本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种横向扩散金属氧化物半导体场效应管。
背景技术：
在常规的超高压横向扩散金属氧化物半导体场效应管(LDMOS)器件中，常规结构的单降低表面电场(Single Resurf)、双降低表面电场(Double Resurf)、三降低表面电场(Triple Resurf)以及多重降低表面电场(Multi Resurf)LDMOS器件在高温工作时，由于晶格散射和碰撞会产生电子空穴对，从而产生漏电流被衬底收集，导致LDMOS与控制逻辑之间的串扰，影响其产品性能。
技术实现要素：
基于此，有必要提高一种能够减小器件在高温工作的条件下的漏电流对外围控制电路的串扰的横向扩散金属氧化物半导体场效应管。
一种横向扩散金属氧化物半导体场效应管，包括第二导电类型的衬底、所述衬底上的第一导电类型的漂移区、所述衬底上的第二导电类型的沟道区、所述漂移区表面的第一导电类型的漏极区、所述沟道区表面的源极区、所述漏极区与源极区之间的第一场氧层以及位于所述沟道区远离所述漏极区的一侧的第二场氧层，所述横向扩散金属氧化物半导体场效应管还设有从所述第二场氧层向下贯穿至所述衬底中的隔离沟槽，所述隔离沟槽内的填充物的电导率小于所述衬底、漂移区及沟道区的电导率，所述第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型。
在其中一个实施例中，所述填充物为多晶硅或氧化层。
在其中一个实施例中，所述沟道区是设于所述漂移区的表面，所述隔离沟槽向下贯穿漂移区后到达所述衬底中，所述源极区包括第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区，所述第一导电类型掺杂区比所述第二导电类型掺杂区更靠近所述第一场氧层，所述横向扩散金属氧化物半导体场效应管还包括从所述第一导电类型掺杂区上延伸至所述第一场氧层上的栅极。
在其中一个实施例中，所述沟道区包括位于所述第一场氧层和第二场氧层之间的第一沟道区，以及位于所述第一场氧层下方、所述漂移区内的第二沟道区，所述第一导电类型掺杂区和第二导电类型掺杂区是设于所述第一沟道区内。
在其中一个实施例中，所述第一沟道区和第二沟道区是在同一个步骤中制造形成。
在其中一个实施例中，所述第二沟道区为多个分立结构，且越靠近所述源极区所述分立结构设置越密集。
在其中一个实施例中，还包括位于所述第一场氧层下方、所述漂移区内的埋氧层。
在其中一个实施例中，还设有从所述漏极区远离所述源极区的一侧的漂移区表面向下延伸的耐压沟槽，所述耐压沟槽内的填充物的电导率小于所述衬底、漂移区及沟道区的电导率。
在其中一个实施例中，所述耐压沟槽的顶部是设于所述漏极区与漏极区远离源极区一侧的第一场氧层之间。
在其中一个实施例中，所述耐压沟槽与所述隔离沟槽是在同一步骤中制造形成。
上述横向扩散金属氧化物半导体场效应管，在器件的源极区外围设置一个具有足够深度的隔离沟槽，相当于形成一个电流通路的阻挡层，因此能保证器件在高温工作时产生的电子空穴所形成的空穴电流流向衬底、被衬底收集而不会与芯片中的控制电路之间发生串扰。且器件的源极电压由于隔离沟槽的隔离，源极电压可以浮动到一定的电压值，解决了非隔离型LDMOS源极电压工作的缺点。
附图说明
图1是实施例1的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图2是实施例2的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图3是实施例3的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图4是实施例4的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图5是实施例5的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图6是实施例6的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图7是实施例7的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图；
图8是实施例8的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本文所使用的半导体领域词汇为本领域技术人员常用的技术词汇，例如对于P型和N型杂质，为区分掺杂浓度，简易的将P+型代表重掺杂浓度的P型，P型代表中掺杂浓度的P型，P-型代表轻掺杂浓度的P型，N+型代表重掺杂浓度的N型，N型代表中掺杂浓度的N型，N-型代表轻掺杂浓度的N型。
实施例1：
图1是实施例1的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，包括第二导电类型的衬底101，衬底101上的第一导电类型的漂移区102，衬底101上的第二导电类型的沟道区103，漂移区102表面的第一导电类型的漏极区110，沟道区103表面的源极区(本实施例中包括第一导电类型掺杂区111和第二导电类型掺杂区112)，漏极区110与源极区之间的第一场氧层104以及位于沟道区103远离漏极区110的一侧的第二场氧层104a。需要说明的是，本说明书和权利要求书所指的沟道区103远离漏极区110的一侧是针对一个元胞内结构的描述，即沟道区103和漏极区110是指的同一个元胞内的结构。横向扩散金属氧化物半导体场效应管还设有从第二场氧层104a向下贯穿至衬底101的隔离沟槽108。隔离沟槽108内的填充物的电导率小于衬底101、漂移区102及沟道区103的电导率。第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型，在本实施例中第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
上述横向扩散金属氧化物半导体场效应管，在器件的源极区外围设置一个具有足够深度的隔离沟槽108，相当于形成一个电流通路的阻挡层，因此能保证器件在高温工作时产生的电子空穴所形成的空穴电流流向衬底、被衬底收集而不会与芯片中的控制电路之间发生串扰。且器件的源极电压由于隔离沟槽108的隔离，源极电压可以浮动到一定的电压值，解决了非隔离型LDMOS源极电压工作的缺点。
在图1所示实施例中，第一导电类型掺杂区111和第二导电类型掺杂区112连接至源极金属107，作为源极引出；漏极区110连接至漏极金属106，作为漏极引出。沟道区103设于漂移区102的表面，隔离沟槽108向下贯穿漂移区102后到达衬底101。第一导电类型掺杂区111靠近第一场氧层104设置、第二导电类型掺杂区112靠近第二场氧层104a设置。横向扩散金属氧化物半导体场效应管还包括从第一导电类型掺杂区111上延伸至第一场氧层104上的栅极105。在本实施例中，栅极105为多晶硅栅。
在图1所示实施例中，衬底101为硅衬底，隔离沟槽108内的填充物为多晶硅或氧化层(例如硅氧化物，比如二氧化硅)。隔离沟槽108进入衬底101的深度为衬底101的20％～80％。漏极区110为N+区，第一导电类型掺杂区111为N+区，第二导电类型掺杂区112为P+区。
上述结构如应用于超高压LDMOS，则衬底101可以选用较高电阻率的衬底材料来实现衬底耗尽，从而获得较高的击穿电压。漂移区102可以通过离子注入后高温推阱形成，推阱后结深必须达到一定深度，以保证器件衬底耗尽和电流的导通路径。
沟道区103的掺杂浓度会影响漂移区102的耗尽和器件的导通电压。在其他实施例中，可以在源极区和漏极区110之间的漂移区102设置辅助耗尽结构，用于辅助漂移区102耗尽，从而提高漂移区102中的N型杂质浓度，降低器件的导通电阻。以下通过实施例2～实施例4提供三种辅助耗尽结构。
实施例2：
图2是实施例2的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，其与实施例1的主要区别在于，除了位于第一场氧层104和第二场氧层104a之间的沟道区103外(源极区设于沟道区103中)，在第一场氧层104下方、漂移区102内也设置有沟道区103a。设置沟道区103a，可以辅助漂移区102耗尽，从而提高漂移区102中的N型杂质浓度，降低器件的导通电阻。
在本实施例中，沟道区103和沟道区103a是在同一个步骤中制造形成的，以节省制造工序和光刻版数量。
实施例3：
图3是实施例3的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，其与实施例2的主要区别在于，沟道区103a是多个分立的结构。由于越靠近源极区，对辅助漂移区102耗尽的需求越大，换言之越靠近漏极区110，对辅助漂移区102耗尽的需求是越低的，因此沟道区103a不需要像实施例2中那样设置一长条，而是可以设置掺杂浓度(即P型杂质的浓度)由源极区向漏极区110逐渐降低的结构作为相应的沟道区。考虑到制造时的实现难度，可以将分立结构的沟道区103a设置为越靠近源极区分立结构越密集。具体在制作光刻版时可以设置多个条状的窗口作为沟道区103a的注入窗口，这些注入窗口越靠近漏极区110、长度和相互间的间距越长。向窗口中注入P型离子后再通过热扩散得到图3所示的沟道区103a。
实施例4：
图4是实施例4的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，其与实施例1的主要区别在于，在第一场氧层104下方、漂移区102内设置埋氧层113。埋氧层113的作用同样是辅助漂移区102耗尽，从而提高漂移区102中的N型杂质浓度，降低器件的导通电阻。
实施例5：
图5是实施例5的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，包括第二导电类型的衬底201，衬底201上的第一导电类型的漂移区202，衬底201上的第二导电类型的沟道区203，漂移区202表面的第一导电类型的漏极区210，沟道区203表面的源极区，漏极区210与源极区之间的第一场氧层204以及位于沟道区203远离漏极区210的一侧的第二场氧层204a。横向扩散金属氧化物半导体场效应管还设有从第二场氧层204a向下贯穿至衬底201的隔离沟槽208，以及从漏极区210远离源极区的一侧的漂移区202表面向下延伸的耐压沟槽209。同样的，漏极区210远离源极区的一侧也是针对一个元胞内结构的描述，即漏极区210和源极区是指的同一个元胞内的结构。隔离沟槽108和耐压沟槽209内的填充物的电导率小于衬底201、漂移区202及沟道区203的电导率。第一导电类型和第二导电类型为相反的导电类型，在本实施例中第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
图5中示出的是器件的元胞结构，其元胞阵列的形式可以如图1所示的结构一样。
耐压沟槽209的宽度(即图5中的横向上的尺寸)根据具体的器件设计耐压来调节，器件的耐压越高、则应将耐压沟槽209设计得越宽。对于设计耐压较高的LDMOS，传统一般需要较长的漂移区才能够满足耐压需求。而设置耐压沟槽209后，由于耐压沟槽209本身的耐压较高，因此可以设计较短的漂移区202从而能够减小LDMOS的面积，降低成本，还能够降低器件的导通电阻。
在一个实施例中，耐压沟槽209内的填充物可以使用与隔离沟槽108内相同的填充物。由于氧化层的耐压较高，当对LDMOS的耐压有较高要求时，可以使用硅氧化物(例如二氧化硅)作为填充物。为了节省成本，隔离沟槽108和耐压沟槽209可以是同一步骤中制造形成，隔离沟槽108和耐压沟槽209内的填充物也可以是同一步骤中进行填充。
实施例6～实施例8各提供一种辅助耗尽结构。在源极区和漏极区210之间的漂移区202设置辅助耗尽结构，用于辅助漂移区202耗尽，从而提高漂移区202中的N型杂质浓度，降低器件的导通电阻。
实施例6：
图6是实施例6的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，其与实施例5的主要区别在于，除了位于第一场氧层204和第二场氧层204a之间的沟道区203外(源极区设于沟道区203中)，在第一场氧层204下方、漂移区202内也设置有沟道区203a。设置沟道区203a，可以辅助漂移区202耗尽，从而提高漂移区202中的N型杂质浓度，降低器件的导通电阻。
在本实施例中，沟道区203和沟道区203a是在同一个步骤中制造形成的，以节省制造工序和光刻版数量。
实施例7：
图7是实施例7的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，其与实施例6的主要区别在于，沟道区203a是多个分立的结构。由于越靠近源极区，对辅助漂移区202耗尽的需求越大，换言之越靠近漏极区210，对辅助漂移区202耗尽的需求是越低的，因此沟道区203a不需要像实施例6中那样设置一长条，而是可以设置掺杂浓度(即P型杂质的浓度)由源极区向漏极区210逐渐降低的结构作为相应的沟道区。考虑到制造时的实现难度，可以将分立结构的沟道区203a设置为越靠近源极区分立结构越密集。具体在制作光刻版时可以设置多个条状的窗口作为沟道区203a的注入窗口，这些注入窗口越靠近漏极区210、长度和相互间的间距越长。向窗口中注入P型离子后再通过热扩散得到图7所示的沟道区203a。
实施例8：
图8是实施例8的横向扩散金属氧化物半导体场效应管的结构示意图，其与实施例5的主要区别在于，在第一场氧层204下方、漂移区202内设置埋氧层213。埋氧层213的作用同样是辅助漂移区202耗尽，从而提高漂移区202中的N型杂质浓度，降低器件的导通电阻。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。