控制穿過源極電極與漏極電極之間的可控制導電通道的電流的流動。

功率晶體管裝置被設計成耐受存在于功率應用中的高電流和電壓，該等功率應用例如運動控制、安全氣囊部署和汽車燃料噴射器驅動器。一種類型的功率MOS晶體管為橫向擴散的金屬氧化物半導體(LDMOS)晶體管。在LDMOS裝置中，在通道區與漏極區之間提供漂移空間。

LDMOS裝置可被設計成在高側配置中操作，在高側配置中，所有裝置端子相對于襯底電勢而發生電平移位。已經將被配置成用于高側操作的裝置應用于DC到DC轉換器中的電源開關中，DC到DC轉換器具有針對高側和低側的相應LDMOS裝置。具備高側功能的裝置被設計成阻止從LDMOS裝置的主體區到下伏襯底的直接正向偏壓或穿通路徑。

LDMOS裝置通常用于涉及大于40伏的可操作電壓的應用中，例如汽車應用。通常在LDMOS裝置設計中阻止通過將此高電壓施加到漏極產生的擊穿穿過減小表面場(RESURF)結構。RESURF結構被設計成在垂直和橫向方向兩者上耗盡LDMOS裝置的漂移空間，進而減小漂移區處的表面附近的電場且因此升高裝置的關閉狀態擊穿電壓(BVdss)。

一些LDMOS裝置具有“雙重RESURF”結構。舉例來說，在n通道LDMOS裝置中，漂移空間包含上層n型區和下層p型區，其中n型掩埋隔離層在p型區下方。該結構的雙重性質指耗盡兩個區且減小相關結區域中的電場。雙重RESURF結構通常將漏極電壓施加到隔離區以便耗盡n型區和p型區兩者。

然而，在漏極電壓下偏壓隔離區增加LDMOS裝置的主體與掩埋隔離層之間的場應力。擊穿可代替地發生在主體與掩埋隔離層之間，進而限制擊穿電壓。解決此基于源極/主體的擊穿的先前努力已經引入制造挑戰，或使裝置的靜電放電(ESD)和安全操作區域(SOA)性能降級。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供一種裝置，包括：半導體襯底；掩埋摻雜隔離層，所述掩埋摻雜隔離層被安置在所述半導體襯底中以隔離所述裝置；漏極區，所述漏極區被安置在所述半導體襯底中且在操作期間電壓被施加到所述漏極區；以及耗盡區，所述耗盡區被安置在所述半導體襯底中且具有與所述掩埋摻雜隔離阻障和所述漏極區一樣的導電類型，所述耗盡區在所述半導體襯底中達到一深度以與所述掩埋摻雜隔離層接觸；其中所述耗盡區在所述掩埋摻雜隔離層與所述漏極區之間建立電鏈路，使得所述掩埋摻雜隔離層在低于施加到所述漏極區的所述電壓的電壓電平下被偏壓。

可選地，所述耗盡區包括：漂移區，所述漏極區被安置在所述漂移區內，且在操作期間電荷載流子漂移穿過所述漂移區以達到所述漏極區；以及耗盡阱區，所述耗盡阱區位于所述漂移區與所述掩埋摻雜隔離層之間，且與所述漂移區和所述掩埋摻雜隔離層接觸。

可選地，該裝置另外包括被安置在所述半導體襯底中、在所述漂移區下且與所述漂移區接觸的掩埋阱區，其中所述掩埋阱區與所述耗盡阱區接觸，且具有與所述漂移區和所述耗盡阱區相反的導電類型以耗盡所述漂移區和所述耗盡阱區。

可選地，所述掩埋阱區為具有匹配所述漂移區的布局的布局的浮動區。