专利名称：横向高压晶体管的制作方法
技术领域：
本实用新型的实施例涉及半导体器件，尤其涉及横向高压晶体管。
背景技术：
通常，诸如应用于各种エ业电子设备及消费电子设备中的集成高压电源管理电路中，在其输出端会包括高压晶体管。应用于这些高压电源管理电路中的高压晶体管通常响应于控制信号而导通或关断，从而将供电电压转换为适合驱动例如エ业电子设备及消费电子设备的输出电压。大多数高压电源管理电路接收的供电电压可能比较高，例如高到1000V，因此，应用于这些高压电源管理电路中的高压晶体管应该能够承受如此高的供电电 压。也就是说，为了保证电源管理电路的工作稳定性，应用于该电源管理电路中的高压晶体管应该具有较高的击穿电压(breakdown voltage)。同时,在实际应用中还希望应用于电源管理电路中的高压晶体管具有较低的导通电阻(on-resistance)，以改善该高压晶体管的电流处理能力并提高所述电源管理电路的功率转换效率。通常，可以通过増大高压晶体管中位于漏区与源区之间的漂移区的掺杂浓度来降低高压晶体管的导通电阻。然而，漂移区掺杂浓度的增大使其更难于被耗尽，从而会导致高压晶体管的击穿电压降低。因此，希望提供一种高压晶体管器件，其可以不必牺牲击穿电压便具有较低的导通电阻。
实用新型内容针对现有技术中的一个或多个问题，本实用新型的实施例提供一种高压晶体管及其制造方法。在本实用新型的ー个方面，提出了ー种高压晶体管，包括半导体层，具有第一导电类型；源区，具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型，该源区位于所述半导体层中；漏区，具有所述第二导电类型，该漏区位于所述半导体层中并与所述源区相分离；第一隔离层，形成在位于所述源区和漏区之间的所述半导体层上；第一阱区，具有所述的第二导电类型，该第一阱区环绕所述漏区形成，向所述源区延伸，但与所述源区相分离；栅区，形成在位于所述第二阱区和与该第二阱区邻近的部分第一阱区之上的所述第一隔离层上；以及螺旋阻性场板，形成在位于所述漏区和所述栅区之间的所述第一隔离层上，其中所述螺旋阻性场板包括第一端和第二端，所述第一端耦接所述源区，所述第二端耦接所述漏区；以及掩埋层，形成于所述第一阱区中，掩埋在位于所述螺旋阻性场板下方的所述第一阱区中，具有所述的第一导电类型。根据本实用新型的实施例，所述第一阱区包括位于所述螺旋阻性场板下方和所述掩埋层上方的第一部分，以及位于所述掩埋层下方和所述半导体层上方的第二部分。根据本实用新型的实施例，所述螺旋阻性场板和所述掩埋层用于耗尽所述第一阱区的第一部分，所述掩埋层和所述半导体层用于耗尽所述第一阱区的第二部分。根据本实用新型的实施例，所述第一阱区可以包括多个具有所述第二导电类型的掺杂区，其中每个掺杂区的掺杂浓度与其余掺杂区的掺杂浓度不同。根据本实用新型的一个实施例，所述多个具有第二导电类型的掺杂区在离漏区最近到离漏区最远的方向上具有逐步降低的掺杂浓度。根据本实用新型实施例的高压晶体管可以进一歩包括第二阱区，具有所述第一导电类型，并且形成于所述源区的外国。根据本实用新型实施例的高压晶体管可以进一歩包括体接触区，形成于所述源区附近，具有所述第一导电类型，并且与所述源电极耦接。根据本实用新型的一个实施例，所述螺旋阻性场板的第一端与所述体接触区耦接，而不再与所述源区耦接。根据本实用新型的一个实施例，所述螺旋阻性场板的第一端与所述栅区耦接，而不再与所述源区耦接。 根据本实用新型的实施例的高压晶体管可以进一歩包括第一介电层，覆盖所述第一隔离层、所述栅区和所述螺旋阻性场板；源电极，耦接所述源区；漏电极，耦接所述漏区；以及栅电极，耦接所述栅区。根据本实用新型的实施例的高压晶体管可以进一歩包括厚介电层，覆盖所述第一阱区的一部分，将所述漏区横向地与所述栅区及所述源区隔离；其中，所述栅区的一部分延伸至所述厚介电层之上；并且所述阻性螺旋场板形成于所述厚介电层之上，而不再是形成于所述第一隔离层上。利用上述方案，根据本实用新型实施例的高压晶体管至少具有以下的ー个或多个优点具有改善的击穿电压，可以在不必牺牲其击穿电压的情况下获得较低的导通电阻。与不具有螺旋阻性场板和掩埋层的情况相比，更具本实用新型实施例的高压晶体管的所述第ー阱区可以具有更高的掺杂浓度，从而在保证高压晶体管的击穿电压得到改善或者至少不变的情况下，使高压晶体管的导通电阻能够进ー步有效地降低。另外，来自高压晶体管上层的介电层(例如钝化层和/或封装模塑层)中的自由电荷也可以被屏蔽，从而减小其对高压晶体管性能的影响，使高压晶体管的可靠性提高。
下面的附图有助于更好地理解接下来对本实用新型不同实施例的描述。这些附图并非按照实际的特征、尺寸及比例绘制，而是示意性地示出了本实用新型一些实施方式的主要特征。这些附图和实施方式以非限制性、非穷举性的方式提供了本实用新型的ー些实施例。为简明起见，不同附图中具有相同功能的相同或类似的组件或结构采用相同的附图
ο图I示出了根据本实用新型一个实施例的高压晶体管100的纵向剖面示意图；图2示出了根据本实用新型另ー实施例的高压晶体管200的纵向剖面示意图；图3示出了根据本实用新型另ー实施例的高压晶体管300的纵向剖面示意图。
具体实施方式
下面将详细说明本实用新型的一些实施例。在接下来的说明中，ー些具体的细节，例如实施例中的具体电路结构和这些电路元件的具体參数，都用于对本实用新型的实施例提供更好的理解。本技术领域的技术人员可以理解，即使在缺少ー些细节或者其他方法、元件、材料等结合的情况下，本实用新型的实施例也可以被实现。在本实用新型的说明书及权利要求书中，若采用了诸如“左、右、内、外、前、后、上、下、顶、之上、底、之下”等一类的词，均只是为了便于描述，而不表示组件/结构的必然或永久的相对位置。本领域的技术人员应该理解这类词在合适的情况下是可以互换的，例如，以使得本实用新型的实施例可以在不同于本说明书描绘的方向下仍可以运作。此外，“耦接”ー词意味着以直接或者间接的电气的或者非电气的方式连接。“ー个/这个/那个”并不用于特指単数，而可能涵盖复数形式。“在……内”可能涵盖“在……内/上”。“在ー个实施例中/根据本实用新型的一个实施例”的用法并不用于特指同一个实施例中，当然也可能是同一个实施例中。除非特别指出，“或”可以涵盖“和/或”的意思。本领域技术人员应该理解以上对各用词的说明仅仅提供一些示例性的用法，并不用于限定这些词。如图I所示，为根据本实用新型一个实施例的高压晶体管100的纵向剖面示意图。高压晶体管100包括半导体层101，具有第一导电类型(例如图I中示意为P型)；源区 102，具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型(例如图I中示意为N型)，该源区102形成于所述半导体层101中，接近半导体层101的上表面，其可能具有较高的掺杂浓度，例如，高于IXlO19cnT3 ;漏区103，具有所述第二导电类型，其形成于所述半导体层101中并与所述源区102相分离，该漏区103可能接近所述半导体层101的上表面而形成，并且可能具有较高的掺杂浓度，例如，高于IXlO19Cnr3 (图I中用ー个N+区域示意)；第一隔离层104，形成在位于源区102和漏区103之间的所述半导体层101上；第ー阱区105，具有所述的第ニ导电类型，该第一阱区105形成于所述漏区103的外国，向所述源区102延伸，但与所述源区102相分离；栅区106，形成于接近所述源区102 —侧的所述第一隔离层104的一部分之上；螺旋阻性场板107，形成于位于所述漏区103和所述栅区106之间的所述第一隔离层104上，其中该螺旋阻性场板107包括第一端和第二端，分别耦接所述源区102和所述漏区103 ;以及掩埋层108，形成于所述第一阱区105中，掩埋在位于所述螺旋阻性场板107下方的所述第一阱区105的上表面下方，具有所述的第一导电类型(例如，图I中采用P型掩埋层示意)。据本实用新型的一个实施例，所述第一隔离层104可以包括ニ氧化硅层。根据本实用新型的其它实施例，所述第一隔离层104可能包括与器件制造エ艺相兼容的其它隔离材料。根据本实用新型的一个实施例，栅区106可以包括掺杂的多晶硅。根据本实用新型的其它实施例，栅区106可能包括与器件制造エ艺相兼容的其它导电材料(例如金属、其它半导体、半金属、和/或它们的组合物)。因此，这里的“多晶硅”意味着涵盖了硅及除硅以外的其它类似材料及其组合物。根据本实用新型的一个实施例，螺旋阻性场板107可以包括ー个长窄带电阻，其由中等阻抗到高阻抗的多晶硅形成，并且呈螺旋状排布在漏区103和栅区106之间。根据本实用新型的一个实施例，所述螺旋阻性场板107的每一段的宽度可以为O. 4μπΓ . 2μπι，每一段之间的间距可以为O. 4 μ πΓ . 2 μ m。根据本实用新型的其它实施例，螺旋阻性场板107可以采用其它常用方法实现。事实上，在其它的实施例中，螺旋阻性场板107并不一定是螺旋状的，而可以是迂回在漏区103和栅区107之间。在一些实施例中，螺旋阻性场板107可以包含直段，以用来围住带有曲角的矩形区域。因此，“螺旋阻性场板”只是描述性的，并不明示或暗示场板107 —定具有螺旋形状。根据本实用新型图I所示的示例性实施方式，螺旋阻性场板107可以看作类似于耦接在漏区103和源区102之间的ー个大电阻。这样，在高压晶体管100处于关断状态并且漏区103施加有高电压的情况下，螺旋阻性场板107仅允许有很小的泄漏电流从漏区103流到源区102。另外，当漏区103上施加有高电压时，螺旋阻性场板107有助于在漏区103和源区102之间的第一阱区105表面上建立起呈线性分布的电压。这种呈线性分布的电压可以使第一阱区105中建立起均匀的电场分布，从而有效缓减第一阱区105中较强电场区域的形成，使高压晶体管100的击穿电压得到提高。更进一歩地，根据本实用新型图I所示的示例性实施方式，所述掩埋层108可以看作掩埋的降低表面电场(RESURF)层。所述螺旋阻性场板107和所述掩埋层108有助于将位 于所述掩埋层108上方的第一阱区105 (第一阱区105的第一部分)耗尽。所述掩埋层108和所述半导体层101有助于将位于所述掩埋层108和所述半导体层101之间的所述第一阱区105 (第一阱区105的第二部分)耗尽。在这种情况下，所述第一阱区105、掩埋层108和半导体层101之间的电荷平衡使得该第一阱区105、掩埋层108和半导体层101相互耗尽，从而可以进一歩地増大高压晶体管100的击穿电压。同时，与不具有螺旋阻性场板107和掩埋层108的情况相比，所述第一阱区105可以具有更高的掺杂浓度，从而在保证高压晶体管100的击穿电压得到改善或者至少不变的情况下，使高压晶体管100的导通电阻能够进一步有效地降低。再进ー步地，根据本实用新型图I所示的示例性实施方式，所述螺旋阻性场板107有助于屏蔽来自高压晶体管100上层的介电层(例如钝化层和/或封装模塑层)中的自由电荷对闻压晶体管100的影响，从而提闻闻压晶体管100的可Φ性。根据本实用新型的一个实施例，仍然參考图1，所述高压晶体管100还可以进ー步包括第二阱区109，形成于所述源区102外围，并具有所述的第一导电类型(例如，图I中用P-型体区示意)。所述第二阱区109可以具有比所述半导体层101的掺杂浓度更高的掺杂浓度，从而有助于增大高压晶体管100的阈值电压，并且降低所述第一阱区105和所述源区102之间的击穿泄漏电流。根据本实用新型的一个实施例，高压晶体管100还可以进ー步包括第一介电层110，覆盖所述第一隔离层104、所述栅区106和所述螺旋阻性场板107 ;源电极111，耦接所述源区102 ;漏电极112，耦接所述漏区103 ;及栅电极(图I中未示出)，耦接所述栅区106。在一个示例性的实施例中，螺旋阻性场板107的第一端通过所述源电极111耦接所述源区102，其第二端通过所述漏电极112耦接所述漏区103。根据本实用新型的一个实施例，高压晶体管100可以进一歩包括体接触区113，形成于源区102附近，具有所述第一导电类型并且掺杂浓度较高(例如图I中示意为P+体接触区)。在一个实施例中，体接触区113与所述源区102接触并且可以耦接至所述源电极111，如图I中所示。在另外的实施例中，高压晶体管100可以进一歩包括独立的体接触电极(图I中未示出)，这样，体接触区113可以与所述源区102分离，并且可以不耦接所述源电极111，而耦接所述体接触电极，从而使所述源区102可能可以比体接触区113承受更高的电压(即，源区102可能可以承受比半导体层101上施加的电压更高的电压)。[0033]根据本实用新型的一个实施例，螺旋阻性场板107的第一端可以耦接到所述栅区106或者所述体接触区113，作为将其耦接到源区102的两种替代连接方式，螺旋阻性场板107所起的作用是相同的。图2示出了根据本实用新型另ー实施例的高压晶体管200的纵向剖面示意图。为了简明且便于理解，高压晶体管200中的那些功能上与在高压晶体管100中相同的同样或类似的组件或结构沿用了相同的附图标记。在如图2实施例所示的高压晶体管200中，所述第一阱区105可以包括多个具有所述第二导电类型的掺杂区，其中每个掺杂区的掺杂浓度与其余掺杂区的掺杂浓度不同。在一个实施例中，所述多个具有第二导电类型的掺杂区在离漏区103最近到离漏区103最远的方向上具有逐步降低的掺杂浓度。例如离漏区103最近的掺杂区可能具有比漏区103的掺杂浓度稍低的掺杂浓度，离漏区103较远的掺杂区可能具有比离漏区103较近的掺杂区稍低的掺杂浓度。这样，高压晶体管200可以具有进一步减小的导通电阻，同时并不会导致其击穿电压的降低。这是因为所述第一阱区105的该多个具有第二导电类型的掺杂区中，离源区102侧较近的掺杂区具有较低的掺杂浓度，因而可以降低源区102附近被过早击穿的可能性。 在图2所示的示例性实施例中，第一阱区105被示意为包括四个具有所述第二导电类型的掺杂区105广1054。作为ー个例子，如果漏区103被重掺杂且掺杂浓度大于IX 1019cm_3，则紧挨漏区103的掺杂区IOS1具有大约为4X IO12CnT3的掺杂浓度，其余掺杂区1052、1053和1054的掺杂浓度依次大约为3 X 1012cnT3、2 X IO12CnT3和I X 1012cnT3。本领域的技术人员可以理解，所述多个具有第二导电类型的掺杂区的数目、其各自的掺杂浓度以及每个掺杂区的宽度可以根据具体应用需求来确定以使高压晶体管200的性能得到优化。图3示出了根据本实用新型另ー实施例的高压晶体管300的纵向剖面示意图。为了简明且便于理解，高压晶体管300中的那些功能上与在高压晶体管100及200中相同的同样或类似的组件或结构沿用了相同的附图标记。如图3所示，高压晶体管300可以进ー步包括厚介电层114 (例如，可以为厚场氧层)，其覆盖所述第一阱区105的一部分，并且将漏区103横向地与栅区106及源区102隔离，其中栅区106的一部分可以延伸至厚介电层114之上，并且所述螺旋阻性场板107形成于所述厚介电层114(而不再是第一隔离层104)之上。在一个实施例中，厚介电层114可以包括ニ氧化硅层。厚介电层114有助于进一歩提高高压晶体管300的击穿电压。另外所述栅区106的一部分延伸至所述厚介电层114之上有助于高压晶体管300承受更高的漏区至栅区电压。根据本实用新型各实施例及其变形实施方式的高压晶体管的有益效果不应该被认为仅仅局限于以上所述的。根据本实用新型各实施例的这些及其它有益效果可以通过阅读本实用新型的详细说明及研究各实施例的附图被更好地理解。虽然本说明书中以N沟道横向高压晶体管为例对根据本实用新型各实施例的高压晶体管进行了示意与描述，但这并不意味着对本实用新型的限定，本领域的技术人员应该理解这里给出的结构及原理同样适用于P沟道横向高压晶体管及其它类型的半导体材料及半导体器件。因此，上述本实用新型的说明书和实施方式仅仅以示例性的方式对本实用新型实施例的高压晶体管进行了说明，并不用于限定本实用新型的范围。对于公开的实施例进行变化和修改都是可能的，其他可行的选择性实施例和对实施例中元件的等同变化可以被本技术领域的普通技术人员所了解。本实用新型所公开的实施例的其他变化和修改并不超出 本实用新型的精神和保护范围。
权利要求1.ー种横向高压晶体管,包括 半导体层，具有第一导电类型； 源区，具有与所述第一导电类型相反的第二导电类型，该源区位于所述半导体层中； 漏区，具有所述第二导电类型，该漏区位于所述半导体层中并与所述源区相分离； 第一隔离层，形成在位于所述源区和漏区之间的所述半导体层上； 第一阱区，具有所述的第二导电类型，该第一阱区环绕所述漏区形成，向所述源区延イ申，但与所述源区相分离； 栅区，形成在位于所述第二阱区和与该第二阱区邻近的部分第一阱区之上的所述第一隔离层上；以及 螺旋阻性场板，形成在位于所述漏区和所述栅区之间的所述第一隔离层上，其中所述螺旋阻性场板包括第一端和第二端，所述第一端耦接所述源区，所述第二端耦接所述漏区；以及 掩埋层，形成于所述第一阱区中，掩埋在位于所述螺旋阻性场板下方的所述第一阱区中，具有所述的第一导电类型。
2.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在于，所述第一阱区包括位于所述螺旋阻性场板和所述掩埋层之间的第一部分，以及位于所述掩埋层和所述半导体层之间的第二部分。
3.如权利要求2所述的横向高压晶体管，其特征在于，所述螺旋阻性场板和所述掩埋层用于耗尽所述第一阱区的第一部分，所述掩埋层和所述半导体层用于耗尽所述第一阱区的第二部分。
4.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在于，所述第一阱区可以包括多个具有所述第二导电类型的掺杂区，其中每个掺杂区的掺杂浓度与其余掺杂区的掺杂浓度不同。
5.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在于，所述第一阱区包括多个具有所述第二导电类型的掺杂区，其中所述多个具有第二导电类型的掺杂区在离漏区最近到离漏区最远的方向上具有逐步降低的掺杂浓度。
6.如权利要求I所述的横向高压晶体管，特征在于进一歩包括 第二阱区，具有所述第一导电类型，并且形成于所述源区的外国。
7.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在于进一歩包括 体接触区，形成于所述源区附近，具有所述第一导电类型，并且与所述源电极耦接。
8.如权利要求7所述的横向高压晶体管，其特征在于，所述螺旋阻性场板的第一端与所述体接触区耦接，而不再与所述源区耦接。
9.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在于，所述螺旋阻性场板的第一端与所述栅区耦接，而不再与所述源区耦接。
10.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在干，进ー步包括 第一介电层，覆盖所述第一隔离层、所述栅区和所述螺旋阻性场板； 源电极，耦接所述源区； 漏电极，耦接所述漏区；以及 栅电极，耦接所述栅区。
11.如权利要求I所述的横向高压晶体管，其特征在干，进ー步包括 厚介电层，覆盖所述第一阱区的一部分，将所述漏区横向地与所述栅区及所述源区隔离；其中， 所述栅区的一部分延伸至所述厚介电层之上；并且 所述阻性螺旋场板形成于所述厚介电层之上，而不再是形成于所述第一隔离层上。
专利摘要提出了一种横向高压晶体管。根据本实用新型实施例的横向高压晶体管包括半导体层、形成于该半导体层中的漏区和源区、形成于该半导体层中并位于其漏区周围的第一阱区、第一隔离层、栅区、位于其漏区和栅区之间的第一隔离层上的螺旋阻性场板、以及形成于该第一阱区中的掩埋层，该掩埋层位于所述螺旋阻性场板的下方。根据本实用新型的实施例，所述螺旋阻性场板和所述掩埋层有助于将所述第一阱区的位于所述掩埋层上方的部分耗尽；所述掩埋层和所述半导体层有助于将所述第一阱区的位于所述掩埋层和所述半导体层之间的部分耗尽。从而使横向高压晶体管可以在不必牺牲其击穿电压的情况下仍可能获得较低的导通电阻。
文档编号H01L29/78GK202816953SQ20122029270
公开日2013年3月20日 申请日期2012年6月21日 优先权日2011年12月21日
发明者唐纳徳·迪斯尼, 欧力杰·米力克 申请人:成都芯源系统有限公司