專(zhuān)利名稱：超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體超高壓元件，特別是涉及一種能夠與低壓元件兼容的超高壓MOS晶體管元件，同時(shí)可以解決柵極邊角所造成的超高垂直電場(chǎng)效應(yīng)。
背景技術(shù)：
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，將超高壓元件與低壓元件，如高/低壓金氧半導(dǎo)體(MOS)晶體管，同時(shí)整合制作的集成電路技術(shù)乃是現(xiàn)有技藝。
請(qǐng)參閱圖1，其繪示的是現(xiàn)有超高壓NMOS晶體管元件的剖面示意圖?，F(xiàn)有超高壓NMOS晶體管元件1制作在半導(dǎo)體基底10上，例如P型硅基底，并且由場(chǎng)氧化層44所隔絕。一般來(lái)說(shuō)，現(xiàn)有超高壓NMOS晶體管元件1包括有一源極14、一柵極50以及一漏極24，其中源極14為一高濃度N型摻雜區(qū)，其緊鄰于一高濃度P型摻雜區(qū)16，且高濃度N型摻雜區(qū)(源極)14與高濃度P型摻雜區(qū)16皆設(shè)于一P型阱12中。漏極24與源極14可能相距到數(shù)微米以上，其中漏極24為一高濃度N型摻雜區(qū)，設(shè)于一N型阱22中，且N型阱22又設(shè)于一深N型阱30中，如此構(gòu)成三重的梯度阱結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，在源極14上形成有一柵極氧化層46，而柵極50即設(shè)置在柵極氧化層46上，并且延伸到一場(chǎng)氧化層42上方。此外，在場(chǎng)氧化層42上另設(shè)有多個(gè)浮置的場(chǎng)電極52，用來(lái)擾亂橫向的電場(chǎng)。場(chǎng)氧化層42以局域性硅氧化(local oxidation of silicon，LOCOS)方式形成，其介于源極14與漏極24之間，而為能夠在超高電壓范圍，例如數(shù)百伏特，甚至上千伏特下操作，場(chǎng)氧化層42的厚度t至少需要10,000埃(angstrom)以上的厚度，才能夠減少柵極50的邊角70所造成的超高垂直電場(chǎng)效應(yīng)。
然而，要長(zhǎng)出如此厚的場(chǎng)氧化層42不但會(huì)在爐管中消耗更多的時(shí)間，導(dǎo)致產(chǎn)能減損，而成長(zhǎng)較厚的場(chǎng)氧化層42，還會(huì)由于場(chǎng)氧化層的鳥(niǎo)嘴(bird’sbeak)效應(yīng)造成低壓元件的面積過(guò)度增加，折損芯片面積。因此，如何在工藝上配合低壓元件，能夠減少場(chǎng)氧化層42厚度的同時(shí)，又兼顧到減少柵極50的邊角70所造成的超高垂直電場(chǎng)效應(yīng)，即成為目前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的即在提供一種能夠與低壓元件兼容的超高壓MOS晶體管元件，同時(shí)可以解決柵極的邊角所造成的超高垂直電場(chǎng)效應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明披露一種超高壓MOS晶體管元件，包括一基底，其具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型；一具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型的源極摻雜區(qū)，設(shè)于該基底中；一具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜區(qū)，設(shè)于該基底中，并且緊鄰于該源極摻雜區(qū)；一具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一離子阱，其包圍該源極摻雜區(qū)以及該第一摻雜區(qū)；一柵極氧化層，形成在該源極摻雜區(qū)以及該第一離子阱之上；一場(chǎng)氧化層，與該柵極氧化層相銜接，并形成在一半導(dǎo)體區(qū)域上；一增厚介電層，覆蓋在該場(chǎng)氧化層上方；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的漏極摻雜區(qū)，遠(yuǎn)離該源極摻雜區(qū)，設(shè)于該場(chǎng)氧化層的一側(cè)；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二離子阱，其包圍該漏極摻雜區(qū)；以及一柵極，設(shè)于該柵極氧化層上，并延伸到該場(chǎng)氧化層以及該增厚介電層上。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明披露一種超高壓MOS晶體管元件，包括一外延硅層；一具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一離子阱，設(shè)于該外延硅層中；一具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型的源極摻雜區(qū)，設(shè)于該第一離子阱中；一具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜區(qū)，設(shè)于該第一離子阱中，并且緊鄰于該源極摻雜區(qū)；一柵極氧化層，形成在該源極摻雜區(qū)以及該第一離子阱之上；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二離子阱，設(shè)于該外延硅層中；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的漏極摻雜區(qū)，設(shè)于該第二離子阱內(nèi)；一場(chǎng)氧化層，與該柵極氧化層相銜接，并形成在該第一離子阱與該漏極摻雜區(qū)之間的該外延硅層上；一增厚介電層，覆蓋在該場(chǎng)氧化層上方；以及一柵極，設(shè)于該柵極氧化層上，并延伸到該場(chǎng)氧化層以及該增厚介電層上。
為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的特征及技術(shù)內(nèi)容，請(qǐng)參閱以下有關(guān)本發(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明與附圖。然而附圖僅供參考與輔助說(shuō)明用，并非用來(lái)對(duì)本發(fā)明加以限制。


圖1繪示的是現(xiàn)有超高壓NMOS晶體管元件的剖面示意圖。
圖2繪示的是本發(fā)明超高壓NMOS元件的剖面示意圖。
圖3繪示的是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的超高壓NMOS元件的剖面示意圖。
圖4繪示的是本發(fā)明又另一優(yōu)選實(shí)施例的超高壓NMOS元件的剖面示意圖。
簡(jiǎn)單符號(hào)說(shuō)明1超高壓NMOS晶體管元件10半導(dǎo)體基底12P型阱 14源極16高濃度P型摻雜區(qū)22N型阱24漏極 30深N型阱32N型外延硅層42場(chǎng)氧化層 44場(chǎng)氧化層46柵極氧化層 50柵極52場(chǎng)電極100超高壓NMOS晶體管元件142場(chǎng)氧化層 148介電層149蝕刻停止層200超高壓NMOS晶體管元件300超高壓NMOS晶體管元件具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2，其繪示的是本發(fā)明超高壓NMOS元件的剖面示意圖。本發(fā)明亦可以應(yīng)用在超高壓PMOS元件工藝，僅需要將電性做適當(dāng)?shù)男薷募纯伞?br> 根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，超高壓NMOS晶體管元件100制作在半導(dǎo)體基底10上，例如P型硅基底，并且由場(chǎng)氧化層44所隔絕。超高壓NMOS晶體管元件100同樣包括有一源極14、一柵極50以及一漏極24，其中源極14為一高濃度N型摻雜區(qū)，其緊鄰于一高濃度P型摻雜區(qū)16，且高濃度N型摻雜區(qū)(源極)14與高濃度P型摻雜區(qū)16皆設(shè)于一P型阱12中。漏極24與源極14可能相距到數(shù)微米以上，其中漏極24為一高濃度N型摻雜區(qū)，設(shè)于一N型阱22中，且N型阱22又設(shè)于一深N型阱30中，如此構(gòu)成三重的梯度阱結(jié)構(gòu)。柵極50可以是金屬或多晶硅柵極。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在源極14上形成有一柵極氧化層46，而柵極50即設(shè)置在柵極氧化層46上，并且橫向延伸到一場(chǎng)氧化層142以及一介電層148上方。此外，在介電層148上還設(shè)有多個(gè)浮置的(floating)場(chǎng)電極(fieldplate)52，用來(lái)擾亂橫向的電場(chǎng)。場(chǎng)氧化層142以局域性硅氧化(local oxidationof silicon，LOCOS)方式形成，其介于源極14與漏極24之間，厚度為t1，其中t1約為5,000埃至6,000埃左右。本發(fā)明的特征在于另外在場(chǎng)氧化層42上堆棧有厚度為t2的介電層148，其中t2約為10,000埃至15,000埃左右。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，介電層148利用化學(xué)氣相沉積(chemical vapordeposition，CVD)方法所形成的CVD硅氧層，或者，亦可以先沉積摻雜多晶硅層，隨后再氧化該摻雜多晶硅層。通過(guò)這樣的作法，可使場(chǎng)氧化層142以及介電層148的整體厚度增加至18,000埃至20,000埃左右，不但可架高柵極50，藉此解決柵極的邊角所造成的超高垂直電場(chǎng)的問(wèn)題，而且由于以熱氧化方式形成的場(chǎng)氧化層142厚度被限制在5,000埃至6,000埃左右，可以兼容于低壓元件的制作。
此外，由于介電層148利用化學(xué)氣相沉積方法所形成的CVD硅氧層，因此其致密度不比其下方以局域性硅氧化方式形成的場(chǎng)氧化層142。換言之，本發(fā)明的另一特色即在較致密(dense)的場(chǎng)氧化層142上額外形成一相對(duì)較不致密的介電層148。
請(qǐng)參閱圖3，其繪示的是本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例超高壓NMOS元件200的剖面示意圖。圖3中所繪示的超高壓NMOS元件200，其與圖2中所繪示的超高壓NMOS元件100之間的差異僅在于圖3中所繪示的超高壓NMOS元件200的介電層148包括有一蝕刻停止層149，例如氮化硅層。此外，介電層148亦可以是低介電常數(shù)(k＜4.0)材料所構(gòu)成，例如多孔性二氧化硅等等。
請(qǐng)參閱圖4，其繪示的是本發(fā)明又另一優(yōu)選實(shí)施例的超高壓NMOS元件300的剖面示意圖。圖4中所繪示的超高壓NMOS元件300，其與圖2中所繪示的超高壓NMOS元件100之間的差異僅在于圖4中所繪示的超高壓NMOS元件300的深N型阱30以N型外延硅層32取代之，而P型阱12與N型阱22皆形成在N型外延硅(epitaxial silicon)層32內(nèi)。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種超高壓MOS晶體管元件，包括一基底，其具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型；一具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型的源極摻雜區(qū)，設(shè)于該基底中；一具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜區(qū)，設(shè)于該基底中，并且緊鄰于該源極摻雜區(qū)；一具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一離子阱，其包圍該源極摻雜區(qū)以及該第一摻雜區(qū)；一柵極氧化層，形成在該源極摻雜區(qū)以及該第一離子阱之上；一場(chǎng)氧化層，與該柵極氧化層相銜接，并形成在一半導(dǎo)體區(qū)域上；一增厚介電層，覆蓋在該場(chǎng)氧化層上方；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的漏極摻雜區(qū)，遠(yuǎn)離該源極摻雜區(qū)，設(shè)于該場(chǎng)氧化層的一側(cè)；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二離子阱，其包圍該漏極摻雜區(qū)；以及一柵極，設(shè)于該柵極氧化層上，并延伸到該場(chǎng)氧化層以及該增厚介電層上。
2.如權(quán)利要求1所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該超高壓MOS晶體管元件在該增厚介電層上，位于該柵極的一側(cè)，還包括多個(gè)浮置的場(chǎng)電極。
3.如權(quán)利要求1所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該增厚介電層為一化學(xué)氣相沉積硅氧層。
4.如權(quán)利要求1所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該超高壓MOS晶體管元件在該場(chǎng)氧化層下方的該基底中還包括一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的第三離子阱，其包圍該第二離子阱。
5.如權(quán)利要求1所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該場(chǎng)氧化層具有一第一厚度，且該第一厚度約為5,000埃至6,000埃左右。
6.如權(quán)利要求1所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該增厚介電層具有一第二厚度，且該第二厚度約為10,000埃至15,000埃左右。
7.如權(quán)利要求1所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該增厚介電層與該場(chǎng)氧化層之間還包括一蝕刻停止層。
8.如權(quán)利要求7所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該蝕刻停止層為一氮化硅層。
9.一種超高壓MOS晶體管元件，包括一外延硅層；一具有一第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一離子阱，設(shè)于該外延硅層中；一具有一第二導(dǎo)電類(lèi)型的源極摻雜區(qū)，設(shè)于該第一離子阱中；一具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜區(qū)，設(shè)于該第一離子阱中，并且緊鄰于該源極摻雜區(qū)；一柵極氧化層，形成在該源極摻雜區(qū)以及該第一離子阱之上；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二離子阱，設(shè)于該外延硅層中；一具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的漏極摻雜區(qū)，設(shè)于該第二離子阱內(nèi)；一場(chǎng)氧化層，與該柵極氧化層相銜接，并形成在該第一離子阱與該漏極摻雜區(qū)之間的該外延硅層上；一增厚介電層，覆蓋在該場(chǎng)氧化層上方；以及一柵極，設(shè)于該柵極氧化層上，并延伸到該場(chǎng)氧化層以及該增厚介電層上。
10.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該外延硅層具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型。
11.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該超高壓MOS晶體管元件在該增厚介電層上，位于該柵極的一側(cè)，還包括多個(gè)浮置的場(chǎng)電極。
12.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該增厚介電層為一化學(xué)氣相沉積硅氧層。
13.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該場(chǎng)氧化層具有一第一厚度，且該第一厚度約為5,000埃至6,000埃左右。
14.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該增厚介電層具有一第二厚度，且該第二厚度約為10,000埃至15,000埃左右。
15.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該柵極為多晶硅所構(gòu)成。
16.如權(quán)利要求9所述的超高壓MOS晶體管元件，其中該柵極為金屬所構(gòu)成。
全文摘要
一種超高壓MOS晶體管元件，包括基底，其具有第一導(dǎo)電類(lèi)型；一具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的源極摻雜區(qū)，設(shè)于該基底中；具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一摻雜區(qū)，設(shè)于該基底中，并且緊鄰于該源極摻雜區(qū)；具有該第一導(dǎo)電類(lèi)型的第一離子阱，其包圍該源極摻雜區(qū)以及該第一摻雜區(qū)；柵極氧化層，形成在該源極摻雜區(qū)以及該第一離子阱之上；一場(chǎng)氧化層，與該柵極氧化層相銜接，并形成在一半導(dǎo)體區(qū)域上；增厚介電層，覆蓋在該場(chǎng)氧化層上方；具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的漏極摻雜區(qū)，遠(yuǎn)離該源極摻雜區(qū)，設(shè)于該場(chǎng)氧化層的一側(cè)；具有該第二導(dǎo)電類(lèi)型的第二離子阱，其包圍該漏極摻雜區(qū)；以及柵極，設(shè)于該柵極氧化層上，并延伸到該場(chǎng)氧化層以及該增厚介電層上。
文檔編號(hào)H01L29/78GK1937248SQ20051010979
公開(kāi)日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月20日
發(fā)明者高境鴻 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司