[发明专利]在半导体装置中的自调式隔离偏置

说明书

一种装置包含：半导体衬底；掺杂式隔离障壁，该掺杂式隔离障壁被安置在该半导体衬底中以隔离该装置；漏极区，该漏极区被安置在该半导体衬底中且在操作期间将电压施加到该漏极区；以及耗尽阱区，该耗尽阱区被安置在该半导体衬底中且具有与该掺杂式隔离障壁以及该漏极区一样的导电类型。该耗尽阱区被定位在该掺杂式隔离障壁与该漏极区之间以电耦合该掺杂式隔离障壁以及该漏极区，以使得该掺杂式隔离障壁在低于被施加到该漏极区的该电压的电压电平下被偏置。

技术领域

本发明的实施例是关于半导体装置。

背景技术

集成电路(IC)以及其它电子装置常常包含互连场效应晶体管(FET)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晶体管包含栅极电极以作为控制电极，以及间隔开的源极电极及漏极电极。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以及电压，所述功率应用例如运动控制、安全气囊部署以及汽车燃料喷射器驱动器。一种类型的功率MOS晶体管是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在直流到直流转换器中的电源开关中，直流到直流转换器具有针对高侧以及低侧的相应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置或穿通路径。

LDMOS装置常常在涉及大于40伏的可操作电压的例如汽车应用等应用中使用。常常在LDMOS装置设计中阻止由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方向以及横向方向两者上耗尽LDMOS装置的漂移空间，从而减小靠近漂移区处的表面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。例如，在n通道LDMOS装置中，漂移空间含有上层n型区以及下层p型区，其中n型掩埋隔离层在p型区之下。该结构的双重性质是指耗尽两个区域以及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型区以及p型区两者。

然而，在漏极电压下偏置隔离区会增加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，从而限制击穿电压。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)以及安全操作区域(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；掺杂式隔离障壁，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将电压施加到所述漏极区；以及耗尽阱区，其被安置在所述半导体衬底中且具有与所述掺杂式隔离障壁以及所述漏极区一样的导电类型；所述耗尽阱区被定位在所述掺杂式隔离障壁与所述漏极区之间以电耦合所述掺杂式隔离障壁以及所述漏极区，以使得所述掺杂式隔离障壁在低于被施加到所述漏极区的所述电压的电压电平下被偏置。

优选地，进一步包括主体区，所述主体区被安置在所述半导体衬底中且在操作期间将通道形成在所述主体区中，所述漏极区环绕所述主体区。

优选地，进一步包括导电活板，所述导电活板由所述半导体衬底支撑且定位在所述耗尽阱区之上，所述导电活板在操作期间被偏置以耗尽所述耗尽阱区。

优选地，进一步包括安置在所述半导体衬底中的漂移区，所述漏极区被安置在所述漂移区中，且电荷载流子在操作期间漂移穿过所述漂移区以到达所述漏极区，所述耗尽阱区被定位在所述漂移区与所述掺杂式隔离障壁之间且与所述漂移区以及所述掺杂式隔离障壁接触。