横向高压器件及其制造方法技术

提出了一种横向高压晶体管及其制造方法。根据本发明专利技术实施例的横向高压晶体管包括利用其栅区和第一掩埋层分别作为“顶栅”和“底栅”的JFET，当施加于漏区上的电压超过了JFET的夹断电压时，所述JFET夹断以保护横向高压晶体管不被击穿。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。另外横向高压晶体管还可以包括第二掩埋层，用于将源区与衬底隔离，从而允许源区承担比衬底电压更高的电压，以满足一些应用场合的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施例涉及半导体器件，尤其涉及横向高压晶体管。
技术介绍
横向高压晶体管正在被广泛应用于各种工业电子设备及消费电子设备的集成高压电源管理电路中。在这些高压电源管理电路中，横向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工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横向高压晶体管应该既具有较高的击穿电压(breakdown voltage)又具有较低的导通电阻(on-resistance)以提高电源管理电路的工作稳定性及工作效率。 大部分现有的横向晶体管包括源区和体区，它们通常连接在一起以减弱寄生双极型晶体管的影响，从而保证该横向晶体管具有良好的稳固性或安全工作区域(Safe-Operation-Area)0然而，体区通常与衬底相连接，因而导致源区与衬底共享同样的电压。但是，在很多电源管理应用中，希望提供一种横向高压晶体管，其源区可以承受比衬底电压更高的电压，同时，该高压晶体管还要具有良好的耐高压能力(例如需要其具有较高的击穿电压)和良好的载流能力(例如需要其具有较低的导通电阻)。一种允许源区比衬底能够承受更高电压的方法是将源区和体区分开(即不再将它们连接在一起)，使得体区仍然与衬底连接，而源区则可以承受一个“上浮”到高于衬底电压之上的电压(a voltage floating above the substrate voltage)。但是,在这种情况下,源区可以承受的最大电压受到限制而不会高于源区和体区之间的击穿电压，通常大约仅为10V。这种方法的另一个缺点是由于源区到体区距离的增大会使寄生双极型晶体管的基区电阻增大，从而导致安全工作区域减小。
技术实现思路
针对现有技术中的一个或多个问题，本专利技术的实施例提供一种横向高压晶体管及其制造方法。在本专利技术的一个方面，提出了一种横向高压晶体管，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，该源区形成于所述半导体层中；漏区，具有所述第二导电类型，该漏区形成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，该第一阱区形成于所述漏区的外围，向所述源区延伸，但与所述源区相分离;第二阱区，形成于所述源区外围，并具有所述的第一导电类型；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；以及第一掩埋层，形成于邻近所述源区一侧的所述第一阱区下方，具有所述的第一导电类型。根据本专利技术的实施例，当施加在所述漏区上的电压高于一个夹断电压时，所述第一阱区的位于所述栅区和所述第一掩埋层之间的部分被该栅区和该第一掩埋层充分耗尽。根据本专利技术的实施例，所述夹断电压低于所述第一阱区和第二阱区之间的结击穿电压。根据本专利技术的实施例，所述横向高压晶体管可以进一步包括第二掩埋层，该第二掩埋层形成于所述第二阱区的下方，具有所述的第二导电类型，并且与所述的第一阱区耦接。根据本专利技术的实施例，所述第一阱区和所述第二掩埋层将所述第二阱区与所述半导体层隔离。根据本专利技术的实施例，当施加在所述漏区上的电压高于一个夹断电压时，所述第一阱区的位于所述栅区和所述第一掩埋层之间的部分被该栅区和该第一掩埋层充分耗尽， 并且所述夹断电压低于所述第二阱区和第二掩埋层之间的结击穿电压。根据本专利技术的实施例，所述栅区横向扩展以遮盖所述第一掩埋层的大部分或全部。根据本专利技术的实施例，所述横向高压晶体管可以进一步包括体接接触区，其具有所述的第一导电类型，邻近所述源区形成于所述第二阱区中。根据本专利技术的实施例，所述第一阱区可以包括多个具有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。根据本专利技术的实施例，所述横向高压晶体管可以进一步包括厚介电层，其覆盖所述第一阱区的一部分，并且将所述漏区横向地与所述栅区及源区隔离，其中所述栅区的一部分延伸至所述厚介电层之上位于所述第一掩埋层上方的部分。根据本专利技术的实施例，所述横向高压晶体管可以进一步包括螺旋阻性场板，形成在位于所述漏区和栅区之间的所述第一隔离层上，该螺旋阻性场板具有第一端和第二端，其中第一端耦接所述源区，第二端耦接所述漏区。根据本专利技术的实施例，所述螺旋阻性场板的第一端还可以耦接所述栅区，作为其耦接到所述源区的替代实现。在本专利技术的另一方面，提出了一种形成横向高压晶体管的方法，包括提供具有第一导电类型的半导体层的步骤；在所述半导体层中形成具有所述第一导电类型的第一掩埋层的步骤；在所述半导体层中形成具有第二导电类型的第一阱区的步骤，其中所述第二导电类型与所述第一导电类型相反，所述第一阱区的底部在靠近所述第一阱区的边缘一侧与所述第一掩埋层接触；在所述半导体层中形成具有所述第一导电类型的第二阱区的步骤，其中所述第二阱区的一侧邻近所述第一阱区的靠近第一掩埋层的一侧；在所述第一阱区中形成具有所述第二导电类型的漏区的步骤；在所述第二阱区中形成具有所述第二导电类型的源区的步骤；在位于所述源区和漏区之间的所述半导体层上形成第一隔离层的步骤；以及在所述第二阱区和与该第二阱区相邻的部分第一阱区之上形成栅区的步骤。根据本专利技术的实施例，所述形成横向高压晶体管的方法可以进一步包括在所述半导体层中邻近所述第一掩埋层形成第二掩埋层的步骤，其中，所述第二掩埋层具有所述的第二导电类型，并且形成于所述第二阱区下方，与所述第一阱区耦接。根据本专利技术的实施例，在所述半导体层中形成具有第二导电类型的第一阱区的步骤可以包括形成多个具有第二导电类型的掺杂区的步骤，其中，每个掺杂区可以具有与其余掺杂区不同的掺杂浓度。根据本专利技术的实施例，所述形成横向高压晶体管的方法可以进一步包括在所述源区附近形成具有第一导电类型的体接触区的步骤，其中所述体接触区与所述源区耦接。根据本专利技术的实施例，所述形成横向高压晶体管的方法可以进一步包括在位于所述漏区和栅区之间的所述第一隔离层上形成螺旋阻性场板的步骤，其中，所述螺旋阻性场板包括第一端和第二端，其第一端耦接所述源区，其第二端耦接所述漏区。根据本专利技术的实施例，所述螺旋阻性场板的第一端还可以耦接所述栅区，作为其耦接到所述源区的替代实现。根据本专利技术的实施例，所述形成横向高压晶体管的方法可以进一步包括在所述第一阱区的一部分上形成厚介电层的步骤，其中所述厚介电层横向地将漏区与栅区及源区隔离，并且所述栅区的一部分延伸至所述厚介电层上。在这种情况下，仍可以进一步包括形成螺旋阻性场板的步骤，此时，所述螺旋阻性场板形成于所述漏区和栅区之间的所述厚介电层上(而不再是第一隔离层上)。利用上述方案，根据本专利技术实施例的横向高压晶体管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。根据本专利技术实施例的横向高压晶体管还可以允许其源区承 受一个比衬底电压高的电压，同时仍具有很好的稳定性，并能提供良好的安全工作区域以满足一些应用场合的需求。附图说明下面的附图有助于更好地理解接下来对本专利技术不同实施例的描述。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专利技术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文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向高压晶体管，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，该源区形成于所述半导体层中；漏区，具有所述第二导电类型，该漏区形成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，该第一阱区形成于所述漏区的外围，向所述源区延伸，但与所述源区相分离；第二阱区，形成于所述源区外围，并具有所述的第一导电类型；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；以及第一掩埋层，形成于邻近所述源区一侧的所述第一阱区下方，具有所述的第一导电类型。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳徳·迪斯尼，欧力杰·米力克，
申请(专利权)人：成都芯源系统有限公司，
类型：发明
国别省市：