[发明专利]具有深沟槽隔离结构的方法及半导体结构

说明书

晶体管阵列(300)的密度通过在半导体材料(114)中形成一个或多个深沟槽隔离结构(312，314)来增加。深沟槽隔离结构(312，314)横向围绕阵列(300)中的晶体管。深沟槽隔离结构(312，314)限制掺杂物的横向扩散和电子载流子的横向移动。

技术领域

本公开总体涉及半导体结构，并且具体涉及半导体结构和形成具有深沟槽隔离结构的半导体结构的方法。

背景技术

金属氧化物半导体(MOS)晶体管是众所周知的半导体器件，其可以被实现为n沟道(NMOS)器件或p沟道(PMOS)器件。MOS晶体管具有通过沟道分开的间隔开的源极区和漏极区以及位于沟道上方的金属栅极。金属栅极通过栅极介电层与该沟道隔离。可替代地，MOS晶体管的栅极用掺杂多晶硅而不是金属来形成。

双扩散MOS(DMOS)晶体管是功率MOS晶体管，其具有形成沟道的双扩散阱以及被称为漏极漂移区的大的轻掺杂漏极区，所述轻掺杂漏极区位于沟道和重掺杂漏极区之间。横向DMOS(LDMOS)晶体管是源极区和漏极区横向间隔开的DMOS晶体管。LDMOS阵列是按照图案诸如行和列的阵列布置的一组LDMOS晶体管。

图1A-1B示出常规LDMOS晶体管阵列100的视图。图1A示出平面图，而图1B示出沿图1A中的线1B-1B截取的剖视图。如图1A-1B所示，LDMOS晶体管阵列100包括半导体结构110，该半导体结构具有p型单晶硅衬底区112以及在衬底区112上方生长的p型外延层114。而且，半导体结构110包括形成在外延层114的顶表面中以向下延伸到外延层114中的若干浅沟槽隔离结构116。

如图1A-1B所示，LDMOS晶体管阵列100也包括在外延层114中形成的一对相邻LDMOS晶体管120。每个LDMOS晶体管120包括在外延层114中形成的n-漏极漂移区140以及在n-漏极漂移区140中形成的n+漏极142。

而且，每个LDMOS晶体管120包括在外延层114中形成的双扩散阱(Dwell)144。双扩散阱144包括p型区146和接触p型区146的n型区148。每个LDMOS晶体管120还包括n+源极150和p+接触区152，两者在外延层114中形成。n+源极150接触p型区146和n型区148。由n+源极150横向围绕的p+接触区152接触p型区146和n+源极150。

接触n-漏极漂移区140的p型区146包括位于n-漏极漂移区140与n型区148之间的沟道区154。与n+漏极142间隔开的p型区146也具有大于外延层114的掺杂物浓度的掺杂物浓度。而且，n+源极150位于与n+漏极142横向隔开的位置。此外，n+漏极142接触浅沟槽隔离结构116，该浅沟槽隔离结构在横向上位于漏极142与源极150之间。

如图1A-1B所示，每个LDMOS晶体管120包括接触沟道区154并位于其上方的栅极介电结构160以及接触栅极介电结构160并位于沟道区154上方的栅极162。栅极162具有带方角(square-cornered)的圆形形状。而且，每个LDMOS晶体管120包括接触栅极162的内侧壁间隔部164以及接触栅极162并横向围绕栅极162的外侧壁间隔部166。

如图1A-1B所示，半导体结构110包括p型区170，该p型区170在外延层114中形成于相邻的LDMOS晶体管120的n-漏极漂移区140之间作为沟道停止件(stopper)。沟道停止件区170横向围绕每个LDMOS晶体管120。

在工作时，当第一正电压(诸如40V)被置于LDMOS晶体管120的n+漏极142上并且接地电压(ground)被置于p型区146(通过p+接触区152)和n+源极区150上时，LDMOS晶体管120在接地电压被置于栅极162上时关断。在此情况下，没有电子从n+源极150流向n+漏极142。