横向扩散金属氧化物半导体元件及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种横向扩散金属氧化物半导体元件，包含第一导电型式的半导体基底、第二导电型式的第一井区、隔离结构设置于该半导体基底的表面，以及第一导电型式的重度掺杂的深掺杂区，设置于该第一井区的下半部与该半导体基底的交界处，其中部分该深掺杂区位于该第一井区的下半部之内，而部分该深掺杂区位于该半导体基底之中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种，尤指一种具有高击穿电压(breakdown voltage)与高压降能力(voltage step-down ability)的高压橫向扩散金属氧化物半导体元件及其制作方法。
技术介绍
横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor, LDMOS)元件主要应用于高压集成电路之中。 一般而言，横向扩散金属氧化 物半导体的操作电压范围在20至300伏特之间，因此其必需具备高击穿电 压(breakdown voltage)的特性。请参考第1图。第1图为已知横向扩散金属氧化物半导体元件的剖面示 意图。如第1图所示，已知横向扩散金属氧化物半导体元件包含有P型的半 导体基底10、 N型井区12设置于半导体基底10之中、场氧化层14设置于 部分N型井区12的半导体基底10的表面、栅极结构16设置于场氧化层14 之上、P型掺杂区(P-bodyregion)18设置于场氧化层14的一侧的半导体基底 10之中、N型的源极区域20设置于P型掺杂区18之内，以及N型的漏极 区域22设置于场氧化层14的另一侧的N型井区12之内。另外，P型掺杂 区18中另包含有一重度掺杂的P型接触区(body contact region)24。栅极结构 16则包含有栅极介电层28、栅极电极26与间隙壁结构30。如第1图所示，已知横向扩散金属氧化物半导体元件在搡作时，当施加 于栅极电极26的电压大于起始电压时，横向扩散金属氧化物半导体元件会 被开启，在正常状况下，自漏极区域22输入的信号将经由场氧化层14下方 的N型井区12与栅极电极26下方的沟道区传往源极区域20。然而于高电 压应用状况下，当漏极区域22的输入信号的电压过大时，信号可能直接由 漏极区域22贯穿(punchthrough)至半导体基底10， 一般称达到漏极与基底贯 穿的电压临界值为垂直击穿电压(vertical breakdown voltage)或漏极-基底击 穿电极(drain-sub breakdown voltage)。影响横向扩散金属氧化物半导体元件的垂直击穿电压的因素之一为漏极区域22与半导体基底IO之间的距离T(亦即N型井区12的深度)，漏极区 域22与半导体基底IO之间的距离T愈大，垂直击穿电压愈大。然而对于高 压元件而言，除了需具备高击穿电压之外，也必须拥有良好的压降能力。如 第1图所示，当横向扩散金属氧化物半导体元件开启时，自漏极区域22输 入的高压信号将经由场氧化层14的下方的N型井区12传往源极区域20， 此时场氧化层14下方的N型井区12可视为电阻，因此高压信号流经此电阻 时会产生压降而成为低压信号，以利于后续的利用。在目前高压信号已达到200-300伏特甚至更高的情况下，N型井区12 的电阻值必须有效提升方可使高压信号缩减为可用的低压信号。依据电阻特 性，电阻值的大小与电阻的长度成正比，而与其截面积成反比，因此若要提 升电阻值必须朝向此二种方向进行，其中增加电阻的长度(亦即场氧化层的 长度)会降低元件布局的密度，进而影响元件的集成度，因此优选的作法为 缩减电阻的截面积，亦即缩减N型井区12的深度。减少N型井区12的深 度固然可增加电阻值，增加横向扩散金属氧化物半导体元件的压降能力，然 而如前所述，N型井区12的深度攸关横向扩散金属氧化物半导体元件的垂 直击穿电压，因此如何在提升横向扩散金属氧化物半导体元件的垂直击穿电 压的同时，又兼顾横向扩散金属氧化物半导体元件的压降能力，实为横向扩 散金属氧化物半导体元件设计上的 一 大课题。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种横向扩散金属氧化物半导体元件及其 制作方法，以提高横向扩散金属氧化物半导体元件的压降能力。为达成上述目的，本专利技术提供一种横向扩散金属氧化物半导体元件。上 述横向扩散金属氧化物半导体元件包含有第 一导电型式的半导体基底、第二 导电型式的第一井区，设置于部分该半导体基底之中、隔离结构，设置于部 分该第一井区之上半部、漏极区域，设置于该隔离结构一侧的该第一井区之 中、第一导电型式的第二井区，设置于该隔离结构相对于该漏极区域的另一 侧的部分半导体基底之中、源极区域，设置于第二井区之中，以及第一导电 型式的深掺杂区，设置于该第一井区的下半部与该半导体基底的交界处，其 中该深掺杂区为重度掺杂，且部分该深掺杂区位于该第 一井区的下半部之5内，而部分该深掺杂区位于该半导体基底之中。为达成上述目的，本专利技术另提供一种制作横向扩散金属氧化物半导体元 件的方法，包含有下列步骤。首先，提供具有第一导电型式的半导体基底， 并于该半导体基底之中形成一具有第二导电型式的第一井区。接着于部分该 第 一井区的表面形成隔离结构，再于该隔离结构的 一侧的半导体基底之中形 成具有第一导电型式的第二井区。随后，在该第一井区与该半导体基底的交 界处形成一重度掺杂的深掺杂区，其中该深掺杂区为第一导电型式，且部分 该深掺杂区位于该第一井区的下半部之内，而部分该深掺杂区位于该半导体 基底之中。接着，在该隔离结构的表面形成栅极电极，在该隔离结构一侧的 该第一井区之中形成一漏极区域，以及于第二井区之中形成一源极区域。为便于更近一步了解本专利技术的特征及
技术实现思路
，请参阅以下有关本专利技术 的详细说明与附图。然而所附图式仅供参考与辅助说明之用，并非用来对本 专利技术加以限制。附图说明第1图为已知横向扩散金属氧化物半导体元件的剖面示意图。第2图至第7图为本专利技术的一优选实施例制作横向扩散金属氧化物半导 体元件的方法流程示意图。第8图至第14图为本专利技术的另一优选实施例制作横向扩散金属氧化物 半导体元件的方法流程示意图。主要元件符号说明io半导体基底12N型井区14场氧化层16栅极结构18P型纟参杂区20源极区域22漏极区域24P型接触区26栅极电极28栅极介电层30间隙壁结构50半导体基底52N型井区54场氧化层56P型掺杂区58P型深掺杂区60栅极介电层62栅极电极64间隙壁结构68源极区域80半导体基底83P型浅掺杂区86P型掺杂区卯栅极介电层94间隙壁结构98源4及区域66漏才及区&戈 70 P型接触区 82 N型井区 84场氧化层 88 P型深掺杂区 92栅极电极 96漏极区域 100P型4妄触区具体实施例方式请参考第2图至第7图。第2图至第7图为本专利技术的一优选实施例制作 横向扩散金属氧化物半导体元件的方法流程示意图。值得预先说明的是下文 与图示中仅以单一横向扩散金属氧化物半导体元件为例说明本专利技术特征之 所在，但本专利技术的实际应用上并不限于制作单一横向扩散金属氧化物半导体 元件。另外，在本专利技术的实施例中，第一导电型式为P型，而第二导电型式 为N型，但并不限于此，在其它实施例中第一导电型式可为N型，而第二 导电型式可为P型。如第2图所示，首先提供P型的半导体基底50。接着 利用离子注入工艺将N型掺质(例如磷)注入半导体基底50中，并利用热处 理工艺驱入(drive-in)掺质，以于半导体基底50中形成N型井区(第一井区)52。如第3图所示，随后利用局部氧化法(local oxidation, LOCOS)于N型井 区52中形成场氧化层54作为隔离结构，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向扩散金属氧化物半导体元件，包含有：半导体基底，其具有第一导电型式；第一井区，其具有第二导电型式，设置于部分该半导体基底之中；隔离结构，设置于部分该第一井区的上半部；漏极区域，设置于该隔离结构一侧的该第一井区之中；第二井区，设置于该隔离结构相对于该漏极区域的另一侧的部分半导体基底之中，且该第二井区具有该第一导电型式；源极区域，设置于第二井区之中；以及具有该第一导电型式的深掺杂区，设置于该第一井区的下半部与该半导体基底的交界处，其中该深掺杂区为重度掺杂，且部分该深掺杂区位于该第一井区的下半部之内，而部分该深掺杂区位于该半导体基底之中。

【技术特征摘要】
1.一种横向扩散金属氧化物半导体元件，包含有半导体基底，其具有第一导电型式；第一井区，其具有第二导电型式，设置于部分该半导体基底之中；隔离结构，设置于部分该第一井区的上半部；漏极区域，设置于该隔离结构一侧的该第一井区之中；第二井区，设置于该隔离结构相对于该漏极区域的另一侧的部分半导体基底之中，且该第二井区具有该第一导电型式；源极区域，设置于第二井区之中；以及具有该第一导电型式的深掺杂区，设置于该第一井区的下半部与该半导体基底的交界处，其中该深掺杂区为重度掺杂，且部分该深掺杂区位于该第一井区的下半部之内，而部分该深掺杂区位于该半导体基底之中。2. 如权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体元件，其中该隔离结 构的下半部为该第 一 井区所环绕。3. 如权利要求1所迷的横向扩散金属氧化物半导体元件，另包含有栅极 介电层，设置于该隔离结构与该源极区域之间的半导体基底的表面，以及栅 极电极，设置于栅极介电层与部分该隔离结构之上。4. 如权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体元件，另包含有具有 该第一导电型式的掺杂区，设置于该半导体基底之中并包含该源极区域，以 及接触区，设置于该掺杂区之中。5. 如权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体元件，另包含有具有 该第一导电型式的浅掺杂区，设置于该隔离结构下方的该第一井区之内。6. 如权利要求5所迷的橫向扩散金属氧化物半导体元件，其中该浅掺杂 区为重度掺杂。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：李治华，李健维，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]