[發明專利]高電壓半導體結構及其制造方法

在審

• 申請號: 201911075512.3
• 申請日: 2019-11-06
• 公開（公告）號: CN112447704A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 韋維克;席德·內亞茲·依曼;陳柏安
• 申請（專利權）人: 新唐科技股份有限公司
• 主分類號: H01L27/02
• 分類號: H01L27/02;H01L29/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 趙平;周永君

本發明提供了一種高電壓半導體結構及其制造方法包括一襯底，該襯底有依序相鄰的第一N型阱、P型隔離阱及第二N型阱。P型重摻雜區設置在該P型隔離阱的表層，其中該P型隔離阱與該P型重摻雜區構成摻雜隔離結構。第一場氧化層與第二場氧化層設置在該襯底的表層與該P型重摻雜區接觸且位于兩側。高電壓元件形成在該第一N型阱中。外圍元件形成在該第二N型阱中，其中該摻雜隔離結構隔離該高電壓元件與該外圍元件。N型埋入層在該襯底中，位于該第一N型阱與該第二N型阱的部分的底部。

技術領域

本發明是有關半導體制造技術，更是關于高電壓半導體結構。

背景技術

隨著電子產品的多樣功能，其控制電路需要能同時驅動操作在高電壓的高電壓元件以及操作在低電壓元件。因應高電壓元件以及低電壓元件的操作，其電源模組需要能提供高電壓電源以及低電壓電源。高電壓集成電路在電源模組的控制中扮演重要的角色。

高電壓集成電路依照電源的需要，其會經常有由高電壓到低電壓的切換，或是由低電壓到高電壓的切換。高電壓集成電路中會包含高電壓驅動電路、低電壓驅動電路、電壓移位器、控制電路及電源選擇單元。

高電壓集成電路的作用例如是柵極驅動器，例如用來推動功率半導體場效應晶體管(MOSFET)或絕緣柵雙極性晶體管(IGBT)。高電壓集成電路一般包括上橋電路(High-Sidecircuit)與下橋電路(Low-Side circuit)，上橋電路其是屬于高電壓驅動元件。下橋電路是屬于低電壓驅動元件，如此在高電壓集成電路的半導體結構中，在上橋電路與下橋電路之間會包含相同導電型的元件，其可能操作在高電壓范圍或是低電壓范圍。元件之間需要適當隔離以防止電壓擊穿，而其同時也要減少隔離結構的漏電程度。

在高電壓集成電路的半導體結構中，如何在高電壓操作區域上的元件之間達到有效隔離，在研發中是所要考慮的課題之一。

發明內容

本發明提供一種在高電壓集成電路的半導體結構中，對于N導電型的高電壓元件與低電壓元件之間的隔離，可以提高擊穿電壓，且可以抑制隔離結構的漏電流。

于一實施例，本發明提供一種高電壓半導體結構包括一襯底，該襯底有依序相鄰的第一N型阱、P型隔離阱及第二N型阱。P型重摻雜區設置在該P型隔離阱的表層，其中該P型隔離阱與該P型重摻雜區構成摻雜隔離結構。第一場氧化層與第二場氧化層設置在該襯底的表層與該P型重摻雜區接觸且位于兩側。高電壓元件形成在該第一N型阱中。外圍元件形成在該第二N型阱中，其中該摻雜隔離結構隔離該高電壓元件與該外圍元件。N型埋入層在該襯底中，位于該第一N型阱與該第二N型阱的部分的底部。

于一實施例，對于所述的高電壓半導體結構，該襯底是硅圓片，或是包含硅圓片以及在該硅圓片上的外延層，其中該第一N型阱、該P型隔離阱及該第二N型阱是形成在該外延層中。

于一實施例，對于所述的高電壓半導體結構，該P型重摻雜區的上表面沒有場氧化物。

于一實施例，對于所述的高電壓半導體結構，該高電壓元件包括高電壓終端結構以及高電壓驅動元件，其中該高電壓驅動元件形成在該第一N型阱中，且該高電壓終端結構圍繞該高電壓驅動元件。

于一實施例，對于所述的高電壓半導體結構，該外圍元件包含電壓移位器。

于一實施例，對于所述的高電壓半導體結構，其更包括：第一N型重摻雜區，在該第一N型阱的表層；第二N型重摻雜區，在該第二N型阱的表層；內層介電層，覆蓋過該襯底；以及內連線結構，在該內層介電層中，連接該第一N型重摻雜區與該第二N型重摻雜區。

于一實施例，對于所述的高電壓半導體結構，該第一N型重摻雜區是設于高電壓驅動元件結構上，該第二N型重摻雜區是N型晶體管的漏極。