[发明专利]完全隔离型的横向扩散金属氧化物半导体结构及制造方法

说明书

本发明涉及一种完全隔离型的横向扩散金属氧化物半导体结构及其制造方法。该半导体结构包括第一掺杂类型的衬底、置于所述第一掺杂类型衬底内的第二掺杂类型埋层、形成在所述第二掺杂类型埋层上的主结构以及设置在所述主结构周围的隔离环，所述埋层与隔离环一起将主结构进行隔离，其特征在于，所述第二掺杂类型埋层内形成有第一掺杂类型的扩展层，所述扩展层靠近所述主结构一侧、且与主结构内的阱区形成一体。该制造方法用于制造该半导体结构。上述方法制造的半导体结构可以应用于高压领域。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种高压完全隔离型N型沟道的LDMOS。

背景技术

完全隔离型(Fully Isolated)N型沟道的LDMOS(NLDMOS)的结构如图1所示，与传统NLDMOS相比，其允许漏端(Drain)和隔离端(BN-ISO)电压偏置存在差异，并且在不同的隔离端偏置电压下，能够保证器件电学特性的稳定性，更贴合电源集成电路的应用操作，需求量日益增长。但是，Fully ISO NLDMOS目前还徘徊于低压应用领域，很难延伸至高压应用。究其原因主要是，高压领域隔离端电压偏置较大，器件P型衬底(HVPWell)被底部N型埋层(BN)完全耗尽，影响漂移区(N-drift)的电势分布，造成器件电学特性波动很大。

而该类NLDMOS器件在制造时，是先在一个P型衬底(P-sub)上通过注入形成N型埋层(BN)，然后在具有N型埋层(BN)的P型衬底(P-sub)上外延生长外延层，然后使用固定的工艺形成NLDMOS的主体结构，以实现其功能。由于工艺固定(所使用的设备、原料、条件等都固定，工艺成熟不能轻易改变)，在外延层上形成的主体结构通常也是固定的，其器件参数也完全固定。最主要的是，外延层内的高压P型衬底(HVPWell)的厚度、浓度等也固定，无法通过其他方式提升P型衬底使其不被耗尽。因此这限制了Fully ISO NLDMOS器件延伸至高压应用。

一种解决方案是在已开发好的高压Fully ISO NLDMOS器件底部加打P型杂质，提高P型衬底(P-sub)浓度，减缓杂质耗尽；但是，作为隔离端，N型埋层(BN)的浓度会很高；此外，增加P型衬底(P-sub)浓度，会显著地降低底部P型衬底(P-sub)和N型埋层(BN)的结击穿电压，成为器件向高压应用拓展的另一个制约，所以P型衬底底部浓度的提升空间有限，改善效果也有限，40～60V的高压应用难以实现。

发明内容

基于此，有必要提供一种可应用于高压领域的完全隔离型的横向扩散金属氧化物半导体结构。

一种完全隔离型的横向扩散金属氧化物半导体结构，包括第一掺杂类型的衬底、置于所述第一掺杂类型衬底内的第二掺杂类型埋层、形成在所述第二掺杂类型埋层上的主结构以及设置在所述主结构周围的隔离环，所述埋层与隔离环一起将主结构进行隔离，所述第二掺杂类型埋层内形成有第一掺杂类型的扩展层，所述扩展层靠近所述主结构一侧、且与主结构内的阱区形成一体。

在其中一个实施例中，所述第一掺杂类型衬底为P型衬底，所述第二掺杂类型埋层为N型埋层，所述第一掺杂类型的扩展层为P型掺杂。

在其中一个实施例中，所述N型埋层的掺杂杂质为磷，所述扩展层的P型掺杂杂质为硼。

在其中一个实施例中，P型杂质的注入能量范围50～200KeV，注入剂量范围5e12～5e13cm^-2。

在其中一个实施例中，所述N型埋层的注入峰值大于扩展层P型杂质注入峰值，N型杂质的注入剂量范围在5e12～5e13cm^-2。

一种完全隔离型的横向扩散金属氧化物半导体结构的制造方法，包括：

提供第一掺杂类型衬底；

在所述第一掺杂类型衬底内通过注入第二类型杂质的方式形成第二掺杂类型埋层；