專利名稱：金屬氧化半導(dǎo)體元件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種金屬氧化半導(dǎo)體晶體管，且特別是有關(guān)于一種低導(dǎo)通電阻的金屬氧化半導(dǎo)體晶體管。
背景技術(shù)：
近年來，橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管晶體管(aka LDM0S)廣泛地應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路的高電壓操作。為了提高元件的操作電壓，已經(jīng)改善雙降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體(aka RESURFLDM0S)元件使擊穿電壓提高以與高電壓半導(dǎo)體元件整合。然而，雙降低表面的設(shè)計亦同時造成擊穿電壓與導(dǎo)通電阻的折衷(trade-off)。圖1繪示傳統(tǒng)的雙降低表面電場N型信道橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管10。雙降低表面電場N型通道橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管10有一 P型襯底11、一高電壓N型阱12、一 N型阱121、一 N+源極區(qū)域122、一 P型襯底123、一 N+漏極區(qū)域124、一 P+接觸區(qū)域125、一 P型阱13、一 P+區(qū)域131、隔離區(qū)域14、柵極電極15及一 P型頂層16。由于P型頂層16布植于高電壓N型阱12的上部中，因此于P型頂層16及高電壓 N型阱12的接口有額外的耗損發(fā)生。結(jié)果，雙降低表面電場N型通道橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管10的擊穿電壓因而增加。然而，另一方面，缺點為元件對應(yīng)地誘導(dǎo)導(dǎo)通電阻增加。因為由于布植P型頂層16，高電壓N型阱12的上部的摻雜濃度下降。不止雙降低表面電場N型通道橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管10，連傳統(tǒng)的多重降低表面設(shè)計亦有上述缺點ο因此，申請人欲改善現(xiàn)有技術(shù)所面對的情形。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于現(xiàn)有技術(shù)，雖然通過布植P型頂層于傳統(tǒng)的雙或多重降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體用以提供高擊穿電壓來于高電壓下操作，但P型頂層亦造成降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體的導(dǎo)通電阻升高。因此，本發(fā)明提供的降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管不止具有高擊穿電壓，亦維持低導(dǎo)通電阻。本發(fā)明提供的金屬氧化半導(dǎo)體同時具有兩種特性，高擊穿電壓與低導(dǎo)通電阻。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提出一種金屬氧化半導(dǎo)體元件。金屬氧化半導(dǎo)體元件包括一漂移區(qū)域、二隔離區(qū)域、一第一摻雜型層、一第二摻雜型層。二隔離區(qū)域形成于漂移區(qū)域上。一第一摻雜型層設(shè)置于二隔離區(qū)域之間。一第二摻雜型層設(shè)置于第一摻雜型層之下。較佳地，第一摻雜型層是摻雜一第一型雜質(zhì)，而第二摻雜型層是摻雜一第二型雜質(zhì)。且金屬氧化半導(dǎo)體元件更包括一柵極、一漏極區(qū)域及一源極區(qū)域。漏極區(qū)域摻雜第二型雜質(zhì)，源極區(qū)域摻雜第二型雜質(zhì)。較佳地，第一型雜質(zhì)是一 P型雜質(zhì)，第二型雜質(zhì)是一 N型雜質(zhì)。較佳地，漂移區(qū)域為摻雜第二型雜質(zhì)的一高電壓阱，且源極區(qū)域與漏極區(qū)域位于高電壓阱中。
較佳地，第一型雜質(zhì)是一 N型雜質(zhì)，第二型雜質(zhì)是一 P型雜質(zhì)。較佳地，金屬氧化半導(dǎo)體元件更包括一襯底摻雜P型雜質(zhì)。一 N型內(nèi)埋層 (N-buried layer)設(shè)置于高電壓阱與襯底之間。較佳地，金屬氧化半導(dǎo)體元件是通過選自由一絕緣體上硅 (silicon-on-insulator, SOI)工藝、一 N 型外延(N-印itaxy，N-EPI)工藝、一 P 型外延 (P-印itaxy，P-EPI)工藝及一無外延(non-印itaxy，non-EPI)工藝所組成的一群組的其中之一工藝所形成。較佳地，金屬氧化半導(dǎo)體元件更包括一氧化定義(Oxide Definition, 0D)區(qū)域，隔開二隔離區(qū)域，其中第一摻雜型層被設(shè)置于氧化定義區(qū)域。較佳地，二隔離區(qū)域是通過選自由一硅的局部氧化(local oxidation ofsilicon, L0C0S)工藝、一淺槽隔離(shallow trench isolation, STI)工藝及一深槽隔離(de印trench isolation, DTI)工藝所組成的一群組的其中之一工藝所形成。較佳地，第一摻雜型層與第二摻雜型層是通過二隔離區(qū)域自我對齊。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出一種形成金屬氧化半導(dǎo)體元件的方法。方法包括的步驟提供一漂移區(qū)域；形成二隔離區(qū)域于漂移區(qū)域上；以及形成一第二摻雜型層于該第一摻雜型層之下。較佳地，第一摻雜型層是摻雜一第一型雜質(zhì)，而第二摻雜型層是輕摻雜一第二型雜質(zhì)。且方法更包括提供一柵極、一漏極區(qū)域及一源極區(qū)域。漏極區(qū)域摻雜第二型雜質(zhì)， 源極區(qū)域摻雜第二型雜質(zhì)。較佳地，第一型雜質(zhì)是一 P型雜質(zhì)，而第二型雜質(zhì)是一 N型雜質(zhì)。較佳地，漂移區(qū)域為摻雜第二型雜質(zhì)的一高電壓阱，且源極區(qū)域與漏極區(qū)域被形成于高電壓阱中。較佳地，第一型雜質(zhì)是一 N型雜質(zhì)，而第二型雜質(zhì)是一 P型雜質(zhì)。較佳地，方法更包括提供一襯底摻雜P型雜質(zhì)；以及提供一 N型內(nèi)埋層，設(shè)置于高電壓阱與襯底之間。較佳地，金屬氧化半導(dǎo)體元件是通過選自由一絕緣體上硅 (silicon-on-insulator, S0I)工藝、一 N 型外延(N-印itaxy，N-EPI)工藝、一 P 型外延 (P-印itaxy，P-EPI)工藝及一無外延(non-印itaxy，non-EPI)工藝所組成的一群組的其中之一工藝所形成。較佳地，方法更包括提供一氧化定義區(qū)域，隔開二隔離區(qū)域，其中第一摻雜型層被設(shè)置于氧化定義區(qū)域。較佳地，二隔離區(qū)域是通過選自由一硅的局部氧化(local oxidation ofsilicon, L0C0S)工藝、一淺槽隔離(shallow trench isolation, STI)工藝及一深槽隔離(de印trench isolation, DTI)工藝所組成的一群組的其中之一工藝所形成。較佳地，該第一摻雜型層與該第二摻雜型層是通過該二隔離區(qū)域自我對齊。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提出一種金屬氧化半導(dǎo)體元件。金屬氧化半導(dǎo)體元件，包括二隔離區(qū)域、一第一摻雜型層、一第二摻雜型層。第一摻雜型層設(shè)置于二隔離區(qū)域之間。 以及第二摻雜型層設(shè)置于第一摻雜型層之下。為了對本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實施例，并配合所附圖式，作詳細說明如下


圖1繪示現(xiàn)有技術(shù)的剖面圖。圖2繪示依照本發(fā)明第一實施例的剖面圖。圖3繪示依照本發(fā)明第二實施例的剖面圖。圖4繪示依照本發(fā)明另一實施例的剖面圖。圖5繪示依照本發(fā)明另一實施例的剖面圖。圖6繪示依照本發(fā)明一實施例具有多環(huán)的雙降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體的設(shè)計下的剖面圖。圖7繪示依照本發(fā)明另一實施例具有多環(huán)的雙降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體的設(shè)計下的剖面圖。圖8繪示依照本發(fā)明再一實施例具有多環(huán)的雙降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體的設(shè)計下的剖面圖。圖9繪示依照本發(fā)明另一實施例具有多環(huán)的雙降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體的設(shè)計下的剖面圖。主要元件符號說明10 橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管11:P 型襯底12、22:高電壓N型阱13、23:P 型阱14、24、241 隔離區(qū)域15、25 柵極電極16、26J61 :P 型頂層20 橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體21 襯底27、271、272 :N型輕摻雜區(qū)域28,281 氧化定義區(qū)域121、221:N 型阱122、222 :N+源極區(qū)域123、223:P 型襯底124、224 =N+ 漏極區(qū)域125、225 :P+接觸區(qū)域131、231:P+區(qū)域2 :前 N 型阱227 :P型內(nèi)埋層
具體實施例方式本發(fā)明將參照以下的實施例更具體地說明。本文以下提出的本發(fā)明的較佳實施例，僅用以說明及作為例子，并非用以徹底的揭露或是限縮揭露范圍。請參照圖2，其是一 N型通道橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管的剖面圖，用以繪示根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的低導(dǎo)通電阻雙降低表面電場金屬氧化半導(dǎo)體晶體管。如圖2所示，橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體20有一襯底21、一高電壓N型阱22、一 N型阱221、一 N+源極區(qū)域222、一 P型襯底223、一 N+漏極區(qū)域224、一 P+接觸區(qū)域225、一 P型阱23、一 P+區(qū)域231、隔離區(qū)域24、一柵極電極25、一柵極氧化層251、一 P型頂層沈及一 N型輕摻雜區(qū)域27。高電壓N型阱22及P型阱23形成于襯底21的上部中。其中較佳地，襯底21是 P型襯底或P型外延，且高電壓N型阱22作為橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體20的漂移區(qū)域。 P型襯底223包括P+接觸區(qū)域225與N+源極區(qū)域224，且N型阱221包括N+漏極區(qū)域 222。P型襯底223與N型阱221形成于高電壓N型阱22中。隔離區(qū)域M，較佳為場氧化物(fieldoxides，F(xiàn)OX)，通過硅的局部氧化(Local Oxidation of Silicon，LOCOS)工藝、淺槽隔離(Shallow Trench Isolation, STI)工藝或深槽隔離(Deep Trenchlsolation, DTI) 工藝形成于高電壓N型阱22的上部。氧化定義(Oxide Definition, 0D)區(qū)域觀被配置于二隔離區(qū)域M之間，且包括一 P型頂層26及N型輕摻雜區(qū)域27。因為P型頂層沈的摻雜型態(tài)相異于高電壓N型阱 22，所以可形成漂移區(qū)域(高電壓N型阱22)中載子漂移的阻礙，因而接近P型頂層沈的電阻增加。所以，P型頂層26先布植于氧化定義區(qū)域觀，氧化定義區(qū)域觀沒有載子通過。 此外，N型輕摻雜區(qū)域27布植于P型頂層沈下方，以補償高電壓N型阱22中因P型頂層 26減少的濃度。P型頂層沈與N型輕摻雜區(qū)域27是通過二隔離區(qū)域M自我對齊。在如此的結(jié)構(gòu)中，可發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的N型通道橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體20的導(dǎo)通電阻(Rdson)大幅改善，如表1所示。
權(quán)利要求
1.一種金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括一漂移區(qū)域；二隔離區(qū)域，形成于該漂移區(qū)域上；一第一摻雜型層，設(shè)置于該二隔離區(qū)域之間；以及一第二摻雜型層，設(shè)置于該第一摻雜型層之下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該第一摻雜型層是摻雜一第一型雜質(zhì)，而該第二摻雜型層是摻雜一第二型雜質(zhì)，且該金屬氧化半導(dǎo)體元件更包括一柵極、一漏極區(qū)域及一源極區(qū)域，該漏極區(qū)域摻雜該第二型雜質(zhì)，該源極區(qū)域摻雜該第二型雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該第一型雜質(zhì)是一P型雜質(zhì)，該第二型雜質(zhì)是一 N型雜質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該漂移區(qū)域為摻雜該第二型雜質(zhì)的一高電壓阱，且該源極區(qū)域與該漏極區(qū)域位于該高電壓阱中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該第一型雜質(zhì)是一N型雜質(zhì)，該第二型雜質(zhì)是一 P型雜質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，更包括一襯底，摻雜該P型雜質(zhì)；以及一 N型內(nèi)埋層(N-buried layer)，設(shè)置于該高電壓阱與該襯底之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該金屬氧化半導(dǎo)體元件是通過選自由一絕緣體上硅(silicon-on-insulator，SOI)工藝、一 N型外延(N-印itaxy， N-EPI)工藝、一 P 型外延(P-印itaxy，P-EPI)工藝及一無外延(non-印itaxy，non-EPI)工藝所組成的一群組的其中之一工藝所形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，更包括一氧化定義 (Oxide Definition,0D)區(qū)域，隔開該二隔離區(qū)域，其中該第一摻雜型層被設(shè)置于該氧化定義區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該二隔離區(qū)域是通過選自由一硅的局部氧化(local oxidation of silicon, LOCOS)工藝、一淺槽隔離(shallow trench isolation, STI)工藝及一深槽隔離(de印trench isolation, DTI)工藝所組成的一群組的其中之一工藝所形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化半導(dǎo)體元件，其特征在于，該第一摻雜型層與該第二摻雜型層是通過該二隔離區(qū)域自我對齊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬氧化半導(dǎo)體元件及其形成方法，該金屬氧化半導(dǎo)體元件是一種金屬氧化半導(dǎo)體晶體管，特別是關(guān)于低導(dǎo)通電阻降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管。低導(dǎo)通電阻降低表面電場橫向擴散金屬氧化半導(dǎo)體晶體管包括一漂移區(qū)域、二隔離區(qū)域、一第一摻雜型層、一第二摻雜型層。二隔離區(qū)域形成于漂移區(qū)域上。第一摻雜型層設(shè)置于二隔離區(qū)域之間。第二摻雜型層設(shè)置于第一摻雜型層之下。
文檔編號H01L21/762GK102569382SQ20101058681
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者吳錫垣, 朱建文, 陳永初 申請人:旺宏電子股份有限公司