[其他]互补半导体器件

说明书

一具有ｎ型和Ｐ型陷井区的单片互补半导体器件，其ｎ型和Ｐ型陷井区是由介电隔离区从表面延伸到衬底分离开的。陷井区包括在其底部的高掺杂的埋层区，并将陷井中的有源区与衬底区分离开。隔离区比埋层区深。陷井到陷井的隔离是由埋层区和深解电隔离区的结合增强的，封装密度和工作速度也可得到改善。

本发明论及的是一种半导体器件，特别论及的是一个单片互补半导体器件，它包含一个P型陷井和一个n型陷井。

正如此技术领域中众所周知的，在半导体中有两种导电型式，即：P型和n型。包括这些反导电类型结构的半导体元件，有互补元件，如，PnP和npn双极结型晶体管（BJT）和P型沟道及n型沟道场效应晶体管（FET）。

具有n型沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）和P型沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）的互补型金属氧化物半导体器件（CMOS），有低功耗和高集成密度的特性，并且特别适用于逻辑电路。npn双极结型晶体管（BJT）有工作速度高和输出功率大的优点。

为了制造能够获得各种功能的半导体集成电路，通常需要在同一衬底上形成各种各样的半导体元件，在这种情况下，通常需要含有杂质浓度相对低的P型和n型区，例如，互补金属氧化物半导体（CMOS）大规模集成电路（LSI）是由在P型陷井中形成n型沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MCS FETs）和在n型陷井中形成P型沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）而制造的。一个双互补金属氧化物半导体大规模集成电路（BI-CMOS LSI），除互补金属氧化物半导体（CMOS）结构外，通常还包含更多的n型陷井。且每个陷井含有一个npn双极结型晶体管（BJT）。

在半导体集成电路中，元件之间的隔离是必要的。在金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）中，载流子沿着表面从源流向漏，并且，半导体内的隔离通常是没有必要的。在沟道沿着表面感应的情况下，有产生寄生金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）的危险，所以每一个场效应晶体管（MOS FET）常常被高杂质浓度区包围，以作为沟道限制器。在很多情况下也使用硅的局部氧化（LOCOS）技术。在此技术中有选择地形成厚的氧化物膜。

在互补金属氧化物半导体（CMOS）集成电路中，P型陷井和n型陷井共存。含有n型沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）的P型陷井和含有P型沟道金属氧化物场效应晶体管（MOS FETs）的n型陷井的相邻布置，必需有一个pnp的四层结构，结果形成寄生闸流晶体管，此种闸流晶体管的接通能引起“闭锁”，使相应的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）不能象予定的要求那样工作。为了防止闭锁，构成闸流晶体管的pnp和npn双极结型晶体管（BJTs）必须降低电流放大系数（pnp）和（npn）。这种要求，通过增加作为这些双极结型晶体管（BJTs）基区的n区和P区的杂质浓度和厚度来满足。

一种防范措施是在n型衬底中（其余的n型区变成一n型陷井）形成一P型陷井和在P型和n型陷井中分别形成n沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs），和P沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs）作出的沟槽比围绕着P型陷井的P型陷井深（pn结的侧壁部分）。沟槽表面可用绝缘材料复盖，并用适当的填充料填充。对n型沟槽的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FET）对P型陷井表面的n区进行掺杂。对P型沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管（MOS FETs），将其n型陷井的表面的P型区进行掺杂。在P型和n型区之间的电流通路由沟槽延伸。例如，为了增加经由n型陷井（衬底）的P型区到P型陷井的距离，将沟槽制成宽度为1mm，深度为5.5um。一个＊的p型陷井允许npn型双极结型晶体管（BJT），它是由n型区，P型陷井和n型陷井（衬底）构成的。具有更大的电流放大系数B（npn），所以，P型陷井也制备得较深，例如，4um或更多。请参考日本应用物理学会会议录期刊（〈＆＆〉）1982年3月第692页，然而，不管上述对尺寸的考虑，双极结型晶体管（BJT）npn电流放大系数可达到不可忽视的大，因此，在n型区和n型区和n型陷井（衬底）之间也存在着“穿通”的危险。