[發明專利]高壓金屬氧化物半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201711070043.7
• 申請日: 2017-11-03
• 公開（公告）號: CN109755170B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 黃宗義;陳巨峰
• 申請（專利權）人: 立锜科技股份有限公司
• 主分類號: H01L21/76
• 分類號: H01L21/76;H01L21/8234;H01L27/04;H01L29/78
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

一種高壓金屬氧化物半導體元件及其制造方法，該高壓金屬氧化物半導體元件元件包含：阱區、漂移區、柵極、源極、漏極以及多個埋柱。其中，柵極形成于上表面上，且部分柵極堆疊并連接部分阱區的正上方，且另一部分堆疊并連接部分漂移區的正上方。源極形成于上表面下方并接觸于上表面，于橫向上鄰接于阱區。漏極形成于上表面下方并接觸上表面，且于橫向上鄰接于漂移區，與源極由阱區以及漂移區隔開，且于橫向上，漏極與源極位于柵極的不同側。多個埋柱形成于上表面下方預設距離之下，并不接觸于上表面，且漂移區包圍每一埋柱的至少一部分，使多個埋柱與漂移區交錯排列。

技術領域

本發明涉及一種高壓金屬氧化物(Metal Oxide Semiconductor，MOS)半導體元件，特別是指一種可提高崩潰防護電壓且不影響導通電阻的高壓金屬氧化物半導體元件。本發明還涉及高壓金屬氧化物半導體元件的制造方法。

背景技術

圖1A、1B與1C分別顯示一種現有技術的高壓金屬氧化物半導體元件(N型高壓MOS元件100)的俯視圖與對應的剖面圖及立體圖。如圖1A、1B與1C所示，高壓MOS元件100形成于半導體基板11，其中該半導體基板11于縱向上，具有相對的上表面11’與下表面11”。高壓MOS元件100包含：P型阱區12、絕緣氧化區13、N型漂移區14、柵極15、N型源極16以及N型漏極16’。

圖2A、2B與2C分別顯示一種現有技術的高壓金屬氧化物半導體元件(N型高壓MOS元件200)的俯視圖與對應的剖面圖及立體圖。如圖2A、2B與2C所示，高壓MOS元件200形成于半導體基板11。高壓MOS元件200包含：P型阱區22、絕緣氧化區13、場氧化區13’、本體區24、柵極25、源極16、漏極16’以及本體極27。

圖1A、1B與1C與圖2A、2B與2C中所示的現有技術，其缺點在于，N型高壓金屬氧化物半導體元件100及200于操作時，由于導通電阻與崩潰防護電壓，是兩難的權衡(trade off)關系，提高崩潰防護電壓，會導致導通電阻提高；降低導通電阻，會降低崩潰防護電壓。此種狀況，在高壓MOS元件，為本領域技術人員所熟知，在此不予贅述。

本發明相較于圖1A、1B與1C與圖2A、2B與2C的現有技術，可提高崩潰防護電壓且不影響導通電阻，因而可降低成本或是增加效率，或擴大其應用范圍。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺陷，提出一種高壓金屬氧化物半導體元件及其制造方法，可提高崩潰防護電壓且不影響導通電阻，因而可降低成本或是增加效率，或擴大其應用范圍。

為了實現上述發明目的，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(Metal Oxide Semiconductor，MOS)元件，形成于一半導體基板，其中該半導體基板于一縱向上，具有相對的一上表面與一下表面，該高壓MOS元件包含：一阱區，具有一第一導電型，于該縱向上，形成于該上表面下方并連接于該上表面；一漂移區，具有一第二導電型，于該縱向上，形成于該上表面下方并連接于該上表面，且該漂移區完全位于該阱區上，且于一橫向上，該漂移區與該阱區連接；一柵極，于該縱向上，形成于該上表面上，且部分該柵極堆疊并連接部分該阱區的正上方，且該柵極另一部分堆疊并連接部分該漂移區的正上方；一源極，具有該第二導電型，于該縱向上，形成于該上表面下方并接觸于該上表面，于該橫向上鄰接于該阱區，且該源極連接于該柵極的一第一側下方；一漏極，具有該第二導電型，于該縱向上，形成于該上表面下方并接觸于該上表面，且于該橫向上鄰接于該漂移區，與該源極由該阱區以及該漂移區隔開，且于該橫向上，該漏極位于該柵極的一第二側外，與該源極位于該柵極的不同側；以及多個埋柱(buried column)，具有該第一導電型，于該縱向上，形成于該上表面下方一預設距離之下，并不接觸于該上表面，且該漂移區包圍每一埋柱的至少一部分，使該多個埋柱與該漂移區交錯排列。

在一較佳實施例中，該高壓MOS元件還包含一深阱區，具有該第一導電型，于該縱向上，形成于該阱區與該漂移區之下，且該深阱區與該多個埋柱連接。