[发明专利]半导体装置中的局部自偏压隔离

说明书

一种装置包括：半导体衬底；掩埋掺杂隔离层，其被安置在所述半导体衬底中以隔离所述装置；漏极区，其被安置在所述半导体衬底中且在操作期间电压被施加到所述漏极区；以及耗尽区，其被安置在所述半导体衬底中且具有与所述掩埋掺杂隔离阻障和所述漏极区一样的导电类型。所述耗尽区在所述半导体衬底中达到一深度以与所述掩埋掺杂隔离层接触。所述耗尽区在所述掩埋掺杂隔离层与所述漏极区之间建立电链路，使得所述掩埋掺杂隔离层在低于施加到所述漏极区的所述电压的电压电平下被偏压。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体装置。

背景技术

集成电路(IC)和其它电子装置通常包括互连场效应晶体管(FET)的布置，也被称为金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管(MOSFET)或简称为MOS晶体管或装置。典型的MOS晶体管包括作为控制电极的栅极电极和间隔开的源极电极和漏极电极。施加到栅极电极的控制电压控制穿过源极电极与漏极电极之间的可控制导电通道的电流的流动。

功率晶体管装置被设计成耐受存在于功率应用中的高电流和电压，该等功率应用例如运动控制、安全气囊部署和汽车燃料喷射器驱动器。一种类型的功率MOS晶体管为横向扩散的金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管。在LDMOS装置中，在通道区与漏极区之间提供漂移空间。

LDMOS装置可被设计成在高侧配置中操作，在高侧配置中，所有装置端子相对于衬底电势而发生电平移位。已经将被配置成用于高侧操作的装置应用于DC到DC转换器中的电源开关中，DC到DC转换器具有针对高侧和低侧的相应LDMOS装置。具备高侧功能的装置被设计成阻止从LDMOS装置的主体区到下伏衬底的直接正向偏压或穿通路径。

LDMOS装置通常用于涉及大于40伏的可操作电压的应用中，例如汽车应用。通常在LDMOS装置设计中阻止通过将此高电压施加到漏极产生的击穿穿过减小表面场(RESURF)结构。RESURF结构被设计成在垂直和横向方向两者上耗尽LDMOS装置的漂移空间，进而减小漂移区处的表面附近的电场且因此升高装置的关闭状态击穿电压(BVdss)。

一些LDMOS装置具有“双重RESURF”结构。举例来说，在n通道LDMOS装置中，漂移空间包含上层n型区和下层p型区，其中n型掩埋隔离层在p型区下方。该结构的双重性质指耗尽两个区且减小相关结区域中的电场。双重RESURF结构通常将漏极电压施加到隔离区以便耗尽n型区和p型区两者。

然而，在漏极电压下偏压隔离区增加LDMOS装置的主体与掩埋隔离层之间的场应力。击穿可代替地发生在主体与掩埋隔离层之间，进而限制击穿电压。解决此基于源极/主体的击穿的先前努力已经引入制造挑战，或使装置的静电放电(ESD)和安全操作区域(SOA)性能降级。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种装置，包括：半导体衬底；掩埋掺杂隔离层，所述掩埋掺杂隔离层被安置在所述半导体衬底中以隔离所述装置；漏极区，所述漏极区被安置在所述半导体衬底中且在操作期间电压被施加到所述漏极区；以及耗尽区，所述耗尽区被安置在所述半导体衬底中且具有与所述掩埋掺杂隔离阻障和所述漏极区一样的导电类型，所述耗尽区在所述半导体衬底中达到一深度以与所述掩埋掺杂隔离层接触；其中所述耗尽区在所述掩埋掺杂隔离层与所述漏极区之间建立电链路，使得所述掩埋掺杂隔离层在低于施加到所述漏极区的所述电压的电压电平下被偏压。

可选地，所述耗尽区包括：漂移区，所述漏极区被安置在所述漂移区内，且在操作期间电荷载流子漂移穿过所述漂移区以达到所述漏极区；以及耗尽阱区，所述耗尽阱区位于所述漂移区与所述掩埋掺杂隔离层之间，且与所述漂移区和所述掩埋掺杂隔离层接触。

可选地，该装置另外包括被安置在所述半导体衬底中、在所述漂移区下且与所述漂移区接触的掩埋阱区，其中所述掩埋阱区与所述耗尽阱区接触，且具有与所述漂移区和所述耗尽阱区相反的导电类型以耗尽所述漂移区和所述耗尽阱区。

可选地，所述掩埋阱区为具有匹配所述漂移区的布局的布局的浮动区。