TWI440184B - 高壓元件及其製造方法 - Google Patents

Description

高壓元件及其製造方法

本發明係有關一種高壓元件及其製造方法，特別是指一種可整合於低壓元件之製程中，並增強崩潰防護電壓之高壓元件及其製造方法。

第1A與第1B圖分別顯示先前技術之雙擴散汲極金屬氧化物半導體(double diffused drain metal oxide semiconductor,DDDMOS)元件剖視圖與立體圖，如第1A與第1B圖所示，於P型基板11中形成絕緣結構12，以定義元件區100，絕緣結構12例如為淺溝槽絕緣(shallow trench isolation,STI)結構或區域氧化(local oxidation of silicon,LOCOS)結構。於元件區100中，形成閘極13、源極14、與汲極15、漂移區16。其中，源極14、與汲極15、漂移區16係由微影技術定義各區域，並分別以離子植入技術，將N型雜質，以加速離子的形式，植入定義的區域內。其中，源極14與汲極15分別位於閘極13兩側下方，漂移區16位於汲極14側且部分位於閘極13下方。DDDMOS元件為高壓元件，亦即其係設計供應用於較高的操作電壓下，但當DDDMOS元件需要與一般較低操作電壓之元件整合於同一基板上時，為配合較低操作電壓之元件製程，需要以相同的離子植入參數來製作DDDMOS元件和低壓元件，使得DDDMOS元件的離子植入參數受到限制，因而降低了DDDMOS元件崩潰防護電壓，限制了元件的應用範圍。若不犧牲DDDMOS元件崩潰防護電壓，則必須增加製程步驟，另行以不同離子植入參數的步驟來製作DDDMOS元件，但如此一來將提高製造成本，才能達到所欲的崩潰防護電壓。

有鑑於此，本發明即針對上述先前技術之不足，提出一種高壓元件及其製造方法，在不增加製程步驟的情況下，提高元件操作之崩潰防護電壓，增加元件的應用範圍，並可整合於低壓元件之製程。

本發明目的在提供一種高壓元件及其製造方法。

為達上述之目的，本發明提供了一種高壓元件，包含：一基板，其具絕緣結構以定義元件區；一漂移區，位於該元件區中，其中，由上視圖視之，該漂移區包含複數個彼此間隔分開的子區域，該複數個子區域彼此電性耦接；位於該元件區中之第二導電型源極與第二導電型汲極；以及位於該基板表面上，元件區中，介於該源極與汲極間之一閘極。

上述之高壓元件中，可更進一步包含一第一導電型井區，該第一導電型井區包覆該源極，其中該第一導電型井區與該漂移區在水平方向上位於不同位置，且彼此相隔一段間距。

上述之高壓元件中，可更進一步包含一緩衝區，位於汲極兩側。

上述之高壓元件中，其中該複數個子區域可藉由該緩衝區而彼此電性耦接。

上述之高壓元件中，其中該複數個子區域可藉由一連結區或至少一導線而彼此電性耦接。

上述之高壓元件中，其中該漂移區與同一基板上的低壓元件之輕摻雜汲極(lightly doped drain,LDD)可由相同之製程步驟來製作。

就另一觀點，本發明也提供了一種高壓元件製造方法，包含：提供一基板，並於其中形成其具絕緣結構以定義元件區；於該元件區中形成一漂移區，其中，由上視圖視之，該漂移區包含複數個彼此間隔分開的子區域，該複數個子區域彼此電性耦接；於該元件區中形成第二導電型源極與第二導電型汲極；以及於該基板表面上，元件區中，形成一介於該源極與汲極間之閘極。

底下藉由具體實施例詳加說明，當更容易瞭解本發明之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

本發明中的圖式均屬示意，主要意在表示製程步驟以及各層之間之上下次序關係，至於形狀、厚度與寬度則並未依照比例繪製。

請參閱第2A-2B圖，顯示本發明的第一個實施例，第2A圖顯示本發明應用於DDDMOS元件之立體示意圖，而第2B圖顯示本發明應用於DDDMOS元件之上視示意圖。需先說明的是，為顯示發明重點，在第2A圖中將閘極23與基板21分開顯示(實際元件中閘極23緊接位於基板21上)，而在第2B圖中將閘極23以半透明方式顯示，以方便了解。如第2A-2B圖所示，於基板21中，形成絕緣結構22以定義元件區200，其中基板21例如為P型但不限於為P型；絕緣結構22例如為STI結構或區域氧化LOCOS結構。於元件區200中，形成閘極23、源極24、汲極25與漂移區26；其中，源極24與汲極25例如為N型但不限於為N型。與先前技術不同的是，漂移區26(例如為N型但不限於為N型)包含複數個子區域26a，此複數個子區域26a彼此間隔分開，整體構成一個類似柵欄的結構，且藉由緩衝區26b彼此電性耦接；緩衝區26b位於汲極25的兩側，用以避免汲極25與基板21本身的P型傳導區直接電性接觸。此種安排方式的優點包括：在元件參數上，可提高DDDMOS元件的崩潰防護電壓；在製程上，當本實施例DDDMOS元件整合於低壓元件製程時，漂移區26可與同一基板上的低壓元件之輕摻雜汲極(lightly doped drain,LDD)以相同之製程步驟來製作，因此不需要另外新增光罩或製程步驟，可降低製造成本。

請參閱第3A-3D圖，顯示本實施例DDDMOS元件整合於低壓元件製程之方法，其步驟如下：首先，如第3A圖所示，提供基板21，並於其中形成其具絕緣結構22以定義元件區200,300，其中元件區200內形成高壓DDDMOS元件，而元件區300中形成低壓元件；接著，如第3B圖所示，以離子植入之方式於元件區300中植入N型雜質形成摻雜區域36，並利用低壓元件之輕摻雜汲極36之製程步驟，於元件區200中同時形成漂移區26；再接著，如第3C圖所示，以離子植入之方式於元件區200,300中植入較濃之N型雜質(N+型雜質)分別形成N型源極24,34與N型汲極25,35；最後，如第3D圖所示，於基板21表面上，元件區200,300中，分別形成介於源極24與汲極25間之閘極23，以及介於源極34與汲極35間之閘極33。第3E圖所顯示之結構與第3D圖相同，但在第3E圖中，為顯示發明重點，將閘極23,33與基板21分開顯示(實際元件中閘極23,33緊接位於基板21上)。需說明的是，第3A-3E圖中所示之結構僅為示意，並非用以限定本發明，例如，子區域26a之數目及形狀並不限於圖中所示，緩衝區26b之形狀亦不限於圖中所示。

第4圖顯示本發明的第二個實施例，需先說明的是，為顯示發明重點，在第4圖中將閘極23與基板21分開顯示(實際元件中閘極23緊接位於基板21上)，以方便了解。如第4圖所示，於基板21中，形成P型井區27及絕緣結構22以定義元件區200，其中P型井區27例如為P型但不限於為P型；絕緣結構22例如為STI結構或區域氧化LOCOS結構。於元件區200中，形成閘極23、源極24、汲極25與漂移區26；其中，源極24與汲極25例如為N型但不限於為N型。本實施例與第一實施例之主要差異在於P型井區27，其中，P型井區27與漂移區26在水平方向上位於不同位置，且彼此相隔一段間距。相較於先前技術，本實施例與第一實施例具有相同之優點，因此不予贅述。

第5A-5B圖顯示本發明的第三個實施例。第5A圖顯示本實施例之立體示意圖，而第5B圖顯示本實施例之上視示意圖。需先說明的是，為顯示發明重點，在第5A圖中將閘極23與基板21分開顯示(實際元件中閘極23緊接位於基板21上)，而在第5B圖中將其他部份省略，以方便了解。不同於第一實施例，本實施例之複數個子區域26a並非藉由緩衝區26b使得彼此電性耦接，而是藉由連結區26c使得彼此電性耦接。請對照第2A-2B圖，在第2A-2B圖以及第5A-5B圖中，緩衝區26b介於基板22與汲極24之間，用以避免基板21與汲極24電性上直接連接。而在2A-2B圖中，緩衝區26b亦具有將複數個子區域26a彼此電性耦接之作用；但實際上可如第5A-5B圖所示，另藉由連結區26c使得複數個子區域26a彼此電性耦接。

第6圖顯示本發明的第四個實施例之上視示意圖。需先說明的是，為顯示發明重點，在第6圖中將其他部分省略，以方便了解。不同於第一實施例，本實施例之複數個子區域26a並非藉由緩衝區26b使得彼此電性耦接，而是藉由導線28使得彼此電性耦接。

以上已針對較佳實施例來說明本發明，唯以上所述者，僅係為使熟悉本技術者易於了解本發明的內容而已，並非用來限定本發明之權利範圍。在本發明之相同精神下，熟悉本技術者可以思及各種等效變化。例如，實施例所示子區域26a呈矩形條狀或塊狀，但子區域26a可為其他規則形狀如圓形、橢圓形、多邊形、鋸齒形、波浪形、閃電形、或任意不規則形狀等；再如，在不影響元件主要的特性下，可加入其他製程步驟或結構，如深井區等；又如，微影技術並不限於光罩技術，亦可包含電子束微影技術；又如，漂移區整合於低壓元件製程時，不限於利用LDD光罩與製程，亦可利用其他光罩與製程，當然也可以利用一專用於漂移區之光罩與製程。本發明的範圍應涵蓋上述及其他所有等效變化。

11,21‧‧‧基板

21,22‧‧‧絕緣結構

13,23,33‧‧‧閘極

14,24,34‧‧‧源極

15,25,35‧‧‧汲極

16,26‧‧‧漂移區

26a‧‧‧子區域

26b‧‧‧緩衝區

26c‧‧‧連結區

27‧‧‧P型井區

28‧‧‧導線

36‧‧‧輕摻雜汲極

100,200,300‧‧‧元件區

第1A圖顯示先前技術之DDDMOS元件剖視圖。

第1B圖顯示先前技術之DDDMOS元件立體圖。

第2A-2B圖顯示本發明的第一個實施例。

第3A-3D圖顯示本發明的第一個實施例之製程步驟。

第3E圖顯示本發明的第一個實施例。

第4圖顯示本發明的第二個實施例。

第5A-5B圖顯示本發明的第三個實施例。

第6圖顯示本發明的第四個實施例。

21．．．基板

22．．．絕緣結構

23．．．閘極

24．．．源極

25．．．汲極

26．．．漂移區

26a．．．漂移區子區域

26b．．．緩衝區

200．．．元件區

Claims (12)

1. 一種高壓元件，包含：一基板，其具絕緣結構以定義元件區；一漂移區，位於該元件區中，其中，由上視圖視之，該漂移區包含複數個彼此間隔分開的子區域，該複數個子區域彼此電性耦接；位於該元件區中之源極與汲極；一緩衝區，位於汲極兩側；以及位於該基板表面上，元件區中，介於該源極與汲極間之一閘極。
2. 如申請專利範圍第1項所述之高壓元件，更進一步包含一井區，該井區包覆該源極且與源極為不同導電型態。
3. 如申請專利範圍第2項所述之高壓元件，其中該井區與該漂移區在水平方向上位於不同位置，且彼此相隔一段間距。
4. 如申請專利範圍第1項所述之高壓元件，其中該複數個子區域藉由該緩衝區而彼此電性耦接。
5. 如申請專利範圍第1項所述之高壓元件，其中該複數個子區域藉由一連結區或至少一導線而彼此電性耦接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之高壓元件，其中該漂移區與同一基板上的低壓元件之輕摻雜汲極(lightly doped drain,LDD)以相同之製程步驟製作。
7. 一種高壓元件製造方法，包含：提供一基板，並於其中形成其具絕緣結構以定義元件區；於該元件區中形成一漂移區，其中，由上視圖視之，該漂移區包含複數個彼此間隔分開的子區域，該複數個子區域彼此電性耦接； 於該元件區中形成源極與汲極；於汲極兩側形成一緩衝區；以及於該基板表面上，元件區中，形成一介於該源極與汲極間之閘極。
8. 如申請專利範圍第7項所述之高壓元件製造方法，更進一步包含形成一井區，該井區包覆該源極且與源極為不同導電型態。
9. 如申請專利範圍第8項所述之高壓元件製造方法，其中該井區與該漂移區在水平方向上位於不同位置，且彼此相隔一段間距。
10. 如申請專利範圍第7項所述之高壓元件製造方法，其中該複數個子區域藉由該緩衝區而彼此電性耦接。
11. 如申請專利範圍第7項所述之高壓元件製造方法，其中該複數個子區域藉由一連結區或至少一導線而彼此電性耦接。
12. 如申請專利範圍第7項所述之高壓元件製造方法，其中該漂移區與同一基板上的低壓元件之輕摻雜汲極(lightly doped drain,LDD)以相同之製程步驟製作。