專利名稱：一種橫向高壓晶體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的實(shí)施例涉及半導(dǎo)體器件，尤其涉及橫向高壓晶體管。
背景技術(shù)：
橫向高壓晶體管正在被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)電子設(shè)備及消費(fèi)電子設(shè)備的集成高壓電源管理電路中。在這些高壓電源管理電路中，橫向晶體管通常響應(yīng)于控制信號而導(dǎo)通或關(guān)斷，從而將供電電壓轉(zhuǎn)換為適合驅(qū)動例如工業(yè)電子設(shè)備及消費(fèi)電子設(shè)備的輸出電壓。大多數(shù)高壓電源管理電路接收的供電電壓可能比較高，例如高到1000V，因此，應(yīng)用于這些高壓電源管理電路中的橫向高壓晶體管應(yīng)該既具有較高的擊穿電壓(breakdown voltage)又具有較低的導(dǎo)通電阻(on-resistance)以提高電源管理電路的工作穩(wěn)定性及工作效率。大部分現(xiàn)有的橫向晶體管包括源區(qū)和體區(qū)，它們通常連接在一起以減弱寄生雙極型晶體管的影響，從而保證該橫向晶體管具有良好的穩(wěn)固性或安全工作區(qū)域(Safe-Operation-Area)0然而，體區(qū)通常與襯底相連接，因而導(dǎo)致源區(qū)與襯底共享同樣的電壓。但是，在很多電源管理應(yīng)用中，希望提供一種橫向高壓晶體管，其源區(qū)可以承受比襯底電壓更高的電壓，同時，該高壓晶體管還要具有良好的耐高壓能力(例如需要其具有較高的擊穿電壓)和良好的載流能力(例如需要其具有較低的導(dǎo)通電阻)。一種允許源區(qū)比襯底能夠承受更高電壓的方法是將源區(qū)和體區(qū)分開(即不再將它們連接在一起)，使得體區(qū)仍然與襯底連接，而源區(qū)則可以承受一個“上浮”到高于襯底電壓之上的電壓(a voltagefloatingabove the substrate voltage)。但是,在這種情況下,源區(qū)可以承受的最大電壓受到限制而不會高于源區(qū)和體區(qū)之間的擊穿電壓，通常大約僅為10V。這種方法的另一個缺點(diǎn)是由于源區(qū)到體區(qū)距離的增大會使寄生雙極型晶體管的基區(qū)電阻增大，從而導(dǎo)致安全工作區(qū)域減小。
發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題，本實(shí)用新型的實(shí)施例提供一種橫向高壓晶體管。在本實(shí)用新型的一個方面，提出了一種橫向高壓晶體管，包括半導(dǎo)體層，具有第一導(dǎo)電類型；源區(qū)，具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，該源區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中；漏區(qū)，具有所述第二導(dǎo)電類型，該漏區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中并與所述源區(qū)相分離；第一隔離層，形成在位于所述源區(qū)和漏區(qū)之間的所述半導(dǎo)體層上；第一阱區(qū)，具有所述的第二導(dǎo)電類型，該第一阱區(qū)形成于所述漏區(qū)的外圍，向所述源區(qū)延伸，但與所述源區(qū)相分離；第二阱區(qū)，形成于所述源區(qū)外圍，并具有所述的第一導(dǎo)電類型；柵區(qū)，形成在位于所述第二阱區(qū)和與該第二阱區(qū)鄰近的部分第一阱區(qū)之上的所述第一隔離層上；以及第一掩埋層，形成于鄰近所述源區(qū)一側(cè)的所述第一阱區(qū)下方，具有所述的第一導(dǎo)電類型。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，當(dāng)施加在所述漏區(qū)上的電壓高于一個夾斷電壓時，所述第一阱區(qū)的位于所述柵區(qū)和所述第一掩埋層之間的部分被該柵區(qū)和該第一掩埋層充分耗盡。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述夾斷電壓低于所述第一阱區(qū)和第二阱區(qū)之間的結(jié)擊穿電壓。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述橫向高壓晶體管可以進(jìn)一步包括第二掩埋層，該第二掩埋層形成于所述第二阱區(qū)的下方，具有所述的第二導(dǎo)電類型，并且與所述的第一阱區(qū)耦接。根據(jù)本實(shí)用新型 的實(shí)施例，所述第一阱區(qū)和所述第二掩埋層將所述第二阱區(qū)與所述半導(dǎo)體層隔離。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，當(dāng)施加在所述漏區(qū)上的電壓高于一個夾斷電壓時，所述第一阱區(qū)的位于所述柵區(qū)和所述第一掩埋層之間的部分被該柵區(qū)和該第一掩埋層充分耗盡，并且所述夾斷電壓低于所述第二阱區(qū)和第二掩埋層之間的結(jié)擊穿電壓。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述柵區(qū)橫向擴(kuò)展以遮蓋所述第一掩埋層的大部分或全部。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述橫向高壓晶體管可以進(jìn)一步包括體接接觸區(qū)，其具有所述的第一導(dǎo)電類型，鄰近所述源區(qū)形成于所述第二阱區(qū)中。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述第一阱區(qū)可以包括多個具有第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)，其中每個摻雜區(qū)的摻雜濃度與其余摻雜區(qū)的摻雜濃度不同。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述橫向高壓晶體管可以進(jìn)一步包括厚介電層，其覆蓋所述第一阱區(qū)的一部分，并且將所述漏區(qū)橫向地與所述柵區(qū)及源區(qū)隔離，其中所述柵區(qū)的一部分延伸至所述厚介電層之上位于所述第一掩埋層上方的部分。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述橫向高壓晶體管可以進(jìn)一步包括螺旋阻性場板，形成在位于所述漏區(qū)和柵區(qū)之間的所述第一隔離層上，該螺旋阻性場板具有第一端和第二端，其中第一端耦接所述源區(qū)，第二端耦接所述漏區(qū)。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述螺旋阻性場板的第一端還可以耦接所述柵區(qū)，作為其耦接到所述源區(qū)的替代實(shí)現(xiàn)。利用上述方案，根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的橫向高壓晶體管可以在不必犧牲其擊穿電壓的情況下獲得較低的導(dǎo)通電阻。根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的橫向高壓晶體管還可以允許其源區(qū)承受一個比襯底電壓高的電壓，同時仍具有很好的穩(wěn)定性，并能提供良好的安全工作區(qū)域以滿足一些應(yīng)用場合的需求。

下面的附圖有助于更好地理解接下來對本實(shí)用新型不同實(shí)施例的描述。這些附圖并非按照實(shí)際的特征、尺寸及比例繪制，而是示意性地示出了本實(shí)用新型一些實(shí)施方式的主要特征。這些附圖和實(shí)施方式以非限制性、非窮舉性的方式提供了本實(shí)用新型的一些實(shí)施例。為簡明起見，不同附圖中具有相同功能的相同或類似的組件或結(jié)構(gòu)采用相同的附圖
己 O[0020]圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的橫向高壓晶體管100的縱向剖面示意圖；圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的橫向高壓晶體管200的縱向剖面示意圖；圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的橫向高壓晶體管300的縱向剖面示意圖；圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的橫向高壓晶體管400的縱向剖面示意圖；圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型又一實(shí)施例的橫向高壓晶體管500的縱向剖面示意
具體實(shí)施方式
下面將詳細(xì)說明本實(shí)用新型的一些實(shí)施例。在接下來的說明中，一些具體的細(xì)節(jié)，例如實(shí)施例中的具體電路結(jié)構(gòu)和這些電路元件的具體參數(shù)，都用于對本實(shí)用新型的實(shí)施例提供更好的理解。本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，即使在缺少一些細(xì)節(jié)或者其他方法、元件、材料等結(jié)合的情況下，本實(shí)用新型的實(shí)施例也可以被實(shí)現(xiàn)。
在本實(shí)用新型 的說明書及權(quán)利要求書中，若采用了諸如“左、右、內(nèi)、外、前、后、上、下、頂、之上、底、之下”等一類的詞，均只是為了便于描述，而不表示組件/結(jié)構(gòu)的必然或永久的相對位置。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解這類詞在合適的情況下是可以互換的，例如，以使得本實(shí)用新型的實(shí)施例可以在不同于本說明書描繪的方向下仍可以運(yùn)作。此外，“耦接”一詞意味著以直接或者間接的電氣的或者非電氣的方式連接?！耙粋€/這個/那個”并不用于特指單數(shù)，而可能涵蓋復(fù)數(shù)形式?！霸凇瓋?nèi)”可能涵蓋“在……內(nèi)/上”?！霸谝粋€實(shí)施例中/根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例”的用法并不用于特指同一個實(shí)施例中，當(dāng)然也可能是同一個實(shí)施例中。除非特別指出，“或”可以涵蓋“和/或”的意思。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解以上對各用詞的說明僅僅提供一些示例性的用法，并不用于限定這些詞。如圖1所示，為根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的橫向高壓晶體管100的縱向剖面示意圖。橫向高壓晶體管100包括半導(dǎo)體層101，具有第一導(dǎo)電類型(例如圖1中示意為P型);源區(qū)102，具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型(例如圖1中示意為N型)，該源區(qū)102形成于所述半導(dǎo)體層101中，其可能具有較高的摻雜濃度，例如，高于IXlO19cnT3 ；漏區(qū)103，具有所述第二導(dǎo)電類型，其形成于所述半導(dǎo)體層101中并與所述源區(qū)102相分離，并且可能具有較高的摻雜濃度，例如，高于IXlO19cnT3 (圖1中用一個N+區(qū)域示意);第一隔離層104，形成在位于源區(qū)102和漏區(qū)103之間的所述半導(dǎo)體層101上；第一阱區(qū)105，具有所述的第二導(dǎo)電類型，該第一阱區(qū)105形成于所述漏區(qū)103的外圍，向所述源區(qū)102延伸，但與所述源區(qū)102相分離；第二阱區(qū)106，形成于所述源區(qū)102外圍，并具有所述的第一導(dǎo)電類型(例如，圖1中用P-型體區(qū)示意)；柵區(qū)107，形成在位于所述第二阱區(qū)106和部分第一阱區(qū)105之上的所述第一隔離層104上；以及第一掩埋層108，形成于鄰近源區(qū)102—側(cè)的所述第一阱區(qū)105下方，具有所述的第一導(dǎo)電類型(例如，圖1中采用P型掩埋層示意)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，橫向高壓晶體管100還可以進(jìn)一步包括第一介電層109，覆蓋所述第一隔離層104和柵區(qū)107 ;源電極110，耦接所述源區(qū)102 ;漏電極111，耦接所述漏區(qū)103 ;及柵電極(圖1中未示出)，耦接所述柵區(qū)107.據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述第一隔離層104可以包括二氧化硅層。根據(jù)本實(shí)用新型的其它實(shí)施例，所述第一隔離層104可能包括與器件制造工藝相兼容的其它隔離材料。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，柵區(qū)107可以包括摻雜的多晶硅。根據(jù)本實(shí)用新型的其它實(shí)施例，柵區(qū)107可能包括與器件制造工藝相兼容的其它導(dǎo)電材料(例如金屬、其它半導(dǎo)體、半金屬、和/或它們的組合物)。因此，這里的“多晶硅”意味著涵蓋了硅及除硅以外的其它類似材料及其組合物。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，高壓晶體管器件100可以進(jìn)一步包括體接觸區(qū)112，形成于源區(qū)102附近，具有所述第一導(dǎo)電類型并且摻雜濃度較高(例如圖1中示意為P+區(qū))。在一個實(shí)施例中，體接觸區(qū)112可以耦接源電極110，如圖1中所示。在另外的實(shí)施例中，橫向高壓晶體管器件100可以進(jìn)一步包括獨(dú)立的體接觸電極(圖1中未示出)，這樣，體接觸區(qū)112可以不耦接源電極110，而耦接體接觸電極，從而使源區(qū)102可能可以比體接觸區(qū)112承受更高的電壓(即，源區(qū)102可能可以承受比半導(dǎo)體層101上施加的電壓更高的電壓)。根據(jù)本實(shí)用新型的各實(shí)施例及其變型實(shí)施方式的橫向高壓晶體管中，一個利用柵區(qū)107作為“頂柵”、利用所述第一掩埋層108作為“底柵”的結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)形成了。這個JFET具有一定的夾斷電壓，當(dāng)施加在所述漏區(qū)103上的電壓超過這個夾斷電壓時，所述第一阱區(qū)105的位于柵區(qū)107和第一掩埋層108之間的部分將被“頂柵” 107和“底柵” 108完全耗盡，JFET夾斷。所述夾斷電壓可能取決于所述第一阱區(qū)105的位于其表面和所述第一掩埋層108之間的部分的摻雜濃度和厚度，以及所述第一掩埋層108的寬度U、施加于JFET “頂柵” 107上的第一偏置電壓和施加于JFET “底柵” 108上的第二偏置電壓。例如如果位于第一掩埋層108與所述第一阱區(qū)105表面之間的那部分第一阱區(qū)105的摻雜濃度大約為IxlO12Cnr3到2xl012cnT3,其厚度大約為3 μ m到6 μ m,并且所述第一掩埋層108的寬度Lb大約為2 μ m到6 μ m，則所述JFET的夾斷電壓大約為IOV到40V。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不同的實(shí)施例中，可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用所需來改變這些影響所述夾斷電壓的因素(例如所述第一阱區(qū)105的位于其表面和所述第一掩埋層108之間的部分的摻雜濃度和厚度，以及所述第一掩埋層108的寬度Lb、施加于JFET “頂柵” 107上的第一偏置電壓和施加于JFET “底柵” 108上的第二偏 置電壓)，從而獲得期望的夾斷電壓值。在如圖1所示的示例性實(shí)施例中，所述JFET的夾斷電壓可以被設(shè)計為低于所述第一阱區(qū)105和第二阱區(qū)106之間的結(jié)擊穿電壓。如圖1所示，所述JFET的“底柵”(亦即第一掩埋層)108與半導(dǎo)體層101電耦接，因而施加于JFET “底柵” 108上的第二偏置電壓與施加在半導(dǎo)體層101上的電壓(通常可能為地電位)相同。當(dāng)橫向高壓晶體管100在關(guān)斷狀態(tài)下時，施加于JFET “頂柵”(亦即柵區(qū))107上的第一偏置電壓也可能為接近地電位，這時所述JFET可能具有最小夾斷電壓值。當(dāng)橫向高壓晶體管100在關(guān)斷狀態(tài)下時，如果在其漏電極111上施加漏電壓(亦即向漏區(qū)103施加漏電壓)，則所述第一阱區(qū)105和所述第二阱區(qū)106之間形成的結(jié)上所承擔(dān)的電壓可能跟隨所述漏電壓(增大或者減小)。然而，當(dāng)施加于漏區(qū)103上的漏電壓增大到一定的值而超過了所述JFET的夾斷電壓時，所述JFET夾斷。此后，第一阱區(qū)105和第二阱區(qū)106之間的結(jié)上所承擔(dān)的電壓將不再跟隨施加于漏區(qū)103上的漏電壓，進(jìn)一步增大的漏電壓將由第一阱區(qū)105的位于漏區(qū)103和所述JFET左側(cè)之間的部分承擔(dān)，從而將第一阱區(qū)105和第二阱區(qū)106之間的結(jié)上所承擔(dān)的電壓限定在低于該結(jié)的擊穿電壓范圍內(nèi)。因此，橫向高壓晶體管100可以在保持具有較低導(dǎo)通電阻的同時，具有增大的擊穿電壓。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，必須精心選擇那些影響所述JFET夾斷電壓的因素(例如所述第一阱區(qū)105的位于其表面和所述第一掩埋層108之間的部分的摻雜濃度和厚度，以及所述第一掩埋層108的寬度Lb、施加于JFET “頂柵” 107上的第一偏置電壓和施加于JFET “底柵”108上的第二偏置電壓)，從而在施加于漏區(qū)103上的漏電壓高于所述JFET的夾斷電壓時，使所述第一阱區(qū)105的位于柵區(qū)107和第一掩埋層108之間的部分被“頂柵” 107和“底柵” 108充分耗盡(即，JFET夾斷)。當(dāng)橫向高壓晶體管100在導(dǎo)通狀態(tài)下時，施加于漏區(qū)103上的漏電壓可能較高，比如為400V，施加在柵區(qū)107 (以及JFET的“頂柵”)上的第一偏置電壓也從接近地電位而升高到某個特定電壓，比如40V，從而使得所述JFET的夾斷電壓增大。在這種情況下，源區(qū)102上所承擔(dān)的電壓將跟隨施加在柵區(qū)107上的柵電壓直到所述JFET夾斷。因而橫向高壓晶體管100在導(dǎo)通狀態(tài)下時允許源區(qū)102上所承擔(dān)的電壓跟隨施加在柵區(qū)107上的第一偏置電壓到遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于橫向高壓晶體管100在關(guān)斷狀態(tài)下時所述JFET的夾斷電壓值(即，JFET的最小夾斷電壓值)。這在實(shí)際應(yīng)用中是很重要的。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述柵區(qū)107可以橫向擴(kuò)展(即具有更大的橫向?qū)挾?以便更大程度地遮蓋所述第一掩埋層108(例如，使柵區(qū)107遮蓋所述第一掩埋層108的大部分或者全部)。這樣，橫向?qū)挾仍龃蠛蟮臇艆^(qū)107有助于提高容性耦合能力，更好地控制所述JFET的夾斷電壓。圖2示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的橫向高壓晶體管200的縱向剖面示意圖。為了簡明且便于理解，橫向高壓晶體管200中的那些功能上與在橫向高壓晶體管100中相同的同樣或類似的組件或結(jié)構(gòu)沿用了相同的附圖標(biāo)記。如圖2所示，橫向高壓晶體管200可以進(jìn)一步包括第二掩埋層201，其形成于所述第二阱區(qū)106下方，具有所述的第二導(dǎo)電類型(例如，圖2中示意為N型掩埋層)，并且耦接所述的第一阱區(qū)105。所述第二掩埋層201和所述第一阱區(qū)105將所述第二阱區(qū)106與所述半導(dǎo)體層101電氣隔離。從而，所述源區(qū)102和第二阱區(qū)106可以承擔(dān)的電壓可能比半導(dǎo)體層101可以承擔(dān)的電壓高，也就是說，源區(qū)102和第二阱區(qū)106可以承擔(dān)一個“上浮”到半導(dǎo)體層101可以承擔(dān)的電壓之上的電壓。在如圖2所示的示例性實(shí)施例中，所述JFET的夾斷電壓可以被設(shè)計為低于所述第二掩埋層201和第二阱區(qū)106之間的結(jié)擊穿電壓。當(dāng)橫向高壓晶體管200在關(guān)斷狀態(tài)下時，如果在其漏電極111上施加漏電壓(亦即向漏區(qū)103施加漏電壓)，則所述第二掩埋層201上所承擔(dān)的電壓可能跟隨所述漏電壓(增大或者減小)。然而，當(dāng)施加于漏區(qū)103上的漏電壓增大到一定的值而超過了所述JFET的夾斷電壓時，所述JFET夾斷。此后，第二掩埋層201上承擔(dān)的電壓不再跟隨施加于漏區(qū)103上的漏電壓，進(jìn)一步增大的漏電壓將由第一阱區(qū)105的位于漏區(qū)103和所述JFET左側(cè)之間的部分承擔(dān)，從而將第二掩埋層201和第二阱區(qū)106之間的結(jié)上所承擔(dān)的電壓限定在低于該結(jié)的擊穿電壓范圍內(nèi)。因此，橫向高壓晶體管200不僅具有改善的擊穿電壓(在保持具有較低導(dǎo)通電阻的同時，具有增大的擊穿電壓)，而且允許其源區(qū)102和第二阱區(qū)106承擔(dān)比半導(dǎo)體層101可以承擔(dān)的電壓更高的電壓。圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的橫向高壓晶體管300的縱向剖面示意圖。為了簡明且便于理解，橫向高壓晶體管300中的那些功能上與在橫向高壓晶體管100及200中相同的同樣或類似的組件或結(jié)構(gòu)沿用了相同的附圖標(biāo)記。在如圖3實(shí)施例所示的橫向高壓晶體管300中，所述第一阱區(qū)可以包括多個具有第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)，其中每個摻雜區(qū)的摻雜濃度與其余摻雜區(qū)的摻雜濃度不同。在一個實(shí)施例中，所述多個具有第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)在離漏區(qū)103最近到離漏區(qū)103最遠(yuǎn)的方向上具有逐步降低的摻雜濃度。例如離漏區(qū)103最近的摻雜區(qū)可能具有比漏區(qū)103的摻雜濃度稍低的摻雜濃度，離漏區(qū)103較遠(yuǎn)的摻雜區(qū)可能具有比離漏區(qū)103較近的摻雜區(qū)稍低的摻雜濃度。這樣，橫向高壓晶體管300可以具有進(jìn)一步減小的導(dǎo)通電阻，同時并不會導(dǎo)致其擊穿電壓的降低。這是因?yàn)殡x源區(qū)102側(cè)較近的第一阱區(qū)105具有較低的摻雜濃度，因而可以降低源區(qū)102附近被過早擊穿的可能性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，位于所述第一掩埋層108上方的第一阱區(qū)105的摻雜區(qū)的摻雜濃度是決定所述JFET的夾斷電壓的一個重要因素。因此，需要對位于所述第一掩埋層108上方的摻雜區(qū)的摻雜濃度作精心選擇和合適控制，以確保在施加于漏區(qū)103上的漏電壓高于所述JFET的夾斷電壓時，所述第一阱區(qū)105的位于柵區(qū)107和第一掩埋層108之間的部分能夠被“頂柵”107和“底柵”108充分耗盡。在圖3所示的示例性實(shí)施例中，第一阱區(qū)105被示意為包括四個具有第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)105廣1054。作為一個例子，如果漏區(qū)103被重?fù)诫s且摻雜濃度大于lX1019cm_3，則緊挨漏區(qū)103的摻雜區(qū)IOS1具有大約為4X IO12CnT3的摻雜濃度，其余摻雜區(qū)1052、1053和1054的摻雜濃度依次大約為3X1012Cm_3、2X1012Cm_3和lX1012cm_3。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，所述多個具有第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)的數(shù)目、其各自的摻雜濃度以及每個摻雜區(qū)的寬度可以根據(jù)具體應(yīng)用需求來確定以使橫向高壓晶體管300的性能得到優(yōu)化。圖4示出了根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的橫向高壓晶體管400的縱向剖面示意圖。為了簡明且便于理 解，橫向高壓晶體管400中的那些功能上與在橫向高壓晶體管100、200及300中相同的同樣或類似的組件或結(jié)構(gòu)沿用了相同的附圖標(biāo)記。如圖4所示，橫向高壓晶體管400可以進(jìn)一步包括螺旋阻性場板401，形成在位于漏區(qū)103和柵區(qū)107之間的所述第一隔離層104上，該螺旋阻性場板401具有第一端和第二端，其中第一端耦接所述源區(qū)102，第二端耦接所述漏區(qū)103。在一個示例性的實(shí)施例中，螺旋阻性場板401的第一端通過所述源電極110耦接所述源區(qū)102，其第二端通過所述漏電極111耦接所述漏區(qū)103。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，螺旋阻性場板401可以包括一個長窄帶電阻，其由中等阻抗到高阻抗的多晶硅形成，并且呈螺旋狀排布在漏區(qū)103和柵區(qū)107之間。根據(jù)本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，所述螺旋阻性場板401的每一段的寬度可以為O. 4μπΓ . 2μπι，每一段之間的間距可以為O. 4 μ πΓ . 2 μ m。根據(jù)本實(shí)用新型的其它實(shí)施例，螺旋阻性場板401可以采用其它常用方法實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，在其它的實(shí)施例中，螺旋阻性場板401并不一定是螺旋狀的，而可以是迂回在漏區(qū)103和柵區(qū)107之間。在一些實(shí)施例中，螺旋阻性場板401可以包含直段，以用來圍住帶有曲角的矩形區(qū)域。因此，“螺旋阻性場板”只是描述性的，并不明示或暗示場板401 —定具有螺旋形狀。根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，螺旋阻性場板401可以看作類似于耦接在漏區(qū)103和源區(qū)102之間的一個大電阻。這樣，在橫向高壓晶體管400處于關(guān)斷狀態(tài)并且漏電極111施加有高電壓的情況下，螺旋阻性場板401僅允許有很小的泄漏電流從漏區(qū)103流到源區(qū)102。另外，當(dāng)漏電極111上施加有高電壓時，螺旋阻性場板401有助于在漏區(qū)103和源區(qū)102之間的第一阱區(qū)105表面上建立起呈線性分布的電壓。這種呈線性分布的電壓可以使第一阱區(qū)105中建立起均勻的電場分布，從而有效緩減第一阱區(qū)105中強(qiáng)電場區(qū)域的形成，使橫向高壓晶體管400的擊穿電壓得到提高。再者，螺旋阻性場板401有助于第一阱區(qū)105的耗盡。在這種情況下，與不具有螺旋阻性場板4017的情況相比，第一阱區(qū)105可以具有更高的摻雜濃度，從而使橫向高壓晶體管400的導(dǎo)通電阻能夠有效地降低，而不會導(dǎo)致?lián)舸╇妷旱慕档汀?在另外的實(shí)施例中，螺旋阻性場板401的第一端可以耦接到柵區(qū)107或者體接觸區(qū)112，作為將其耦接到源區(qū)102的兩種替代連接方式，螺旋阻性場板401所起的作用是相同的。圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型又一實(shí)施例的橫向高壓晶體管500的縱向剖面示意圖。為了簡明且便于理解，橫向高壓晶體管500中的那些功能上與在橫向高壓晶體管100、200、300及400中相同的同樣或類似的組件或結(jié)構(gòu)沿用了相同的附圖標(biāo)記。如圖5所示，橫向高壓晶體管500可以進(jìn)一步包括厚介電層501 (例如，可以為厚場氧層)，其覆蓋所述第一阱區(qū)105的一部分，并且將漏區(qū)103橫向地與柵區(qū)106及源區(qū)102隔離，其中柵區(qū)106的一部分可以延伸至厚介電層501之上位于第一掩埋層108上方的部分。在一個實(shí)施例中，厚介電層501可以包括二氧化硅層。在一個實(shí)施例中，橫向高壓晶體管500可以進(jìn)一步包括所述螺旋阻性場板401，并且所述螺旋阻性場板401形成于厚介電層501 (而不再是第一隔離層104)之上。根據(jù)本實(shí)用新型各實(shí)施例及其變形實(shí)施方式的高壓晶體管器件的有益效果不應(yīng)該被認(rèn)為僅僅局限于以上所述的。根據(jù)本實(shí)用新型各實(shí)施例的這些及其它有益效果可以通過閱讀本實(shí)用新型的詳細(xì)說明及研究各實(shí)施例的附圖被更好地理解。雖然本說明書中以N溝道橫向高壓晶體管為例對根據(jù)本實(shí)用新型各實(shí)施例的高壓晶體管進(jìn)行了示意與描述，但這并不意味著對本實(shí)用新型的限定，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解這里給出的結(jié)構(gòu)及原理同樣適用于P溝道橫向高壓晶體管及其它類型的半導(dǎo)體材料及半導(dǎo)體器件。因此，上述本實(shí)用新型的說明書和實(shí)施方式僅僅以示例性的方式對本實(shí)用新型實(shí)施例的高壓晶體管器件進(jìn)行了說明，并不用于限定本實(shí)用新型的范圍。對于公開的實(shí)施例進(jìn)行變化和修改都是可能的，其他可行的選擇性實(shí)施例和對實(shí)施例中元件的等同變化可以被本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所了解。本實(shí)用新型所公開的實(shí)施例的其他變化和修改并不超出本實(shí)用新型的精神和保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種橫向高壓晶體管,包括 半導(dǎo)體層，具有第一導(dǎo)電類型； 源區(qū)，具有與所述第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型，該源區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中； 漏區(qū)，具有所述第二導(dǎo)電類型，該漏區(qū)形成于所述半導(dǎo)體層中并與所述源區(qū)相分離； 第一隔離層，形成在位于所述源區(qū)和漏區(qū)之間的所述半導(dǎo)體層上； 第一阱區(qū)，具有所述的第二導(dǎo)電類型，該第一阱區(qū)形成于所述漏區(qū)的外圍，向所述源區(qū)延伸，但與所述源區(qū)相分離； 第二阱區(qū)，形成于所述源區(qū)外圍，并具有所述的第一導(dǎo)電類型； 柵區(qū)，形成在位于所述第二阱區(qū)和與該第二阱區(qū)鄰近的部分第一阱區(qū)之上的所述第一隔離層上；以及 第一掩埋層，形成于鄰近所述源區(qū)一側(cè)的所述第一阱區(qū)下方，具有所述的第一導(dǎo)電類型。
2.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，當(dāng)施加在所述漏區(qū)上的電壓高于一個夾斷電壓時，所述第一阱區(qū)的位于所述柵區(qū)和所述第一掩埋層之間的部分被該柵區(qū)和該第一掩埋層充分耗盡。
3.如權(quán)利要求3所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，所述夾斷電壓低于所述第一阱區(qū)和第二阱區(qū)之間的結(jié)擊穿電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，進(jìn)一步包括第二掩埋層，該第二掩埋層形成于所述第二阱區(qū)的下方，具有所述的第二導(dǎo)電類型，并且與所述的第一阱區(qū)耦接。
5.如權(quán)利要求4所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，所述第一阱區(qū)和所述第二掩埋層將所述第二阱區(qū)與所述半導(dǎo)體層隔離。
6.如權(quán)利要求4所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，當(dāng)施加在所述漏區(qū)上的電壓高于一個夾斷電壓時，所述第一阱區(qū)的位于所述柵區(qū)和所述第一掩埋層之間的部分被該柵區(qū)和該第一掩埋層充分耗盡，并且所述夾斷電壓低于所述第二阱區(qū)和第二掩埋層之間的結(jié)擊穿電壓。
7.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，所述柵區(qū)橫向擴(kuò)展以遮蓋所述第一掩埋層的大部分或全部。
8.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，進(jìn)一步包括體接接觸區(qū)，其具有所述的第一導(dǎo)電類型，鄰近所述源區(qū)形成于所述第二阱區(qū)中。
9.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，第一阱區(qū)可以包括多個具有第二導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)，其中每個摻雜區(qū)的摻雜濃度與其余摻雜區(qū)的摻雜濃度不同。
10.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，進(jìn)一步包括厚介電層，其覆蓋所述第一阱區(qū)的一部分，并且將所述漏區(qū)橫向地與所述柵區(qū)及源區(qū)隔離，其中所述柵區(qū)的一部分延伸至所述厚介電層之上位于所述第一掩埋層上方的部分。
11.如權(quán)利要求1所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，進(jìn)一步包括螺旋阻性場板，形成在位于所述漏區(qū)和柵區(qū)之間的所述第一隔離層上，該螺旋阻性場板具有第一端和第二端，其中第一端耦接所述源區(qū)，第二端耦接所述漏區(qū)。
12.如權(quán)利要求11所述的橫向高壓晶體管，其特征在于，所述螺旋阻性場板的第一端耦接所述柵區(qū)，而不在耦接所述源區(qū)。
專利摘要提出了一種橫向高壓晶體管。根據(jù)實(shí)用新型實(shí)施例的橫向高壓晶體管包括利用其柵區(qū)和第一掩埋層分別作為“頂柵”和“底柵”的JFET，當(dāng)施加于漏區(qū)上的電壓超過了JFET的夾斷電壓時，所述JFET夾斷以保護(hù)橫向高壓晶體管不被擊穿。從而使橫向高壓晶體管可以在不必犧牲其擊穿電壓的情況下仍可能獲得較低的導(dǎo)通電阻。另外橫向高壓晶體管還可以包括第二掩埋層，用于將源區(qū)與襯底隔離，從而允許源區(qū)承擔(dān)比襯底電壓更高的電壓，以滿足一些應(yīng)用場合的需求。
文檔編號H01L29/78GK202871797SQ20122025228
公開日2013年4月10日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者唐納徳·迪斯尼, 歐力杰·米力克 申請人:成都芯源系統(tǒng)有限公司