[發明專利]高電壓金屬氧化半導體裝置與制造該裝置的方法

有效

• 申請號: 201110256622.7
• 申請日: 2011-09-01
• 公開（公告）號: CN102446955A
• 公開（公告）日: 2012-05-09
• 發明（設計）人: 陳建志;林正基;林鎮元;連士進;吳錫垣
• 申請（專利權）人: 旺宏電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明是有關于一種半導體裝置，且特別是有關于一種適用于特高壓操作的具有隔離結構的N型金屬氧化物半導體裝置。

背景技術

近年來幾乎在所有的電子裝置制造方面都有裝置規模縮小的趨勢。當裝置實質上具有相同的容量，較小型的電子裝置比起較大且笨重的電子裝置更受到歡迎。因此，具有制造較小的元件的技術可明確地促使從業者生產出較小的裝置以設置這些較小元件。然而，許多現代電子裝置需要執行驅動功能(例如是交換裝置)及數據處理兩者、或是執行其它的判斷功能。使用低電壓互補金屬氧化物半導體(complementarymetal-oxide-semiconductor，CMOS)技術是不能使裝置具有這些雙重功能的。因此，目前已經發展出高電壓集成電路(high-voltage?integrated?circuits，HVIC)或功率集成電路(power-integrated?circuits，PIC)以試圖將高電壓裝置結構與低電壓裝置結構整合在單一芯片上。

在相對高電壓進行開關轉換的應用裝置，例如包括平板顯示器、光源及鎮流器應用(例如是發光二極管的發光應用)、電源供應器(例如是移動裝置充電器)以及其它許多產品。可運用在這些應用裝置中的高電壓金屬氧化半導體裝置應該具有高擊穿電壓，以避免從高電壓區域到低電壓區域的擊穿，并具有相對低的導通電阻。

一般而言，電源裝置可歸類為垂直結構和橫向結構等兩種裝置。運用垂直結構的裝置具有一電流路徑是通過襯底從裝置的頂部流到裝置的底部。運用橫向結構的裝置具有一電流路徑是經由同一表面(例如是芯片的上表面)進出芯片(集成電路)。橫向結構可以允許不同型態的補償及將多重橫向裝置設置于同一襯底上。然而，這樣做僅對電性分離有效。

發明內容

本發明是提供具有芯片面積效率最佳化可在特高壓側操作的一些實施例。再者，一些實施例是提供用于高壓側操作的隔離結構。

在一優選實施例中，提供高電壓金屬氧化物半導體(high-voltagemetal-oxide-semiconductor，HVMOS)裝置(“優選的”在本文中是指“作為范例、例子或附圖”)。高電壓金屬氧化物半導體可以包括一源極、一漏極、一柵極、一漂移區域及一自我保護區域。柵極設置接近于源極。漂移區域實質上設置于漏極與柵極和源極的一區域之間。自我保護區域設置接近于漏極。

在另一優選實施例中，是提供一高電壓金屬氧化物半導體裝置的制造方法。此方法可以包括提供一源極與一柵極，該源極與該柵極彼此接近。提供一漏極。提供一漂移區域，實質上設置于漏極與柵極和源極的一區域之間。提供一自我保護區域，設置接近于漏極。

為了對本發明的上述及其它方面有更佳的了解，下文特舉優選實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下：

附圖說明

圖1繪示根據一實施例的特高壓N型金屬氧化物半導體裝置的剖面圖。

圖2，包括圖2A到圖2D，是根據一實施例繪示制造圖1的裝置的流程。

圖3提供在一實施例中材料的摻雜濃度，當強調圖1的實施例裝置中的四個特定區域的附圖。

圖4，包括圖4A到圖4D，繪示圖3中每一強調的個別輪廓區域的摻雜濃度的詳細輪廓。

圖5繪示一實施例中裝置設計的俯視圖。

圖6繪示一實施例中運用一金屬場板替代二金屬場板來電性連接(如圖1及圖2所顯示)。

圖7繪示根據一實施例的可選擇的結構中高電壓N型阱可在主體源極P型阱下方延伸。

圖8繪示根據一實施例的可選擇的結構中額外的N型摻雜內埋層是提供于主體源極P型阱下方。

圖9繪示根據一實施例的可選擇的結構中設置于高電壓互連區域的P型阱分為互相隔開的二P型阱。

圖10繪示根據一實施例的可選擇的結構中圖9的P型阱具有P型頂層設置于P型阱下面。

圖11繪示根據一實施例的可選擇的結構中，設置于高電壓互連區域中的P型阱具有P型頂層設置于其下方。

圖12繪示根據一實施例中，本發明的實施例的特征如何提供隔離與自我保護以避免特高壓N型金屬氧化物半導體的高壓側與接地之間產生漏電路徑。

圖13繪示根據本發明的一實施例中關于方法的操作提供具有隔離結構的用于特高壓操作的N型金屬氧化物半導體裝置。

圖14繪示根據一實施例中特高壓N型金屬氧化物半導體裝置的剖面圖。

圖15，包括圖15A到圖15D，是根據一實施例繪示制造圖14的裝置的流程。