半导体结构及其形成方法与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种半导体结构及其形成方法。


背景技术：

2.随着集成电路技术的发展，器件的尺寸越来越小、集成度也逐渐提升。对于集成度较高的半导体器件，不同器件结构之间的有效隔离是器件性能稳定的重要保障。
3.近年来，提升器件结构之间隔离效果的课题受到广泛关注。其中，对于晶体管器件而言，各晶体管区在工作时需保持互不干涉，从而实现器件的整体功能。特别地，对于小尺寸、集成度高的晶体管器件，提升各晶体管区之间的电隔离效果，对改善器件性能尤为关键。
4.然而，在现有技术中，晶体管器件中不同区域的电隔离效果仍有很大的提升空间。


技术实现要素：

5.本发明解决的技术问题是，提供一种半导体结构及其形成方法，提升了晶体管器件中不同区域的电隔离效果，改善了器件稳定性。
6.为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供一种半导体结构，包括:衬底，所述衬底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的隔离区；位于所述第一区内的第一掺杂阱区；位于所述隔离区内的初始阱区，所述初始阱区的导电类型与第一掺杂阱区的导电类型相反；位于所述第一掺杂阱区内的第一隔离阱区，所述第一隔离阱区的导电类型与所述第一掺杂阱区的导电类型相反，所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离大于零且小于初始阱区宽度的一半，所述宽度为所述初始阱区沿平行于所述衬底方向且位于相邻第一区之间的尺寸。
7.可选的，各第一掺杂阱区内具有的第一隔离阱区的数量等于1。
8.可选的，各第一掺杂阱区内具有的第一隔离阱区的数量大于1。
9.可选的，还包括：位于所述第一区上的横向扩散金属氧化物半导体晶体管。
10.可选的，所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管包括：位于所述第一区上的第二掺杂阱区，所述第二掺杂阱区位于所述第一掺杂阱区远离初始阱区的一侧；横跨所述第一掺杂阱区和第二掺杂阱区的栅极氧化层以及位于栅极氧化层上的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的源区和漏区，所述源区位于所述第二掺杂阱区内，所述漏区位于所述第一掺杂阱区内。
11.可选的，所述第一掺杂阱区内具有n型导电离子；所述初始阱区内具有p型导电离子。
12.可选的，所述第二掺杂阱区内具有p型导电离子。
13.可选的，所述第一隔离阱区内具有p型导电离子。
14.可选的，所述第一掺杂阱区的深度范围为8微米～10微米。
15.可选的，所述初始阱区的宽度范围为5微米～10微米。
16.可选的，所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离范围为2微米～5微米。
17.可选的，所述第一隔离阱区的掺杂离子浓度与初始阱区的掺杂离子浓度相同或不同。
18.可选的，所述第一隔离阱区的深度与初始阱区的深度相同或不同。
19.相应的，本发明的技术方案还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括若干第一区以及位于相邻第一区之间的隔离区；在所述第一区内形成第一掺杂阱区；在所述隔离区内形成初始阱区，所述初始阱区的导电类型与第一掺杂阱区的导电类型相反；在所述第一掺杂阱区内形成第一隔离阱区，所述第一隔离阱区的导电类型与所述第一掺杂阱区的导电类型相反，所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离大于零且小于初始阱区宽度的一半，所述宽度为所述初始阱区沿平行于所述衬底方向且位于相邻第一区之间的尺寸。
20.可选的，所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离范围为2微米～5微米。
21.可选的，所述第一隔离阱区的掺杂离子浓度与初始阱区的掺杂离子浓度相同，所述第一隔离阱区的深度与初始阱区的深度相同，且所述第一隔离阱区与初始阱区同时形成。
22.可选的，所述第一隔离阱区的掺杂离子浓度与初始阱区的掺杂离子浓度不同，所述第一隔离阱区的深度与初始阱区的深度不同。
23.可选的，各第一掺杂阱区内具有的第一隔离阱区的数量等于1。
24.可选的，各第一掺杂阱区内具有的第一隔离阱区的数量大于1。
25.可选的，还包括：形成位于所述第一区上的横向扩散金属氧化物半导体晶体管。
26.与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下有益效果：
27.本发明的技术方案提供的半导体结构中，由于所述第一掺杂阱区内有第一隔离阱区，所述第一隔离阱区的导电类型与所述第一掺杂阱区的导电类型相反，从而对所述初始阱区与所述第一掺杂阱区的交界处的pn结起到了增强作用，进而提升了对其两侧的区域上的器件结构的隔离效果，提升了器件之间的击穿电压；同时，通过控制所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离，使该距离大于零且小于初始阱区宽度的一半，从而使所述第一隔离阱区和初始阱区的整体隔离效果更好。
28.进一步，所述第一掺杂阱区为横向扩散金属氧化物半导体晶体管的漂移区，由于所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管的漂移区的深度较大，从而对不同区域的隔离要求更高，而所述第一隔离阱区的存在，能够有针对性的提升横向扩散金属氧化物半导体晶体管与其他器件结构之间的隔离效果，改善器件的稳定性。
29.本发明的技术方案提供的半导体结构的形成方法中，由于在所述第一掺杂阱区内形成了第一隔离阱区，所述第一隔离阱区的导电类型与所述第一掺杂阱区的导电类型相反，从而对所述初始阱区与所述第一掺杂阱区的交界处的pn结起到了增强作用，进而提升了对其两侧的区域上的器件结构的隔离效果；同时，通过控制所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离，使该距离大于零且小于初始阱区宽度的一半，从而使所述第一隔离阱区和初始阱区的整体隔离效果更好。
附图说明
30.图1至图5是本发明实施例的半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。
具体实施方式
31.如背景技术所述，在目前技术下，对于小尺寸、集成度高的晶体管器件，器件中不同区域的电隔离效果仍有较大的提升空间。
32.在一半导体结构的实施例中，半导体结构包括若干横向扩散金属氧化物半导体晶体管，通过在相邻横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间形成与其漂移区导电类型相反的初始隔离阱区，从而抑制相邻横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间的漏电，起到电隔离的效果。然而，现有技术中通过初始隔离阱区对不同区域的器件结构的电隔离效果仍然有限，器件稳定性有待进一步增强。
33.为解决上述技术问题，本发明的技术方案提供一种半导体结构，所述半导体结构包括第一掺杂阱区、初始阱区以及位于所述第一掺杂阱区内的第一隔离阱区，所述第一隔离阱区的导电类型与所述第一掺杂阱区的导电类型相反，从而对所述初始阱区与所述第一掺杂阱区的交界处的pn结起到了增强作用，进而提升了对其两侧的区域上的器件结构的隔离效果；同时，通过控制所述第一隔离阱区边缘到初始阱区边缘的距离，使该距离大于零且小于初始阱区宽度的一半，从而使所述第一隔离阱区的隔离效果更好。
34.为使本发明的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
35.图1至图5是本发明实施例的半导体结构的形成过程的剖面结构示意图。
36.请参考图1，提供衬底100，所述衬底100包括若干第一区i以及位于相邻第一区i之间的隔离区ii；在所述第一区i内形成第一掺杂阱区101。
37.在本实施例中，所述第一区i为后续形成的横向扩散金属氧化物半导体晶体管提供平台；所述隔离区ii为后续形成的初始阱区提供平台，所述初始阱区用于隔离相邻的横向扩散金属氧化物半导体晶体管。
38.其中，所述衬底100的材料包括硅、硅锗、碳化硅、绝缘体上硅(soi)、绝缘体上锗(goi)等。具体的，在本实施例中，所述衬底100的材料为硅。
39.在本实施例中，所述第一掺杂阱区101用作后续形成的横向扩散金属氧化物半导体晶体管的漂移区。
40.具体的，所述第一掺杂阱区101内具有n型导电离子。
41.请参考图2，在所述隔离区ii内形成初始阱区103，所述初始阱区103的导电类型与第一掺杂阱区101的导电类型相反；在所述第一掺杂阱区101内形成第一隔离阱区105。
42.在本实施例中，所述初始阱区103的导电类型与第一掺杂阱区101的导电类型相反，因此，所述初始阱区103与所述第一掺杂阱区101的交界处形成pn结，从而能够抑制相邻横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间的漏电。
43.具体的，所述初始阱区103内具有p型导电离子。
44.在本实施例中，所述第一隔离阱区105的导电类型与所述第一掺杂阱区101的导电类型相反，所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2大于零且小于初始阱区103宽度d1的一半，所述宽度d1为所述初始阱区103沿平行于所述衬底100方向且位于相邻
第一区i之间的尺寸。
45.具体的，所述第一隔离阱区105内具有p型导电离子。
46.在本实施例中，所述第一隔离阱区105位于第一掺杂阱区101内，且其导电类型与所述第一掺杂阱区101的导电类型相反，因此，所述第一隔离阱区105的存在提升了第一掺杂阱区101边缘附近的p型导电离子的浓度，从而对所述初始阱区103与所述第一掺杂阱区101的交界处的pn结起到了增强作用，进一步提升了对其两侧的器件结构的隔离效果，提升了器件之间的击穿电压。
47.具体的，所述初始阱区103的宽度d1范围为5微米～10微米；所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2范围为2微米～5微米。通过控制所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2，使该距离d2大于零且小于初始阱区103宽度d1的一半，从而使所述第一隔离阱区105与初始阱区103的隔离效果更好。
48.在本实施例中，所述第一隔离阱区105与初始阱区103同时形成，从而使工艺更简单。所述第一隔离阱区105的掺杂离子浓度与初始阱区103的掺杂离子浓度相同，所述第一隔离阱区105的深度与初始阱区103的深度相同。
49.具体的，形成所述第一隔离阱区105与初始阱区103的方法包括：在所述衬底100上形成掩膜层(未图示)，所述掩膜层暴露出所述隔离区ii以及部分所述第一掺杂阱区101表面；以所述掩膜层为掩膜，进行离子注入，以形成第一隔离阱区105以及初始阱区103。
50.在另一实施例中，所述第一隔离阱区的掺杂离子浓度与初始阱区的掺杂离子浓度不同，所述第一隔离阱区的深度与初始阱区的深度不同。所述第一隔离阱区与初始阱区分别形成。
51.在上述实施例中，由于所述第一隔离阱区与初始阱区分别形成，可以使所述第一隔离阱区与初始阱区的掺杂离子浓度、深度不同，因此，能够在初始阱区的基础上，灵活调整第一隔离阱区的深度和浓度，从而调整第一隔离阱区和初始阱区的整体的隔离能力。
52.在本实施例中，各第一掺杂阱区101内具有的第一隔离阱区105的数量等于1。
53.在另一实施例中，各第一掺杂阱区内具有的第一隔离阱区的数量大于1。通过增加所述第一隔离阱区的数量，可以更灵活的根据第一区i上的器件结构，进一步增强相邻第一区i上的器件结构之间的隔离效果。
54.在本实施例中，接着形成位于所述第一区i上的横向扩散金属氧化物半导体晶体管。所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管包括：位于所述第一区i上的第二掺杂阱区，所述第二掺杂阱区位于所述第一掺杂阱区101远离初始阱区103的一侧；横跨所述第一掺杂阱区101和第二掺杂阱区的栅极氧化层以及位于栅极氧化层上的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的源区和漏区，所述源区位于所述第二掺杂阱区内，所述漏区位于所述第一掺杂阱区101内。
55.具体的，形成横向扩散金属氧化物半导体晶体管的过程如图3至图5所示。
56.请参考图3，所述第一区i内形成第二掺杂阱区102，所述第二掺杂阱区102位于所述第一掺杂阱区101远离初始阱区103的一侧。
57.在本实施例中，所述第二掺杂阱区102内具有p型导电离子。
58.请参考图4，形成横跨所述第一掺杂阱区101和第二掺杂阱区102的栅极氧化层112以及位于栅极氧化层112上的栅极结构111。
59.具体的，所述栅极氧化层112以及栅极结构111的形成方法包括：在所述第一区i上形成栅极氧化材料层(未图示)；在所述栅极氧化材料层上形成初始栅极材料层(未图示)；图形化所述栅极氧化材料层以及初始栅极材料层，在所述第一掺杂阱区101和第二掺杂阱区102上形成栅极氧化层112和栅极结构111。
60.请参考图5，在所述栅极结构111两侧形成源区121和漏区122，所述源区121位于所述第二掺杂阱区102内，所述漏区122位于所述第一掺杂阱区101内。
61.在本实施例中，所述源区121和漏区122内具有n型导电离子。
62.其中，由于在所述第一掺杂阱区101内形成了第一隔离阱区105，所述第一隔离阱区105的导电类型与所述第一掺杂阱区101的导电类型相反，从而对所述初始阱区103与所述第一掺杂阱区101的交界处的pn结起到了增强作用，进而提升了对其两侧的横向扩散金属氧化物半导体晶体管的隔离效果；同时，通过控制所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2，使该距离d2大于零且小于初始阱区103宽度d1的一半，从而使所述第一隔离阱区105和初始阱区103的整体隔离效果更好。
63.相应的，本发明实施例还提供一种采用上述方法所形成的半导体结构。
64.请继续参考图5，所述半导体结构包括：衬底100，所述衬底100包括若干第一区i以及位于相邻第一区i之间的隔离区ii；位于所述第一区i内的第一掺杂阱区101；位于所述隔离区ii内的初始阱区103，所述初始阱区103的导电类型与第一掺杂阱区101的导电类型相反；位于所述第一掺杂阱区101内的第一隔离阱区105，所述第一隔离阱区105的导电类型与所述第一掺杂阱区101的导电类型相反，所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2大于零且小于初始阱区103宽度d1的一半，所述宽度d1为所述初始阱区103沿平行于所述衬底100方向且位于相邻第一区i之间的尺寸。
65.在本实施例中，所述半导体结构还包括：位于所述第一区i上的横向扩散金属氧化物半导体晶体管。
66.具体的，所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管包括：位于所述第一区i上的第二掺杂阱区102，所述第二掺杂阱区102位于所述第一掺杂阱区101远离初始阱区103的一侧；横跨所述第一掺杂阱区101和第二掺杂阱区102的栅极氧化层112以及位于栅极氧化层112上的栅极结构111；位于所述栅极结构111两侧的源区121和漏区122，所述源区121位于所述第二掺杂阱区102内，所述漏区122位于所述第一掺杂阱区101内。所述第一掺杂阱区101作为所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管的漂移区。
67.在本实施例中，所述初始阱区103的导电类型与第一掺杂阱区101的导电类型相反，因此，所述初始阱区103与所述第一掺杂阱区101的交界处形成pn结，从而，能够抑制相邻横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间的漏电。
68.其中，所述横向扩散金属氧化物半导体晶体管具有高工作电压、大电流的特点。当横向扩散金属氧化物半导体晶体管的工作电压较高时，由于所述第一掺杂阱区101内有第一隔离阱区105，所述第一隔离阱区105的导电类型与所述第一掺杂阱区101的导电类型相反，从而对所述初始阱区103与所述第一掺杂阱区101的交界处的pn结起到了增强作用，一方面，提升了对其两侧的区域上的横向扩散金属氧化物半导体晶体管的隔离效果，提升了器件之间的击穿电压；另一方面，在保持击穿电压不变的情况下，能够减小初始阱区的宽度的d1，提升器件的集成度。
69.在本实施例中，所述第一掺杂阱区101的深度范围为8微米～10微米，所述第一掺杂阱区101为横向扩散金属氧化物半导体晶体管的漂移区，由于漂移区的深度较大，从而对相邻晶体管的隔离要求更高，而所述第一隔离阱区105的存在，能够有针对性的提升横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间或横向扩散金属氧化物半导体晶体管与其他器件结构之间的隔离效果，改善器件的稳定性。
70.在本实施例中，所述初始阱区103的宽度d1范围为5微米～10微米。所述第一隔离阱区105的宽度范围为3微米～5微米。
71.在本实施例中，所述第一隔离阱区105和初始阱区103共同构成了相邻横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间的隔离结构。其中，通过优化所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2，能够优化所述第一隔离阱区105和初始阱区103的整体隔离效果，通过控制所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2，使该距离d2大于零且小于初始阱区103宽度d1的一半，从而使所述第一隔离阱区105和初始阱区103的整体隔离效果更好。
72.此外，若所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2太远，则第一隔离阱区105对于所述初始阱区103与所述第一掺杂阱区101的交界处的pn结的增强效果有限，进而隔离效果提升不明显；若所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2太近，则第一隔离阱区105与所述初始阱区103之间存在互相干扰，不利于器件的稳定性。因此，在本实施例中，所述第一隔离阱区105边缘到初始阱区103边缘的距离d2范围为2微米～5微米，能够在不影响初始阱区103的基础上，提升第一隔离阱区105与所述初始阱区103的整体隔离效果。
73.在本实施例中，所述第一掺杂阱区101内具有n型导电离子；所述初始阱区103内具有p型导电离子。所述第二掺杂阱区102内具有p型导电离子。所述第一隔离阱区105内具有p型导电离子。所述源区121和漏区122内具有n型导电离子。
74.在另一实施例中，所述第一掺杂阱区内具有p型导电离子；所述初始阱区内具有n型导电离子。所述第二掺杂阱区内具有n型导电离子。所述第一隔离阱区内具有n型导电离子。所述源区和漏区内具有p型导电离子。
75.在本实施例中，各第一掺杂阱区101内具有的第一隔离阱区105的数量等于1。
76.在其他实施例中，各第一掺杂阱区内具有的第一隔离阱区的数量大于1，从而能够更灵活的调整相邻的横向扩散金属氧化物半导体晶体管之间的隔离效果。
77.在本实施例中，所述第一隔离阱区105的掺杂离子浓度与初始阱区103的掺杂离子浓度相同；所述第一隔离阱区105的深度与初始阱区103的深度相同。
78.在另一实施例中，所述第一隔离阱区的掺杂离子浓度与初始阱区的掺杂离子浓度不同；所述第一隔离阱区的深度与初始阱区的深度不同，从而，能够在初始阱区的基础上，使第一隔离阱区和初始阱区的整体的隔离结构更好地适应于横向扩散金属氧化物半导体晶体管的结构，提升了第一隔离阱区和初始阱区的整体的隔离效果，改善了器件性能。
79.虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。