[发明专利]高压晶体管器件和制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高压应用的晶体管器件，所述晶体管器件在穿通电压和源极漏极阻断电压方面得到改进。

背景技术

与衬底绝缘的高压NMOS晶体管在p型衬底中具有深的n型凹部。体部区域嵌入到n型凹部中，所述n型凹部与漏极连接。在常规运行中，在体部上能够施加最高的电势V_DD。为了不出现衬底体部穿通，在衬底和体部之间引入足够高的n型掺杂。优选在电学特性方面对体部和凹部之间的pn结进行优化。如果体部位于衬底电势上并且漏极位于VDD上(阻断情况)，那么在体部和凹部之间的pn结上出现沿截止方向的电压，并且相对陡的pn结能够引起过早的击穿。研究已经证实：击穿主要出现在凹部角部上并且尤其出现在晶体管顶部上。将晶体管的下述边缘区域称作为晶体管顶部(transistor head,transistor fingertip)，所述边缘区域位于电流流过通道的纵向方向的侧向。

在US 7 663 203和DE 10 2005 054 672 A1中描述高压晶体管的对称结构，从中得出晶体管顶部相对于源极、漏极和通道的位置。

发明内容

本发明的目的是，提出一种具有有利的运行特性、尤其关于穿通电压和源极漏极阻挡电压具有有利的运行特性的高压晶体管器件。也应当为器件提出一种制造方法。

所述目的借助具有权利要求1的特征的高压晶体管器件或者借助具有权利要求6的特征的制造方法来实现。在从属权利要求中得出设计方案。

高压晶体管器件具有带有掺杂的凹部的半导体衬底，所述凹部在衬底中具有下边界面。下边界面距衬底的上侧的间距变化，使得凹部在衬底中具有不同的深度。在此，凹部的深度总是理解为凹部的下述尺寸，所述尺寸在垂直于上侧的方向上以进入到半导体衬底中的方式测量并且从上侧伸展至凹部的下边界面。

在衬底的上侧上，在掺杂的凹部中设置有第一导电类型的体部区域，其中掺杂的凹部的没有由体部区域所占据的部分具有与第一传导类型相反的第二传导类型。体部区域在衬底的上侧上具有边缘，所述边缘具有彼此相对置的第一边缘侧和彼此相对置的第二边缘侧。第二传导类型的源极区域至少在第二边缘侧上设置在体部区域中。第二传导类型的漏极区域与源极区域相对地以距体部区域一定间距的方式在上侧上设置在凹部中。

衬底的上侧和凹部的下边界面之间的间距在体部区域的第一边缘侧上比在第二边缘侧上小。因此，凹部的深度在体部区域的第一边缘侧之下比在体部区域的与第一边缘侧间隔开并且包括通道区域的部分中小。

体部区域的第一边缘侧位于晶体管顶部(transistor head,transistor fingertip)，即晶体管的相对于通道区域侧向的边缘区域，所述边缘区域在晶体管运行中位于源极和漏极之间的电流流动之外。

在高压晶体管器件的一个实施例中，将体部区域的以距体部区域的第一边缘侧一定间距的方式存在于源极区域和漏极区域之间的部分设为通道区域。

在另一个实施例中，凹部在源极区域和漏极区域之间具有降低的掺杂材料浓度。在另一个实施例中，第一边缘侧短于第二边缘侧。

在另一个实施例中，半导体衬底邻近于凹部、更确切地说在下边界面的背离体部区域的一侧上具有第一传导类型。这尤其当半导体衬底设有用于第一传导类型的基本掺杂时是这种情况。掺杂的凹部尤其能够设为用于将体部区域与衬底绝缘的深的凹部。在典型的实施例中，第一传导类型是p型传导并且第二传导类型是n型传导。

在制造方法中，在半导体衬底的上侧上借助于注入掺杂材料将第一传导类型的体部区域在相反的第二传导类型的凹部中制造，使得凹部包围体部区域的边缘，所述边缘具有相对置的第一边缘侧。在上侧上，在体部区域中形成第二传导类型的源极区域，并且以距体部区域一定间距的方式在凹部中形成第二传导类型的漏极区域。凹部形成为，使得其在垂直于上侧的方向上在体部区域的第一边缘侧的区域中与在体部区域的与第一边缘侧间隔开的中部部分中相比不那么深地进入到半导体衬底中。对此使用下述注入掩膜，所述注入掩模具有在第一边缘侧的区域中缩小的开口。

在方法的一个实施例中，注入掩膜的开口在体部区域的第一边缘侧的区域中通过下述方式缩小：将开口在第一边缘侧的区域中多次划分，相反地在所述区域之外是连续的。

在方法的另一个实施例中，将开口在体部区域的第一边缘侧的区域中划分成平行于第一边缘侧并且横向于第二边缘侧定向的条带。