專利名稱：高壓晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于ー種晶體管的制造方法，且特別是有關(guān)于ー種高壓晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體科技的發(fā)展，發(fā)展出ー種高壓晶體管。高壓晶體管是在基板上形成摻 雜離子的深阱，晶體管則設(shè)置于此深阱內(nèi)，以創(chuàng)造出較高的參考耐壓(又稱為崩潰電壓或擊穿電壓)。在許多應(yīng)用上，設(shè)計(jì)者必須透過各種エ藝手段來増加高壓晶體管的參考耐壓。然而，要増加高壓晶體管的參考耐壓是一件相當(dāng)不容易的事情。往往在各種因素下，高壓晶體管的襯底電流(Isub)及特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)無法獲得穩(wěn)定的結(jié)果。此外，高壓晶體管亦經(jīng)常遭遇到克爾克效應(yīng)(Kirk’ s effect)的問題?？藸柨诵?yīng)是指將晶體管的漏極電流加以遞增時，遮斷頻率將會遞減。其由于注入多量的載子，漏極、源極接合的空乏層寬度將變狹，而產(chǎn)生虛假的源極寬度増大。上述的各種現(xiàn)象為目前高壓晶體管技術(shù)上遭遇到的重大瓶頸，因此如何研發(fā)出新技術(shù)來改善上述各種現(xiàn)象，實(shí)為目前半導(dǎo)體業(yè)界研究發(fā)展的一重要目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是有關(guān)于ー種高壓晶體管的制造方法，其透過注入P型雜質(zhì)(P-typeimplant)于P型講(P-Well)或注入N型雜質(zhì)(N-type implant)于N型講(N-Well)的步驟的設(shè)計(jì)，使得注入結(jié)果可以保持穩(wěn)定。進(jìn)ー步可改善襯底電流(Isub)及特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)的不穩(wěn)定現(xiàn)象,并改善了克爾克效應(yīng)(Kirk’ s effect)。此外,更透過共享掩模的設(shè)計(jì)，大幅減少了制造成本。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種高壓晶體管的制造方法。高壓晶體管的制造方法包括以下步驟。提供ー襯底。提供一 P型外延層(P-type epitaxiallayer,P-epi layer)于該襯底上。形成一 N型阱于P型外延層內(nèi)。形成一 P型阱于P型外延層內(nèi)。形成多個場氧化層(Field oxide layer,FOX layer)于P型外延層之上。形成ー柵極氧化層(Gateoxide layer,GOX layer)于此些場氧化層之間。注入P型雜質(zhì)于P型講中，以調(diào)整高壓晶體管的電性功能。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種高壓晶體管的制造方法。高壓晶體管的制造方法包括以下步驟。提供一村底。提供一 P型外延層(P^pi layer)于襯底上。形成一 N型阱于P型外延層內(nèi)。形成一 P型阱于P型外延層內(nèi)。形成多個場氧化層(FOX layer)于P型外延層之上。形成ー柵極氧化層(GOX layer)于此些場氧化層之間。注入N型雜質(zhì)(N-type implant)于N型講中，以調(diào)整高壓晶體管的電性功能。為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉各種實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下


圖IA 圖IB繪示第一實(shí)施例的N型高壓晶體管的制造方法的流程圖。圖2A 圖2C繪示圖IA 圖IB的各個步驟的示意圖。圖3繪示第一實(shí)施例的N型高壓晶體管的特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)曲線圖。圖4A 圖4B繪示第二實(shí)施例的P型高壓晶體管的制造方法的流程圖。
圖5A 圖5C繪示圖4A 圖4B的各個步驟的示意圖。圖6繪示第二實(shí)施例的P型高壓晶體管的特定導(dǎo)通電阻曲線圖。主要元件符號說明SlOl S114、S201 S214 :流程步驟100P、200P :高壓晶體管110、210:襯底120N、220N N 型埋藏層(NBL)130P、230P :P 型底層(P-CO layer)140P、240P P 型外延層(P-epi layer)150N、250N N 型阱(N-Well)150P、250P P 型阱(P-Well)160F、260F :場氧化層(FOX layer)160G、260G :柵極氧化層(GOX layer)160P、260P :P 型場層(P-field layer)170P、270P :P 型雜質(zhì)(P-type implant)181N :第一 N 型慘雜區(qū)(N+region)182N :第二 N 型摻雜區(qū)(N+region)181P :第一 P 型慘雜區(qū)(P+region)190D、290D :漏極電極(Drain electrode)190G、290G :柵極電極(Gate electrode)190S、290S :源極電極(Source electrode)283N :第三 N 型摻雜區(qū)(N+region)282P :第二 P 型摻雜區(qū)(P+region)283P :第三 P 型摻雜區(qū)(P+region)NEW1、NEW2、0LD1、0LD2 :特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)曲線
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例將被說明并顯示于附圖中，其實(shí)例應(yīng)被解釋成配合某些實(shí)施例調(diào)整，而在關(guān)于每個實(shí)例的其它實(shí)施例中并非是如此。在某些實(shí)施樣態(tài)中，在附圖中與說明書中所使用的類似或相同的參考數(shù)字標(biāo)號表示相同、類似或相似的元件及/或元件，而依據(jù)其它實(shí)施例的相同的用法應(yīng)不是如此。依據(jù)某些實(shí)施例，方向用語(例如，上、下、左、右、上升、下降、在上方、在上面、在下方、在下面、在后面與在前面)的使用應(yīng)被照字面解釋，而于其它實(shí)施例的相同用法應(yīng)不是如此。本發(fā)明可能配合各種集成電路制造及其它技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，而為了需要提供對本發(fā)明的理解，于此只有包含部份的エ藝步驟。本發(fā)明一般具有在半導(dǎo)體裝置與エ藝的領(lǐng)域的適用性。然而，為了說明的目的，下述說明是關(guān)于高壓晶體管的制造方法。此外，實(shí)施例僅用以作為范例說明，并不會限縮本發(fā)明欲保護(hù)的范圍。再者，實(shí)施例中的圖式是省略不必要的元件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。以下實(shí)施例透過注入P型雜質(zhì)(P-type implant)于P型講(P_well)或注入N型雜質(zhì)(N-type implant)于N型講(Niell)的步驟的設(shè)計(jì),使得注入結(jié)果可以保持穩(wěn)定。進(jìn)ー步可改善襯底電流(Isub)及特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)的不穩(wěn)定現(xiàn)象,并改善了克爾克效應(yīng)(Kirk’s effect) 0此外，更透過共享掩模的設(shè)計(jì)，大幅減少了制造成本。其中，第一實(shí)施例是以N型高壓晶體管采用注入P型雜質(zhì)于P型阱的設(shè)計(jì)為例作說明；第二實(shí)施例則以P型高壓晶體管采用注入P型雜質(zhì)于P型阱的設(shè)計(jì)為例作說明。然而，第一實(shí)施例及第ニ實(shí)施例亦可改采用注入N型雜質(zhì)于N型阱的設(shè)計(jì)。第一實(shí)施例請參照圖IA 圖IB及圖2A 圖2C，圖IA 圖IB繪示第一實(shí)施例的N型高壓晶體管IOON的制造方法的流程圖，圖2A 圖2C繪示圖IA 圖IB的各個步驟的示意圖。首先，在步驟SlOl中，如圖2A所示，提供ー襯底110，襯底110例如是(但不局限干)P型襯底。接著，在步驟S102中，如圖2A所示，形成一 N型埋藏層(N-buriedlayer，NBL) 120N于襯底110的表面。N型埋藏層120N設(shè)置的位置視下述步驟所欲形成的P型阱150P而定，一般而言，N型埋藏層120N設(shè)置的范圍將會超過P型阱150P預(yù)設(shè)的位置的范圍。N型埋藏層120N可以提供P型講150P與下述的P型外延層(P-type epitaxial layer, P_epilayer) 140P之間具有良好的絕緣特性。在一實(shí)施例中，形成N型埋藏層120N的步驟亦可省略，或以其它エ藝取代。然后，在步驟S103中，如圖2A所示，形成一 P型底層(P-CO layer) 130P于襯底110的表面及N型埋藏層(NBL) 120N之上。在一實(shí)施例中，形成P型底層130P的步驟亦可省略，或以其它エ藝取代。接著，在步驟S104中，如圖2A所示,提供一 P型外延層(P_epilayer) 140P于襯底110 上。然后，在步驟S105中，如圖2A所示，形成一 N型阱(N_well) 150N于P型外延層(P-epi layer) 140P內(nèi)。此步驟是透過特定掩模進(jìn)行曝光顯影エ藝后,形成一圖案化光刻膠層，并進(jìn)行離子注入エ藝，而形成N型阱150N。接著，在步驟S106中，如圖2A所示，形成一 P型阱(P_well)150P于P型外延層(P-epi layer) 140P內(nèi)。此步驟是透過特定掩模進(jìn)行曝光顯影エ藝后,形成一圖案化光刻膠層，并進(jìn)行離子注入エ藝，而形成P型阱150P。
如圖2A所示，N型埋藏層(NBL) 120N設(shè)置于P型阱(P_well) 150P的下方，以提供P型阱150P良好的絕緣特性。接著，在步驟S107中，如圖2B所示，形成多個P型場層(P-field layer) 160P。此些P型場層160P是形成于下述場氧化層(FOX layer) 160F預(yù)定形成的位置上。在ー實(shí)施例中，形成P型場層160P的步驟亦可以省略或以其它エ藝取代。
然后，在步驟S108中，如圖2B所示，形成多個場氧化層(FOX layer) 160F于P型外延層(P-epi layer) 140P之上。在此步驟中，是以熱エ藝來形成場氧化層160F。接著，在步驟S109中，如圖2B所示，形成ー柵極氧化層(GOX layer) 160G于此些場氧化層(FOX layer) 160F之間。在此步驟中，是以熱エ藝來形成場氧化層160G。在ー實(shí)施例中，柵極氧化層160G可以僅形成于此些場氧化層160F之間；在ー實(shí)施例中，柵極氧化層160G可整面形成于上述各層結(jié)構(gòu)之上。然后，在步驟SllO中，如圖2B 圖2C所示，注入P型雜質(zhì)(P-typeimplant) 170P于P型阱(P-well) 150P中，以調(diào)整高壓晶體管100N的電性功能。此步驟是透過特定掩模進(jìn)行曝光顯影エ藝后，形成一圖案化光刻膠層，再進(jìn)行注入P型雜質(zhì)170P的エ藝。在ー實(shí)施例中，注入P型雜質(zhì)170P于P型阱150P的步驟SllO與形成P型阱150P的步驟S106可采用同一掩模。如此ー來，不必額外増加昂貴的掩模費(fèi)用，將大幅降低制造成本。此外，注入P 型雜質(zhì)(P-type implant) 170P 于 P 型講(Piell) 150P 的步驟 SllO 是執(zhí)行于形成此些場氧化層(FOX layer)160F的步驟S108及形成此些柵極氧化層(G0Xlayer)160G的步驟S109之后。如此ー來，可以避免形成此些場氧化層160F的步驟S108及形成此些柵極氧化層160G的步驟S109所進(jìn)行的熱エ藝影響P型雜質(zhì)170P注入的結(jié)果。在一實(shí)施例中，此步驟亦可改采用注入N型雜質(zhì)(N-type implant)(未繪示)于N型阱(Niell) 150N的方式，來調(diào)整高壓晶體管100N的電性功能。接著，在步驟Slll中，如圖2C所示，形成一第一 N型摻雜區(qū)(N+region) 181N于N型阱(N-well)150N 內(nèi)。然后，在步驟S112中，如圖2C所示，形成一第二 N型摻雜區(qū)(N+region) 182N于P型阱(P-well) 150P 內(nèi)。接著，在步驟S113中，如圖2C所示，形成一第一 P型摻雜區(qū)(P+region) 181P于P型阱(P-well) 150N內(nèi)，第二 N型摻雜區(qū)182N位于第一 N型摻雜區(qū)181N及第一 P型摻雜區(qū)181P之間。然后，在步驟S114中，如圖2C所示,形成ー柵極電極(Gate electrode) 190G、一源極電極(Source electrode) 190S 及一漏極電極(Drain electrode) 190D。柵極電極 190G位于源極電極190S及漏極電極190D之間。源極電極190S電性連接第二 N型摻雜區(qū)182N及第一 P型摻雜區(qū)181P，漏極電極190D電性連接第一 N型摻雜區(qū)181N。如此ー來，即完成本實(shí)施例的N型高壓晶體管100N。本實(shí)施例的N型高壓晶體管100N將注入P型雜質(zhì)(P-type implant) 170P于P型阱(P-well) 150P的步驟SllO安排于形成此些場氧化層(FOX layer) 160F的步驟S108及形成此些柵極氧化層(GOX layer) 160G的步驟S109之后，使得P型雜質(zhì)170P的注入結(jié)果可以保持穩(wěn)定。請參照圖3，其繪示第一實(shí)施例的N型高壓晶體管100N的特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)曲線圖。從圖3的左側(cè)可以看出本實(shí)施例的特定導(dǎo)通電阻曲線NEWl相較于已知特定導(dǎo)通電阻曲線OLDl在襯底電流(Isub)及特定導(dǎo)通電阻的不穩(wěn)定現(xiàn)象獲得改善。從圖3的右側(cè)可以看出本實(shí)施例的特定導(dǎo)通電阻曲線NEWl相較于已知特定導(dǎo)通電阻曲線OLDl在克爾克效應(yīng)(Kirk’s effect)的現(xiàn)象也獲得了改善。此夕卜，由于注入P型雜質(zhì)(P-type implant) 170P于P型講(P-well) 150P的步驟SllO與形成P型阱150P的步驟S106采用同一掩模，所以不必額外増加昂貴的掩模費(fèi)用，大幅降低了制造成本第二實(shí)施例請參照圖4A 圖4B及圖5A 圖5C，圖4A 圖4B繪示第二實(shí)施例的P型高壓晶體管200P的制造方法的流程圖，圖5A 圖5C繪示圖4A 圖4B的各個步驟的示意圖。本實(shí)施例的P型高壓晶體管200P的制造方法與第一實(shí)施例的N型高壓晶體管100N的制造方法相似之處不再重復(fù)敘述。首先，在步驟S201 S209執(zhí)行之后，如圖5A 圖5B所示，形成了襯底210、N型埋藏層(NBL) 220N、P 型底層(P-CO layer) 230P、P 型外延層(Pipi layer) 240P、P 型阱(P-well) 250P、N 型講(N-well) 250N、P 型場層 260P (P-field layer)、場氧化層(F0Xlayer) 260F、柵極氧化層(GOX layer) 260G 等元件。然后，在步驟S210中，如圖5B所示，注入P型雜質(zhì)(P-type implant) 270P于P型阱(P-well) 250P中，以調(diào)整高壓晶體管200P的電性功能。此步驟是透過特定掩模進(jìn)行曝光顯影エ藝后，形成一圖案化光刻膠層，再進(jìn)行注入P型雜質(zhì)270P的エ藝。在一實(shí)施例中，注入P型雜質(zhì)270P于P型阱250P的步驟S210與形成P型阱250P的步驟S206可采用同一掩模。如此ー來，不必額外増加昂貴的掩模費(fèi)用，將大幅降低制造成本。此外，注入P 型雜質(zhì)(P-type implant) 270P 于 P 型阱(P-well) 250P 的步驟 S210是執(zhí)行于形成此些場氧化層(FOX layer)260F的步驟S208及形成此些柵極氧化層(G0Xlayer) 260G的步驟S209之后。如此ー來，可以避免形成此些場氧化層260F的步驟S208及形成此些柵極氧化層260G的步驟S209所進(jìn)行的熱エ藝影響P型雜質(zhì)270P注入的結(jié)果。在一實(shí)施例中，此步驟亦可改采用注入N型雜質(zhì)(N-type implant)(未繪示)于N型阱(N-well) 250N的方式，來調(diào)整高壓晶體管200P的電性功能。接著，在步驟S211中，如圖5C所示，形成一第二 P型摻雜區(qū)(P+region) 282P于P型阱(P-well) 250P 內(nèi)。然后，在步驟S212中，如圖5C所示，形成一第三P型摻雜區(qū)(P+region) 283P于N型阱(N-well) 250N 內(nèi)。接著，在步驟S213中，如圖5C所示，形成一第三N型摻雜區(qū)(N+region) 283N于N型阱(N-well) 250N內(nèi)，第三P型摻雜區(qū)280P位于該第二 P型摻雜區(qū)282P及該第三N型摻雜區(qū)283N之間。然后，在步驟S214中，如圖5C所示，形成ー柵極電極(Gate electrode) 290G、一源極電極(Source electrode) 290S 及一漏極電極(Drain electrode) 290D。柵極電極290G位于源極電極290S及漏極電極290D之間。源極電極290S電性連接第三N型摻雜區(qū)(N+region) 283N及第三P型摻雜區(qū)283P，漏極電極290D電性連接第三N型摻雜區(qū)283N。如此ー來，即完成本實(shí)施例的P型高壓晶體管200P。本實(shí)施例的P型高壓晶體管200P將注入P型雜質(zhì)(P-type implant) 270P于P型阱(P-well) 250P的步驟S210安排于形成此些場氧化層(FOX layer)260F的步驟S208及形成此些柵極氧化層(GOX layer) 260G的步驟S209之后,使得P型雜質(zhì)(P-type implant) 270P的注入結(jié)果可以保持穩(wěn)定。請參照圖6，其繪示第二實(shí)施例的P型高壓晶體管200P的特定導(dǎo)通電阻(Ronsp)曲線圖。從圖6的左側(cè)可以看出本實(shí)施例的特定導(dǎo)通電阻曲線NEW2相較于已知特定導(dǎo)通電阻曲線0LD2在襯底電流(Isub)及特定導(dǎo)通電阻的不穩(wěn)定現(xiàn)象獲得改善。
此外，由于注入P型雜質(zhì)(P-type implant) 270P于P型講(P-well) 250P的步驟S210與形成P型阱250P的步驟S206采用同一掩模，所以不必額外増加昂貴的掩模費(fèi)用，大幅降低了制造成本。綜上所述，雖然本發(fā)明已以各種實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。 本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求范圍所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種高壓晶體管的制造方法，包括 提供一襯底； 提供一P 型外延層(P-type epitaxial layer, P_epi layer)于該襯底上； 形成一 N型阱(N-Well)于該P(yáng)型外延層內(nèi)； 形成一 P型阱(P-Well)于該P(yáng)型外延層內(nèi)； 形成多個場氧化層(Field oxide layer, FOX layer)于該P(yáng)型外延層之上； 形成ー柵極氧化層(Gate oxide layer, GOX layer)于該多個場氧化層之間； 注入P型雜質(zhì)(P-type implant)于該P(yáng)型阱中，以調(diào)整該高壓晶體管的電性功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，其中該注入P型雜質(zhì)于該P(yáng)型阱的步驟是執(zhí)行于形成該多個場氧化層的步驟之后。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，其中該注入P型雜質(zhì)于該P(yáng)型阱的步驟是執(zhí)行于形成該柵極氧化層的步驟之后。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，其中注入P型雜質(zhì)于該P(yáng)型阱的步驟與形成該P(yáng)型阱的步驟采用同一掩模。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，在提供該P(yáng)型外延層的步驟之前，該制造方法更包括 形成一 N型埋藏層(N-buried layer, NBL)于該襯底的表面,該N型埋藏層位于該P(yáng)型阱預(yù)設(shè)的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高壓晶體管的制造方法，其中在形成該N型埋藏層的步驟之后，該制造方法更包括 形成一 P型底層(P-CO layer)于該襯底的表面及該N型埋藏層之上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，其中形成該多個場氧化層的步驟前，該制造方法更包括 形成多個P型場層(P-field layer)于該多個場氧化層預(yù)定形成的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，更包括 形成一第一 N型摻雜區(qū)(N+region)于該N型講內(nèi)； 形成一第二N型摻雜區(qū)于該P(yáng)型阱內(nèi)；以及 形成一第一 P型摻雜區(qū)(P+region)于該P(yáng)型阱內(nèi)，該第二 N型摻雜區(qū)位于該第一 N型摻雜區(qū)及該第一 P型摻雜區(qū)之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高壓晶體管的制造方法，更包括 形成一第二 P型摻雜區(qū)于該P(yáng)型阱內(nèi)； 形成一第三P型摻雜區(qū)于該N型阱內(nèi)；以及 形成一第三N型摻雜區(qū)于該N型阱內(nèi)，該第三P型摻雜區(qū)位于該第二 P型摻雜區(qū)及該第三N型摻雜區(qū)之間。
10.一種高壓晶體管的制造方法，包括 提供一襯底； 提供一 P型外延層(P-epi layer)于該襯底上； 形成一 N型阱(N-Well)于該P(yáng)型外延層內(nèi)； 形成一 P型阱(P-Well)于該P(yáng)型外延層內(nèi)；形成多個場氧化層(FOX layer)于該P(yáng)型外延層之上；形成ー柵極氧化層(GOX layer)于該多個場氧化層之間； 注入N型雜質(zhì)(N-type implant)于該N型講中，以調(diào)整該高壓晶體管的電性功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓晶體管的制造方法。高壓晶體管的制造方法包括以下步驟。提供一襯底。提供一P型外延層(P-type epitaxial layer，P-epilayer)于該襯底上。形成一N型阱(N-Well)于P型外延層內(nèi)。形成一P型阱(P-Well)于P型外延層內(nèi)。形成多個場氧化層(FOX layer)于P型外延層之上。形成一柵極氧化層(GOX layer)于此些場氧化層之間。注入P型雜質(zhì)(P-type implant)于P型阱中或注入N型雜質(zhì)(N-type implant)于N型阱中，以調(diào)整高壓晶體管的電性功能。
文檔編號H01L21/336GK102651318SQ20111004323
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月23日
發(fā)明者徐志嘉, 金宥憲, 黃胤富 申請人:旺宏電子股份有限公司