專利名稱：半導(dǎo)體元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和其制造方法，且特別涉及一種橫向能量
(lateral power)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
基本上，橫向能量金屬氧化物半導(dǎo)體(MOSFET)形成有共面的源極和漏 極區(qū)域的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。圖1A示出已知橫向能量 MOSFET元件IOO，元件IOO形成于P型基底101上，且另一P層113以外 延方法成長(zhǎng)于基底101上。在外延成長(zhǎng)的P層113中，高壓P阱區(qū)115鄰接 于高壓N阱區(qū)103， N+源極117設(shè)置于高壓P阱區(qū)115中，如此，N+源極 117沒有直接鄰接高壓N阱區(qū)103。介電層121形成以隔絕和定義元件100 中的N+源極117和N+漏極105，柵極介電層111和柵極110由源極117延 伸至部分場(chǎng)介電層107上。此外，元件100還包括P+區(qū)域119，位于高壓P 阱區(qū)115中。施加正電壓至柵極110使電流從N+源極117流經(jīng)溝道至高壓N 阱區(qū)103，而收集于N+漏極105。
此種橫向能量MOSFET具有以下問題元件在通過高電壓時(shí)無法維持 低的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)通電阻是當(dāng)電流通過元件時(shí)轉(zhuǎn)換成熱的電流能量，元件的 導(dǎo)通電阻越大，其效率就越低，因此，需要盡可能的降低導(dǎo)通電阻以得到較 高的效率。
圖1B示出一種設(shè)計(jì)用以減少此問題的元件150，元件150相似于圖1A 的元件IOO，其中相似的單元采用相同的標(biāo)號(hào)，圖1B中增加場(chǎng)環(huán)109，此場(chǎng) 環(huán)109用以減少表面電場(chǎng)并改進(jìn)漂移區(qū)域的空乏能力，因此，可增加漂移區(qū) 域的摻雜濃度和減少元件100的導(dǎo)通電阻。
然而，圖1A所示的己知元件100和圖1B所示的已知元件150具有以下 另一缺點(diǎn)擊穿電壓不夠高，而不符需求，擊穿電壓是一般正常的高電阻元 件(例如MOS電容器或是施加負(fù)偏壓的PN接面)允許電流通過的電壓，當(dāng)大
于擊穿電壓的電壓通過例如100和150的元件時(shí)，會(huì)使元件產(chǎn)生巨大且無法 恢復(fù)的損壞，使元件在商業(yè)上無法使用，而需要退換，因此，非常需要增加 元件的擊穿電壓。
圖2示出設(shè)計(jì)增加元件200擊穿電壓的橫向能量MOSFET，在此圖示中， 為簡(jiǎn)明，并未于圖示中示出場(chǎng)介電層。如圖2所示，在元件200中，將多個(gè) 分隔區(qū)201放置于高壓N阱區(qū)103中，因此，高壓N阱區(qū)中可形成有輪替 導(dǎo)電率的區(qū)域，此種結(jié)構(gòu)即為本領(lǐng)域所已知的超級(jí)接面(superjimction)，分隔 區(qū)201用以增加漂移區(qū)域的水平空乏能力，而允許漂移區(qū)有高的摻雜濃度， 如此，可增加元件的擊穿電壓且有效的減少元件的導(dǎo)通電阻。
然而，上述己知技術(shù)系統(tǒng)很難達(dá)到維持高電壓和低導(dǎo)通電阻，因此，需 要提供改進(jìn)的橫向能量MOSFET，其在高壓下有高擊穿電壓且有低導(dǎo)通電 阻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供改進(jìn)的橫向能量MOSFET，其在高壓下有高擊穿電 壓且有低導(dǎo)通電阻。
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括下列步驟。首先，提供半 導(dǎo)體基底，具有第一層，形成延伸漂移區(qū)于部分第一層的上部區(qū)中，延伸漂 移區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。其后，形成第二層于延伸漂移區(qū)和基底上方，形成 第一區(qū)置于第二層中和延伸漂移區(qū)上方，第一區(qū)為第一導(dǎo)電類型。接著，形 成第二區(qū)于第二層中且實(shí)質(zhì)上在平面中鄰接第一區(qū)，平面實(shí)質(zhì)上平行于基底 的主要表面，第二區(qū)為第二導(dǎo)電類型。接下來，形成場(chǎng)介電層于部分第一區(qū) 上方，形成柵極介電層和柵極導(dǎo)電層，其中柵極介電層和柵極導(dǎo)電層從部分 場(chǎng)介電層上方延伸至部分第二區(qū)上方。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一導(dǎo)電類型是N型導(dǎo) 電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一導(dǎo)電類型是P型導(dǎo) 電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一層是外延成長(zhǎng)于所 述基底上。
根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述基底、所述延伸漂移區(qū) 和所述第一區(qū)的尺寸根據(jù)縮減表面場(chǎng)設(shè)定，以形成單一縮減表面場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種橫向擴(kuò)散(lateral diffuse)金屬氧化物半導(dǎo)體元件 (LDMOS)的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基底，具有第一層，形成 延伸漂移區(qū)于部分第一層的頂部區(qū)中，延伸漂移區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。其后， 形成第二層于延伸漂移區(qū)和基底上方，于第二層中形成第一區(qū)，第一區(qū)大體 上對(duì)準(zhǔn)延伸漂移區(qū)，且第一區(qū)為第一導(dǎo)電類型。接下來，于第二層中形成第 二區(qū)，第二區(qū)與第一區(qū)有接面，第二區(qū)為第二導(dǎo)電類型，形成漏極區(qū)于第一 區(qū)中，漏極區(qū)為第一導(dǎo)電類型。其后，形成源極區(qū)于第二區(qū)中，源極區(qū)為第 一導(dǎo)電類型，形成場(chǎng)環(huán)(fiddring)于第一區(qū)中，場(chǎng)環(huán)介于漏極區(qū)和第二區(qū)間， 但不實(shí)質(zhì)上鄰接兩者，場(chǎng)環(huán)為第二導(dǎo)電類型。后續(xù)，形成場(chǎng)介電層于部分第 一區(qū)上方，形成柵極介電層和柵極導(dǎo)電層，其中柵極介電層和柵極導(dǎo)電層從 部分場(chǎng)介電層上方延伸至部分第二區(qū)上方。
根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第 一層是外延成長(zhǎng)于所述基底上。
根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第 一導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型。
根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第 一導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型。
根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述基 底、所述延伸漂移區(qū)和所述場(chǎng)環(huán)的尺寸根據(jù)縮減表面場(chǎng)設(shè)定，以形成雙重縮 減表面場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明提供一種橫向擴(kuò)散超級(jí)接面(lateral diffuse superjunction)金屬氧 化物半導(dǎo)體元件(LDMOS)的制造方法，包括下列步驟。首先，提供基底，具 有第一層，形成延伸漂移區(qū)于部分基底中，延伸漂移區(qū)具有第一導(dǎo)電類型。 接著，形成第二層于延伸漂移區(qū)和基底上方，于第二層中形成第一區(qū)，第一 區(qū)大體上對(duì)準(zhǔn)延伸漂移區(qū)，且第一區(qū)為第一導(dǎo)電類型。后續(xù)，于第二層中形 成第二區(qū)，第二區(qū)與第一區(qū)有接面，第二區(qū)為第二導(dǎo)電類型，形成漏極區(qū)于 第一區(qū)中，漏極區(qū)為第一導(dǎo)電類型。接下來，形成源極區(qū)于第二區(qū)中，源極 區(qū)為第一導(dǎo)電類型，形成多個(gè)分隔區(qū)于第一區(qū)中，分隔區(qū)為第二導(dǎo)電類型，
如此，分隔區(qū)和第一區(qū)形成交替導(dǎo)電類型的區(qū)域。其后，形成場(chǎng)介電層于部 分第一區(qū)上方，形成柵極介電層和柵極導(dǎo)電層，其中柵極介電層和柵極導(dǎo)電 層從部分場(chǎng)介電層上方延伸至部分第二區(qū)上方。根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其 中所述第一導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型。根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其 中所述第一導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型。根據(jù)本發(fā)明的橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其 中所述第一層是外延成長(zhǎng)于所述基底和所述延伸漂移區(qū)上。


圖1A示出已知橫向能量M0SFET元件的剖面圖。 圖1B示出具有場(chǎng)環(huán)的已知橫向能量MOSFET元件的剖面圖。 圖2示出已知橫向能量超級(jí)接面MOSFET元件的透視圖。 圖3A 圖3G示出本發(fā)明實(shí)施例包括橫向漂移區(qū)的橫向能量MOSFET元 件的制造方法。圖4A 圖4D示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例具有場(chǎng)環(huán)的包括橫向漂移區(qū)的橫向 能量MOSFET元件的制造方法。圖5A 圖5E示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例包括橫向漂移區(qū)的橫向能量超級(jí)接 面MOSFET元件的制造方法。圖6顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例和傳統(tǒng)半導(dǎo)體元件的有關(guān)于漂移區(qū)深度和阻 抗關(guān)系的比較曲線圖。圖7為顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例和傳統(tǒng)半導(dǎo)體元件的有關(guān)于漂移區(qū)深度和 擊穿電壓關(guān)系的比較曲線圖。其中，附圖標(biāo)記說明如下:100~元件；103 高壓N阱區(qū)；107 場(chǎng)介電層；110~柵極；113 P層；101 P型基底； 105 N+漏極； 109 場(chǎng)環(huán)； 111 柵極介電層； 115 高壓P阱區(qū)；317 漏極區(qū); 321 P+區(qū)；305 摻雜半導(dǎo)體材料 307 高壓N阱區(qū)； 311 第一場(chǎng)介電層； 314 柵極介電層；121 介電層;200~元件；301 基底；117 N+源極;119~ P+區(qū)域；150 元件；201 分隔區(qū)；303 N+埋藏層(NBL;); 305 P型外延層；309 高壓P阱區(qū)；313 第二場(chǎng)介電層；315 柵極導(dǎo)電層；319 源極區(qū)；401 場(chǎng)環(huán)；501 分隔區(qū)。
具體實(shí)施方式
以下詳細(xì)討論本發(fā)明較佳實(shí)施例的制造和使用，然而，根據(jù)本發(fā)明的概 念，其可包括或運(yùn)用于更廣泛的技術(shù)范圍，須注意的是，實(shí)施例僅用以揭示 本發(fā)明制造和使用的特定方法，并不用以限定本發(fā)明。本發(fā)明涉及橫向能量MOSFET，其在高壓下有高擊穿電壓且有低導(dǎo)通電 阻，本發(fā)明的實(shí)施例可用于橫向能量MOSFET，特別是當(dāng)元件在高壓下，在 此討論的實(shí)施例中，高壓可為約800V的電壓，然而，在本發(fā)明的另一實(shí)施 例中，施加的電壓可超過800V，以下揭示此元件的制造方法。圖3A 圖3G示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例包括橫向漂移區(qū)的橫向能量 MOSFET元件的制造方法，首先公開本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，請(qǐng)參照?qǐng)D3A， 提供基底301，基底301可包括主體硅、摻雜或是未摻雜的硅或是絕緣層上 有硅(silicon on insulator,以下可簡(jiǎn)稱SOI)基底， 一般來說，絕緣層上有硅 基底包括半導(dǎo)體材料層(例如硅、鍺、硅鍺、絕緣層上有硅SOI、絕緣層上有 硅鍺SGOI或是上述的組合)，本發(fā)明也可采用另外的基底，例如，多層基底、 層次基底(gradient substrate)或是復(fù)合車由向(hybrid orientation)基底。形成N+埋藏層303(N+ buried layer,以下可簡(jiǎn)稱NBL)于部分基底301 中，且N+埋藏層303接近基底301的頂部表面，形成N+埋藏層303的方法 較佳為注入N型慘雜物于基底301的上部區(qū)域中，舉例來說，形成N+埋藏
層303的注入工藝的摻雜物為例如磷的N型摻雜物，其濃度約介于 3xlO" 3xlO"之間，且注入電壓約為20 200Kev，然而，本實(shí)施例可采用其 它的N型摻雜物，例如砷、氮、銻或上述的組合或是其它可用相類似的物質(zhì)。 N+埋藏層303的N型摻雜物可通過加熱至約1000。C 1200。C的溫度區(qū)滲入 基底301中，所形成的N+埋藏層303的厚度較佳介于2um 10nm之間，舉 例來說，其厚度更佳約為6um。圖3B示出本發(fā)明較佳實(shí)施例，其包括摻雜半導(dǎo)體材料305，形成于基 底301和N+埋藏層303上方，摻雜半導(dǎo)體材料305較佳包括例如硅的P型 半導(dǎo)體，且摻雜半導(dǎo)體材料305較佳是由外延形成，然而，本發(fā)明也可采用 其它方法形成摻雜半導(dǎo)體材料305。在此實(shí)施例中，摻雜半導(dǎo)體材料以P型 外延層標(biāo)示，較佳者，P型外延層305的厚度約介于2um 5um之間，且更佳 者，在一個(gè)實(shí)施例中，P型外延層的厚度約為知m，然而，本發(fā)明也可采用 其它厚度的P型外延層305。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，P型外延層可摻雜 硼，但本發(fā)明不限于此，P型外延層也可以摻雜鎵、鋁、銦上述的組合或是 其它材料。圖3C示出本發(fā)明實(shí)施例高壓N阱區(qū)307的形成，高壓N阱區(qū)307的形 成的方法可采用離子注入例如磷的N型摻雜物，其工藝條件可如下N型摻 雜物的濃度約為3xl015~3xl016，施加電壓約為180Kev，然而，本發(fā)明不限 于此，本發(fā)明也可采用其它的N型摻雜物，例如砷、氮、銻或是上述的組合。 在一個(gè)實(shí)施例中，高壓N阱區(qū)307的深度約介于4nm 10pm，其較佳的厚度 約為4jjm。圖3D示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例高壓P阱區(qū)309的形成，較佳者，高壓P 阱區(qū)309實(shí)質(zhì)上鄰接高壓N阱區(qū)307，如此，可于兩阱間產(chǎn)生接面(junction)。 可通過將至少部分P外延層305摻雜例如硼的P型摻雜物形成高壓P阱區(qū) 309，其注入濃度可例如為Ixl015 2xl0l6，注入能量可約為100Kev。在一個(gè) 實(shí)施例中，高壓P阱區(qū)309的深度約介于2um 6(jm，其較佳的厚度約為知m， 然而，本發(fā)明不限于此，本發(fā)明也可采用其它的P型摻雜物，例如鎵、鋁、 銦上述的組合或是其它材料。圖3E示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例第一場(chǎng)介電層311和一組第二場(chǎng)介電層313 的形成，如圖3E所示，形成第一場(chǎng)介電層311于部分高壓N阱區(qū)307上方， 形成第二場(chǎng)介電層313于部分高壓P阱區(qū)309和P外延層305上方。在本發(fā) 明的一個(gè)實(shí)施例中，第一場(chǎng)介電層311和第二場(chǎng)介電層313同時(shí)形成。第一 場(chǎng)介電層311和第二場(chǎng)介電層313可包括氧化硅，其形成方法可包括以下步 驟圖形化掩模層(未示出)，暴露預(yù)定形成第一場(chǎng)介電層311和第二場(chǎng)介電 層313的基底301，接著，在含氧的環(huán)境下加熱基底301至約980。C，之后， 移除掩模層。第一場(chǎng)介電層311和第二場(chǎng)介電層313的較佳厚度約為3000 埃 7000埃之間，其較佳厚度例如為5000埃，然而，本發(fā)明不限于此，第一 場(chǎng)介電層311和第二場(chǎng)介電層313可以為其它的厚度，或由其它材料所組成。圖3F示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例柵極介電層314和柵極導(dǎo)電層315的形成， 柵極介電層314設(shè)置于場(chǎng)介電層311的上部部分上方，且延伸覆蓋部分高壓 P阱區(qū)309。柵極導(dǎo)電層315設(shè)置于柵極介電層314上方，柵極導(dǎo)電層315 可以為例如摻雜多晶硅、金屬、金屬合金或是相類似的物質(zhì)所組成，另外， 柵極導(dǎo)電層315的表面可進(jìn)行硅化工藝。圖3G示出于高壓P阱區(qū)309中形成源極區(qū)319和于高壓N阱區(qū)307中 形成漏極區(qū)317，可采用離子注入工藝形成源極區(qū)319和漏極區(qū)317,其工 藝條件可例如摻雜物為例如磷的N型摻雜物、摻雜濃度約介于 1><1019 2><102()之間，注入能量約為80Kev，然而，本發(fā)明不限于此，可發(fā)明 也可采用其它N型摻雜物，例如，砷、氮、銻或是上述的組合或相類似的物 質(zhì)。圖3G另示出于高壓P阱區(qū)309形成P+區(qū)321，舉例而說，其P型摻雜 物可以是硼，摻雜濃度約介于lxl0" 2xl(^之間，注入能量約為70Kev，然 而，本發(fā)明不限于此，本發(fā)明也可采用其它P型摻雜物，例如鎵、鋁、銦或 是上述的組合或相類似的物質(zhì)。另外，本發(fā)明可應(yīng)用縮減表面場(chǎng)(reduced surface field,以下可簡(jiǎn)稱 RESRUF)技術(shù)設(shè)定基底301、 NBL 303和高壓N阱區(qū)307的尺寸和濃度，如 此基底301、 NBL 303和高壓N阱區(qū)307形成本領(lǐng)域所知的單一縮減表面場(chǎng) (RESUF)結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)減少高壓P阱區(qū)309和高壓N阱區(qū)307接面的電場(chǎng)， 且可增加整個(gè)元件的擊穿電壓。圖4A 圖4D示出本發(fā)明另一實(shí)施例的橫向能量MOSFET，其將場(chǎng)環(huán) (fiddring)制作于漂移區(qū)。在本實(shí)施例中，初始步驟和圖3A至圖3D相類似，
其中相類似的標(biāo)號(hào)是指相類似的單元，然而，圖4A示出將部分高壓N阱區(qū)307摻雜相反類型的P型摻雜物以形成場(chǎng)環(huán)401，在本實(shí)施例中，可通過摻 雜例如硼的P型摻雜物于高壓N阱區(qū)307形成場(chǎng)環(huán)401，其摻雜深度可約介 于0.4um 2nm，較佳深度約為lym,然而，本發(fā)明不限于此，本發(fā)明也可采 用其它P型慘雜物，例如鎵、鋁、銦或是上述的組合或相類似的物質(zhì)。圖4B示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例形成第一場(chǎng)介電層311和一組第二場(chǎng)介電 層313，第一場(chǎng)介電層311形成于場(chǎng)環(huán)401和部分高壓N阱區(qū)307上方，如 圖4B所示，第二場(chǎng)介電層313形成于部分高壓P阱區(qū)309和P外延層305 上方，第一場(chǎng)介電層311和第二場(chǎng)介電層313可采用以上圖3E所述的方法 形成。圖4C示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例形成柵極介電層314和柵極導(dǎo)電層315， 如圖4C所示，柵極介電層314設(shè)置于場(chǎng)介電層311的頂部表面，且延伸覆 蓋部分高壓P阱區(qū)309。柵極導(dǎo)電層315設(shè)置于柵極介電層314上方，柵極 導(dǎo)電層315和柵極介電層314可采用以上圖3F所述的方法形成。圖4D示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例于高壓P阱區(qū)309形成源極區(qū)319和于高 壓N阱區(qū)307形成漏極區(qū)317，源極區(qū)和漏極區(qū)的形成可參考以上圖3G部 分?jǐn)⑹?。圖4D另揭示于高壓P阱區(qū)形成P+區(qū)321，同樣的，P+區(qū)321的形 成可參考以上圖3G部分?jǐn)⑹?。另外，本發(fā)明可應(yīng)用(reduced surface field,以下可簡(jiǎn)稱RESUF)技術(shù)設(shè) 定基底301 、NBL303和高壓N阱區(qū)307的尺寸和濃度，如此基底301 、NBL303 和高壓N阱區(qū)307形成單一此技術(shù)所知的RESUF結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)減少高壓P 阱區(qū)309和高壓N阱區(qū)307接面的電場(chǎng)，且可增加整個(gè)元件的擊穿電壓。圖5A 圖5E示出本發(fā)明另一實(shí)施例，其橫向能量超級(jí)接面(super junction)MOSFET制作于延伸漂移區(qū)，在本實(shí)施例中，初始步驟和圖3A至 圖3D相類似，其中相類似的標(biāo)號(hào)是指相類似的單元，圖5A示出在形成場(chǎng) 介電層311之前，于高壓N阱區(qū)307中形成分隔區(qū)501以形成本領(lǐng)域所知的 超級(jí)接面MOSFET，在此實(shí)施例中，分隔區(qū)501是P型導(dǎo)電區(qū)，其可通過注 入P型摻雜物形成，注入的工藝條件可例如摻雜物為硼，摻雜濃度約介于 lxl0" 2xl0"之間，注入能量約為70KeV，且之后進(jìn)行熱趨入工藝。然而， 本發(fā)明不限于此，本發(fā)明也可采用其它P型摻雜物，例如鎵、鋁、銦或是上
述的組合或相類似的物質(zhì)。在一個(gè)范例中，分隔區(qū)501的深度可約介于0.5|jm~5|jm，較佳深度約為3|jm。圖5B示出沿圖5A的5B-5B'剖面線的剖面圖，示出此剖面的超級(jí)接面 分隔區(qū)501，在此圖示中可看出分隔區(qū)501分隔的形成于高壓N阱區(qū)307中， 以形成具有相反導(dǎo)電率的區(qū)域。分隔區(qū)501較佳大體上延伸穿過P外延層305 且不延伸入NBL 303中。圖5C示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在形成分隔區(qū)501后形成第一場(chǎng)介電層3U 和一組第二場(chǎng)介電層313，圖5C示出沿圖5A在形成第一場(chǎng)介電層311和第 二場(chǎng)介電層313后沿5C-5C'剖面線的剖面圖。形成第一場(chǎng)介電層311于部分 高壓N阱區(qū)307和部分分隔區(qū)501上方，如圖5C所示，形成第二場(chǎng)介電層 313于部分高壓P阱區(qū)309和P外延層305上方，第一場(chǎng)介電層311可采用 以上圖3E所討論的方法形成。圖5D示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例在形成柵極介電層314和柵極導(dǎo)電層315 的元件，如圖5D所示，柵極介電層314設(shè)置于場(chǎng)介電層311的頂部表面， 且延伸覆蓋部分高壓P阱區(qū)309。柵極導(dǎo)電層315設(shè)置于柵極介電層314上 方，柵極介電層314和柵極導(dǎo)電層315可采用以上圖3F所述的方法形成。圖5E示出本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例于高壓P阱區(qū)309形成源極區(qū)319和于高 壓N阱區(qū)307，漏極區(qū)317，源極區(qū)319和漏極區(qū)317的形成方法可參考以 上圖3G部分?jǐn)⑹?。圖5E另示出于高壓P阱區(qū)形成P+區(qū)321，同樣的，P+區(qū)321的形成可 參考以上圖3G部分?jǐn)⑹?。圖6為曲線圖，顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例和傳統(tǒng)半導(dǎo)體元件的有關(guān)于漂移 區(qū)深度和阻抗關(guān)系的比較，如圖所示，當(dāng)漂移區(qū)深度增加4um 10um約可轉(zhuǎn) 換成元件導(dǎo)通電阻約65%的改進(jìn)。圖7為曲線圖，顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例和傳統(tǒng)半導(dǎo)體元件的有關(guān)于漂移 區(qū)深度和擊穿電壓關(guān)系的比較，如圖所示，當(dāng)漂移區(qū)深度增加4ym l(Him約 可轉(zhuǎn)換成元件擊穿電壓較已知橫向能量MOSFET約改進(jìn)15%。以上的實(shí)施例僅用以本發(fā)明的范例，舉例來說，當(dāng)討論P(yáng)型橫向能量 MOSFET的實(shí)施例時(shí)，另一實(shí)施例可以是N型橫向能量MOSFET，其包括N 型溝道區(qū)、P型源極漏極區(qū)和P型延伸漂移區(qū)，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例
公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的變化與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視 后附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，包括提供半導(dǎo)體基底，具有第一層；形成延伸漂移區(qū)于部分第一層的上部區(qū)中，所述延伸漂移區(qū)具有第一導(dǎo)電類型；形成第二層于所述延伸漂移區(qū)和所述基底上方；形成第一區(qū)，設(shè)置于所述第二層中和所述延伸漂移區(qū)上方，所述第一區(qū)為所述第一導(dǎo)電類型；形成第二區(qū)，設(shè)置于所述第二層中且實(shí)質(zhì)上在平面中鄰接所述第一區(qū)，所述平面實(shí)質(zhì)上平行于所述基底的主要表面，所述第二區(qū)為第二導(dǎo)電類型；形成場(chǎng)介電層于部分第一區(qū)上方；及形成柵極介電層和柵極導(dǎo)電層，其中所述柵極介電層和所述柵極導(dǎo)電層從部分場(chǎng)介電層上方延伸至部分第二區(qū)上方。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一導(dǎo)電類型 是N型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一導(dǎo)電類型 是P型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一層是外延 成長(zhǎng)于所述基底上。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述基底、所述延 伸漂移區(qū)和所述第一區(qū)的尺寸根據(jù)縮減表面場(chǎng)設(shè)定，以形成單一縮減表面場(chǎng) 結(jié)構(gòu)。
6. —種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，包括 提供基底，具有第一層；形成延伸漂移區(qū)于部分第一層的頂部區(qū)中，所述延伸漂移區(qū)具有第一導(dǎo) 電類型；形成第二層于所述延伸漂移區(qū)和所述基底上方；于所述第二層中形成第一區(qū)，所述第一區(qū)大體上對(duì)準(zhǔn)所述延伸漂移區(qū)， 且所述第一區(qū)為第一導(dǎo)電類型；于所述第二層中形成第二區(qū)，所述第二區(qū)與所述第一區(qū)有一接面，所述第二區(qū)為第二導(dǎo)電類型；形成漏極區(qū)于所述第一區(qū)中，所述漏極區(qū)為所述第一導(dǎo)電類型； 形成源極區(qū)于所述第二區(qū)中，所述源極區(qū)為所述第一導(dǎo)電類型； 形成場(chǎng)環(huán)于所述第一區(qū)中，所述場(chǎng)環(huán)介于所述漏極區(qū)和所述第二區(qū)間， 但不實(shí)質(zhì)上鄰接兩者，所述場(chǎng)環(huán)為所述第二導(dǎo)電類型； 形成場(chǎng)介電層于部分第一區(qū)上方；及形成柵極介電層和柵極導(dǎo)電層，其中所述柵極介電層和所述柵極導(dǎo)電層 從部分場(chǎng)介電層上方延伸至部分第二區(qū)上方。
7. 如權(quán)利要求6所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其 中所述第一層是外延成長(zhǎng)于所述基底上。
8. 如權(quán)利要求6所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其 中所述第一導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型。
9. 如權(quán)利要求6所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其 中所述第一導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型。
10. 如權(quán)利要求6所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法， 其中所述基底、所述延伸漂移區(qū)和所述場(chǎng)環(huán)的尺寸根據(jù)縮減表面場(chǎng)設(shè)定，以 形成雙重縮減表面場(chǎng)結(jié)構(gòu)。
11. 一種橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，包括 提供基底，具有第一層；形成延伸漂移區(qū)于部分基底中，所述延伸漂移區(qū)具有第一導(dǎo)電類型； 形成第二層于所述延伸漂移區(qū)和所述基底上方；于所述第二層中形成第一區(qū)，所述第一區(qū)大體上對(duì)準(zhǔn)所述延伸漂移區(qū)，且所述第一區(qū)為第一導(dǎo)電類型；于所述第二層中形成第二區(qū)，所述第二區(qū)與所述第一區(qū)有接面，所述第二區(qū)為第二導(dǎo)電類型；形成漏極區(qū)于所述第一區(qū)中，所述漏極區(qū)為第一導(dǎo)電類型； 形成源極區(qū)于所述第二區(qū)中，所述源極區(qū)為第一導(dǎo)電類型； 形成多個(gè)分隔區(qū)于所述第一區(qū)中，所述多個(gè)分隔區(qū)為第二導(dǎo)電類型，如此，所述多個(gè)分隔區(qū)和所述第一區(qū)形成交替導(dǎo)電類型的區(qū)域； 形成場(chǎng)介電層于部分第一區(qū)上方；及形成柵極介電層和柵極導(dǎo)電層，其中所述柵極介電層和所述柵極導(dǎo)電層 從部分場(chǎng)介電層上方延伸至部分第二區(qū)上方。
12. 如權(quán)利要求11所述的橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的 制造方法，其中所述第一導(dǎo)電類型是P型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是 N型導(dǎo)電類型。
13. 如權(quán)利要求11所述的橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的 制造方法，其中所述第一導(dǎo)電類型是N型導(dǎo)電類型，且所述第二導(dǎo)電類型是 P型導(dǎo)電類型。
14. 如權(quán)利要求11所述的橫向擴(kuò)散超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件的制造方法，其中所述第一層是外延成長(zhǎng)于所述基底和所述延伸漂移區(qū)上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法。本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包括基底，基底中的部分頂部區(qū)域中具有埋藏層以延伸至漂移區(qū)。結(jié)構(gòu)層形成于埋藏層和基底上方，并且高壓N阱區(qū)和高壓P阱區(qū)彼此連接。場(chǎng)介電結(jié)構(gòu)位于部分的高壓N阱和P阱上方，且柵極介電結(jié)構(gòu)和柵極導(dǎo)電結(jié)構(gòu)形成于高壓N阱和高壓P阱間的溝道區(qū)上方。晶體管的源極和漏極位于高壓N阱和高壓P阱中，另外，P型場(chǎng)環(huán)形成于場(chǎng)介電下的N阱區(qū)中。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，具有位于高壓N阱中的分隔區(qū)的橫向能量超級(jí)接面金屬氧化物半導(dǎo)體元件包括延伸漂移區(qū)。本發(fā)明的半導(dǎo)體元件具有高擊穿電壓且有低導(dǎo)通電阻。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101162697SQ20071010331
公開日2008年4月16日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者柳瑞興, 蔣柏煜, 許順良, 黃宗義 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司