[發明專利]高壓金屬氧化物半導體元件與制作方法

有效

• 申請號: 201010113197.1
• 申請日: 2010-02-04
• 公開（公告）號: CN102148248A
• 公開（公告）日: 2011-08-10
• 發明（設計）人: 黃宗義;朱煥平;楊清堯;蘇宏德
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 陳肖梅;謝麗娜

技術領域

本發明涉及一種高壓金屬氧化物半導體元件，特別是指一種定義P型摻雜區范圍，以加強元件崩潰防護電壓(breakdown?voltage)的N型高壓金屬氧化物半導體元件，或降低元件導通阻值(ON?resistance)的P型高壓金屬氧化物半導體元件。本發明也涉及一種高壓金屬氧化物半導體元件的制作方法。

背景技術

金屬氧化物半導體元件源極與漏極間的崩潰防護電壓取決于源極與漏極間的PN接面。舉例而言，突崩潰(avalanche?breakdown)的發生肇因于PN接面空乏區電場的升高，因此也限制了源極與漏極所能施加的電壓。若崩潰發生于源極與漏極間的PN接面，會使源極與漏極間的電流急速升高，且造成PN接面的損壞以及MOS元件的功能失常。

圖1顯示現有技術N型高壓金屬氧化物半導體元件的架構，包括：半導體基板11、P型井區12a、N型漂移區(drift?region)14a、N型源極15a、N型漏極18a、N型淡摻雜區16a、臨界電壓調整P型摻雜區19a、以與門極結構17。其中，N型淡摻雜區16a以及N型漂移區14a都有加強該N型高壓金屬氧化物半導體元件崩潰防護電壓的作用。兩者皆是在濃摻雜區源極15a或漏極15b與P型井區12a間的PN接面，摻雜濃度較淡的N型雜質，以增加PN接面空乏區寬度，以加強該N型高壓金屬氧化物半導體元件崩潰防護電壓。

隨著元件尺寸的縮小與高壓元件所需承受的電壓的增加，上述的現有技術也遇到無法突破的瓶頸。因為上述的現有技術雖然增強了崩潰防護電壓，卻犧牲了另一個重要的元件操作參數，即導通電阻。

反過來說，P型高壓金屬氧化物半導體元件則有降低導通電阻的瓶頸。

有鑒于此，本發明即針對上述現有技術的不足，提出一種能夠增強N型高壓金屬氧化物半導體元件崩潰防護電壓且不犧牲導通電阻，以及能夠降低P型高壓金屬氧化物半導體元件導通電阻且不犧牲崩潰防護電壓的高壓金屬氧化物半導體元件與制作方法。

發明內容

本發明目的之一在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種N型高壓金屬氧化物半導體元件，能夠增強元件崩潰防護電壓且不犧牲導通電阻。

本發明目的之一在于，提出一種P型高壓金屬氧化物半導體元件，能夠降低導通電阻且不犧牲元件崩潰防護電壓。

本發明的另一目的在于，提出一種制作高壓金屬氧化物半導體元件的方法。

為達上述目的，就其中一個觀點言，本發明提供了一種高壓金屬氧化物半導體元件，包含：一基板；位于該基板表面上的一柵極結構；位于該基板內部的一P型井區，從頂面視之此P型井區在水平面上構成一元件區；位于該P型井區內部的一第一N型漂移區；位于該P型井區內部的一N型源極；位于該第一N型漂移區內部的一N型漏極，其與該柵極結構以該第一N型漂移區隔開；以及位于該P型井區與該第一N型漂移區交界處且僅涵蓋部分元件區的一第一P型摻雜區，該第一P型摻雜區以離子植入技術，植入P型雜質，以加強該高壓金屬氧化物半導體元件的崩潰電壓。

在其中一種實施例中，從剖面圖視之，該第一P型摻雜區的一端至多延伸至該N型漏極中點，另一端至少延伸至該柵極結構下方一部分。

上述高壓金屬氧化物半導體元件可為對稱元件或非對稱元件，當其為非對稱元件時，宜設置一與該N型源極部分重疊且部分位于該柵極下方的N型輕摻雜區。當其為對稱元件時，宜設置一位于該P型井區內部的一第二N型漂移區，以隔開該N型源極與該柵極結構；以及位于該P型井區與該第二N型漂移區交界處且僅涵蓋部分元件區的一第二P型摻雜區。

就另一個觀點言，本發明也提供了一種高壓金屬氧化物半導體元件，包含：一基板；位于該基板表面上的一柵極結構；位于該基板內部的一N型井區，從頂面視之此N型井區在水平面上構成一元件區；位于該N型井區內部的一第一P型漂移區；位于該N型井區內部的一P型源極；位于該第一P型漂移區內部的一P型漏極，其與該柵極結構以該第一P型漂移區隔開；以及位于該P型漏極與該第一P型漂移區交界處且僅涵蓋部分元件區的一第一P型摻雜區，該第一P型摻雜區以離子植入技術，植入P型雜質，以降低該高壓金屬氧化物半導體元件的導通阻值。

在其中一種實施例中，從剖面圖視之，該第一P型摻雜區的一端至多延伸至該N型井區與第一P型漂移區的交界處。