[發明專利]具有雙阱的金屬氧化物半導體元件及其制造方法

在審

• 申請號: 201610072078.3
• 申請日: 2016-02-02
• 公開（公告）號: CN107026199A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 黃宗義
• 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;H01L29/06;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: 張一軍,姜勁

技術領域

本發明涉及一種具有雙阱的金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件及其制造方法，特別是指一種可降低導通電阻并提高崩潰防護電壓的MOS元件及其制造方法。

背景技術

圖1顯示一種典型的金屬氧化物半導體(metal oxide semiconductor,MOS)元件100的剖視示意圖。如圖1所示，MOS元件100包含：P型基板101、外延層102、P型阱103、隔絕氧化區104、N型輕摻雜擴散(lightlydoped diffusion,LDD)區105a及105b、N型源極106、N型漏極107、P型本體區108、與柵極111。其中，隔絕氧化區104為區域氧化(local oxidation of silicon,LOCOS)結構，以定義操作區104a，作為MOS元件100操作時主要的作用區。操作區104a的范圍由圖1中，粗黑箭頭所示意。MOS元件100是NMOS元件，其N型源極106與其同側的N型LDD區105a連接，另外，N型漏極107與其同側的N型LDD區105b連接，前述兩個連接的區域，完全由P型阱103隔開。相對地，典型的PMOS元件，也就是將N型LDD區105a及105b、N型源極106、與N型漏極107的導電型改為P型，而P型阱103與P型本體區108的導電型改為N型。但由于微縮MOS元件尺寸是本領域技術進展的趨勢，現有的MOS元件在信道縮短的趨勢中，會產生包含漏極引起的位能下降(drain-induced barrier lowering，DIBL)與熱載流子效應(hot carrier effect，HCE)的短通道效應(short channel effect，SCE)，此為本領域技術人員所熟知，在此不予贅述。

一般而言，以柵極操作電壓為5V的MOS元件為例，當柵極長度所示意的通道長度低于0.6微米(μm)時，會開始出現SCE，若要避免SCE，則柵極長度不能繼續縮短，當然目前有許多其他的方式解決此SCE，但是，若需要保持操作電壓在5V左右，例如與其他功率元件整合于一電路中，或是以并聯多個MOS元件來作為功率元件時，則需要解決既需要柵極操作電壓維持在例如5V左右，又避免SCE，而使得MOS元件可以繼續微縮的問題。

有鑒于此，本發明即針對上述現有技術的改善，提出一種具有雙阱的MOS元件及其制造方法，其可降低導通電阻并提高崩潰防護電壓。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種具有雙阱的MOS元件及其制造方法，其可降低導通電阻并提高崩潰防護電壓。

為達上述目的，就其中一觀點言，本發明提供了一種具有雙阱的金屬氧化物半導體(Metal Oxide Semiconductor,MOS)元件，包含：一半導體基板，于一縱向上，具有相對的一上表面與一下表面；一外延層，形成于該基板上，于該縱向上，具有相對該上表面的一外延層表面，且該外延層堆疊并連接于該上表面上；一第一導電型阱，形成于該外延層中，且于該縱向上，位于該外延層表面下方；一第一導電型本體區，形成于該外延層中的該第一導電型阱上，且于該縱向上，堆疊并連接于該第一導電型阱與該外延層表面之間；一第二導電型阱，形成于該外延層中，且于該縱向上，位于該外延層表面下方，且于一橫向上鄰接于該第一導電型阱，且該第二導電型阱與該第一導電型阱形成一PN接面；一柵極，形成于該外延層表面上，于該縱向上，該柵極堆疊并連接于該外延層表面上；一第一導電型輕摻雜擴散區，以自我對準工藝步驟，形成于該第一導電型阱上的該外延層中，且于該縱向上，堆疊并連接于該第一導電型阱與該外延層表面之間；一第二導電型輕摻雜擴散區，以自我對準工藝步驟，形成于該第二導電型阱上的該外延層中，且于該縱向上，堆疊并連接于該第二導電型阱與該外延層表面之間；一第二導電型源極，形成于該第一導電型阱上的該外延層中，且于該縱向上，堆疊并連接于該第一導電型阱與該外延層表面之間，且于該橫向上，連接于該第一導電型本體區與該第一導電型輕摻雜擴散區之間；以及一第二導電型漏極，形成于該第二導電型阱上的該外延層中，且于該縱向上，堆疊并連接于該第二導電型阱與該外延層表面之間，且于該橫向上，與該第二導電型輕摻雜擴散區連接；其中，該PN接面位于該第一導電型輕摻雜擴散區與該第二導電型輕摻雜擴散區之間。