[發明專利]金屬氧化物半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200810083168.8
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN101527313A
• 公開（公告）日: 2009-09-09
• 發明（設計）人: 郭東政;陳逸琳
• 申請（專利權）人: 瑞昱半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/94;H01L23/60;H01L21/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種金屬氧化物半導體元件及其制造方法，尤指具穩壓及靜 電放電防護的金屬氧化物半導體場效晶體管元件及其制造方法。

背景技術

隨著半導體技術不斷發展與進步，互補式金屬氧化物半導體晶體管元件 尺寸也由原本次微米正式進入深次微米時代。因此如何將一芯片的尺寸縮 小，又不失其功能，甚至增加其功能，一直都是半導體技術發展的目標。一 般在一輸入/輸出焊墊(I/O?Pad)中，為了防止靜電放電(Electro?Static Discharge，ESD)的損害，常用許多的虛設的N型金屬氧化物半導體場效晶 體管(dummy?NMOSFET)或虛設的P型金屬氧化物半導體場效晶體管 (dummy?PMOSFET)以增加N型金屬氧化物半導體場效晶體管(NMOSFET) 和P型金屬氧化物半導體場效晶體管(PMOSFET)的總寬度，并作為靜電放電 防護裝置，但是由于芯片在運作時，虛設的金屬氧化物半導體場效晶體管并 沒有運作，所以虛設的金屬氧化物半導體場效晶體管基本上都是關閉，即是 當為N型時，柵極連接于一接地端；當為P型時，柵極連接于一電源端。

請參閱圖1，其為已知技術的靜電放電防護的N型金屬氧化物半導體場 效晶體管的結構示意圖，如圖所示，為一N型金屬氧化物半導體場效晶體管， 其包括一P型基底1’(P-type?substrate)，并在P型基底1’的一側設置一P型 摻雜區14’作為接地之用，一第一N型摻雜區10’作為一漏極并連接于一輸 入/輸出焊墊4’(I/O?Pad)及一第二N型摻雜區12’作為一源極，且連接于一接 地端(Ground)，第一N型摻雜區10’及第二N型摻雜區12’之間的上方設置 一柵極氧化層2’作為保護層，并在柵極氧化層2’的上方設置一多晶硅層3’， 以作為一柵極，由于芯片運作時，N型金屬氧化物半導體場效晶體管都為關 閉的狀態，所以柵極連接于接地端，當靜電產生時，會經由第二N型摻雜區 12’及P型基底1’所形成的PN結放電，同時亦會經由第二N型摻雜區12’、 P型基底1’及第一N型摻雜區10’所形成NPN雙載流子晶體管(Bipolar Transistor)的效應，因靜電所產生的電流導引于該接地端，故達到靜電放電 防護。另外在一電源焊墊(VDD?Pad)中內部的N型金屬氧化物半導體場效晶 體管在芯片正常運作時，也都是關閉的狀態。

惟查，在半導體元件結構對于靜電放電(ESD)防護的效果不錯，但由于 在芯片正常運作時，N型金屬氧化物半導體場效晶體管都是關閉狀態，如此 無法充分利用N型金屬氧化物半導體場效晶體管，實為可惜，且一般若希望 增加電源端與該接地端間的一穩壓電容，則必須另外制作電容，如此又需耗 費額外空間，影響該芯片的尺寸，并增加其成本。

因此，如何針對上述問題而提出一種新穎的具穩壓及靜電放電防護的半 導體元件結構，不僅具靜電放電防護的效果，又有穩壓的效能，并節省芯片 尺寸與降低成本，可解決上述的問題。

發明內容

本發明的目的之一在于芯片操作時，通過一靜電放電防護的金屬氧化物 半導體場效晶體管的一導體層與一第一N型摻雜區及一第二N型摻雜區所 形成一柵極電容，作為一電源端與一接地端間的一穩壓電容，以達到更有效 率利用的目的。

本發明的目的之一在于通過一虛設的金屬氧化物半導體場效晶體管作 為電源端與接地端間的一穩壓電容，以無需額外制作電容，以節省芯片的尺 寸，進而降低成本。

為達上述的目的，本發明利用一芯片的一虛設的金屬氧化物半導體場效 晶體管在該芯片未裝設或未運作時，可作為靜電放電防護，并在該芯片運作 時，可作為一穩壓電容之用，因此可充分地利用金屬氧化物半導體場效晶體 管；由于利用金屬氧化物半導體場效晶體管作為穩壓電容，以無需再額外制 作電容，使節省芯片尺寸，進而降低成本。

附圖說明

圖1為已知技術的靜電放電防護的N型金屬氧化物半導體場效晶體管的 結構剖面圖；

圖2A為本發明的一優選實施例的具穩壓及靜電放電防護的金屬氧化物 半導體場效晶體管的結構剖面圖；

圖2B為本發明的一優選實施例的一第二N型摻雜區與一第三N型摻雜 區由靜電穿透為一第四N型摻雜區的金屬氧化物半導體場效晶體管的結構 剖面圖；以及

圖3為本發明的另一實施例的一具穩壓及靜電放電的金屬氧化物半導體 場效晶體管制造方法的流程圖。

附圖標記說明