水平擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是有關(guān)于一種金氧半導(dǎo)體元件，且特別是有關(guān)于一種水平擴(kuò)散N型或P型金氧半導(dǎo)體元件。
【背景技術(shù)】
[0002]單芯片系統(tǒng)中已被大量地整合控制器、記憶體、低電壓電路元件與高電壓功率元件等裝置。例如，雙擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體(double-diffused metal oxide semiconductor:DMOS)晶體管常以低導(dǎo)通電阻(on-resistance:Ron)及高電壓操作以作為功率元件。
[0003]在設(shè)計(jì)晶體管時(shí)，具有高崩潰電壓(breakdown voltage:BV)與低導(dǎo)通電阻是主要的兩個(gè)考慮因素。然而，于超大型集成電路邏輯電路(VLSI)的技術(shù)中，高電壓橫向擴(kuò)散型金氧半導(dǎo)體(lateral double-diffused metal oxide semiconductor:LDM0S),相較于慣用的垂直擴(kuò)散型金氧半導(dǎo)體(vertical double-diffused metal oxide semiconductor:VDM0S)，其具有較高的導(dǎo)通電阻。如何降低導(dǎo)通電阻變成促進(jìn)品質(zhì)因素(figure of merit:F0M)的一個(gè)重要的因素，例如BV/Rm。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明提供一種水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體(lateral diffused n-typemetal oxide semiconductor:LDNM0S)兀件以及一種水平擴(kuò)散P型金氧半導(dǎo)體(lateraldiffused p-type metal oxide semiconductor:LDPM0S)兀件，來降低水平擴(kuò)散 N 型金氧半導(dǎo)體元件及水平擴(kuò)散P型金氧半導(dǎo)體元件的導(dǎo)通電阻。
[0005]本發(fā)明的一方面提出一種水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件，包含半導(dǎo)體基底、磊晶層(epitaxial layer:epi_layer)、圖案化的隔離層、N型雙擴(kuò)散區(qū)(N-type doublediffused drain:NDDD)、N 型濃慘雜漏極區(qū)、P 型體慘雜區(qū)(P-body diffused reg1n) >一對相鄰的N型濃摻雜源極區(qū)(N+heavily doped source reg1n)和P型濃摻雜源極區(qū)(P+heavily doped source reg1n)、第一柵極結(jié)構(gòu)以及第二柵極結(jié)構(gòu)。嘉晶層在半導(dǎo)體基底上。圖案化的隔離層設(shè)置于磊晶層上，借以定義第一主動(dòng)區(qū)、第二主動(dòng)區(qū)及通道區(qū)，其中通道區(qū)位于第一主動(dòng)區(qū)及第二主動(dòng)區(qū)之間。N型雙擴(kuò)散區(qū)設(shè)置于第一主動(dòng)區(qū)中，N型雙擴(kuò)散區(qū)的制作方式可包括離子布植(1n Implant)及嘉晶(Epitaxy)層摻雜N型雜質(zhì)。N型濃摻雜漏極區(qū)設(shè)置于N-型雙擴(kuò)散區(qū)中。P型體摻雜區(qū)設(shè)置于第二主動(dòng)區(qū)中，其中N-型雙擴(kuò)散區(qū)和P-型體摻雜區(qū)相隔第一預(yù)定距離，以露出磊晶層。一對相鄰的N型濃摻雜源極區(qū)和P型濃摻雜源極區(qū)設(shè)置于P型體摻雜區(qū)中。第一柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置于通道區(qū)上。第二柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置于第二主動(dòng)區(qū)上，其中第二柵極結(jié)構(gòu)與第一柵極結(jié)構(gòu)相隔第二預(yù)定距離。
[0006]在一或多個(gè)實(shí)施例中，第二柵極結(jié)構(gòu)具有延伸部，延伸部是自一界面朝第一柵極結(jié)構(gòu)延伸，且延伸部設(shè)置于通道區(qū)上，其中此界面位于P型體摻雜區(qū)與通道區(qū)之間。
[0007]在一或多個(gè)實(shí)施例中，延伸部的長度與第一預(yù)定距離的比例是0.13至0.52。
[0008]在一或多個(gè)實(shí)施例中，延伸部的長度與第一預(yù)定距離的比例是0.35至0.52。
[0009]在一或多個(gè)實(shí)施例中，第二特定距離是0.1口111至1(^111。
[0010]在一或多個(gè)實(shí)施例中，還包含柵極介電層設(shè)置于第一柵極結(jié)構(gòu)與通道區(qū)之間。
[0011]在一或多個(gè)實(shí)施例中，柵極介電層的厚度為12nm至lOOnm。
[0012]在一或多個(gè)實(shí)施例中，柵極介電層的材質(zhì)為二氧化硅。
[0013]在一或多個(gè)實(shí)施例中，柵極介電層設(shè)置于第二柵極結(jié)構(gòu)與第二主動(dòng)區(qū)之間。
[0014]在一或多個(gè)實(shí)施例中，第一柵極結(jié)構(gòu)的長度為Inm至lOOOnm。
[0015]本發(fā)明的另一方面提出一種水平擴(kuò)散P型金氧半導(dǎo)體元件，包含半導(dǎo)體基底、磊晶層、圖案化的隔離層、P型雙擴(kuò)散區(qū)(P-type double diffused drain:PDDD)、P型濃摻雜漏極區(qū)、N型體摻雜區(qū)(N-body diffused reg1n)、一對相鄰的P型濃摻雜源極區(qū)和N型濃摻雜源極區(qū)、第一柵極結(jié)構(gòu)及第二柵極結(jié)構(gòu)。磊晶層在半導(dǎo)體基底上。圖案化的隔離層設(shè)置于磊晶層上，借以定義第一主動(dòng)區(qū)、第二主動(dòng)區(qū)及通道區(qū)，其中通道區(qū)位于第一主動(dòng)區(qū)及第二主動(dòng)區(qū)之間。P型雙擴(kuò)散區(qū)設(shè)置于第一主動(dòng)區(qū)中，P型雙擴(kuò)散區(qū)的制作方式可包括離子布植及磊晶層摻雜P型雜質(zhì)。P型濃摻雜漏極區(qū)設(shè)置于P型雙擴(kuò)散區(qū)中。N型體摻雜區(qū)于第二主動(dòng)區(qū)中，其中P型雙擴(kuò)散區(qū)和N型體摻雜區(qū)相隔第一預(yù)定距離，以露出磊晶層。一對相鄰的P型濃摻雜源極區(qū)和N型濃摻雜源極區(qū)設(shè)置于N-型體摻雜區(qū)中。第一柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置于通道區(qū)上。第二柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置于第二主動(dòng)區(qū)上，且第二柵極結(jié)構(gòu)與第一柵極結(jié)構(gòu)相隔第二預(yù)定距離。
[0016]在一或多個(gè)實(shí)施例中，第二柵極結(jié)構(gòu)具有延伸部，延伸部是自一界面朝第一柵極結(jié)構(gòu)延伸，且延伸部設(shè)置于通道區(qū)上，其中此界面位于N型體摻雜區(qū)與通道區(qū)之間。
[0017]在一或多個(gè)實(shí)施例中，延伸部的長度與第一預(yù)定距離的比例是0.13至0.52。
[0018]在一或多個(gè)實(shí)施例中，延伸部的長度與第一預(yù)定距離的比例是0.35至0.52。
[0019]在一或多個(gè)實(shí)施例中，第二特定距離是0.1口111至1(^111。
[0020]在一或多個(gè)實(shí)施例中，還包含柵極介電層設(shè)置于第一柵極結(jié)構(gòu)與通道區(qū)之間。
[0021]在一或多個(gè)實(shí)施例中，柵極介電層的厚度為12nm至100nm。
[0022]在一或多個(gè)實(shí)施例中，柵極介電層的材質(zhì)為二氧化硅。
[0023]在一或多個(gè)實(shí)施例中，柵極介電層設(shè)置于第二柵極結(jié)構(gòu)與第二主動(dòng)區(qū)之間。
[0024]在一或多個(gè)實(shí)施例中，第一柵極結(jié)構(gòu)的長度為Inm至lOOOnm。
[0025]根據(jù)上述，與已知技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有明顯的優(yōu)點(diǎn)以及有益的效果。通過前述的技術(shù)措施，本發(fā)明可制作相當(dāng)?shù)募夹g(shù)流程且具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明的元件可以通過第一柵極結(jié)構(gòu)電性連接到一輸入電壓來達(dá)到降低導(dǎo)通電阻。再者，水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件及水平擴(kuò)散P型金氧半導(dǎo)體元件的品質(zhì)因素也可以被增益。
【附圖說明】
[0026]圖1是繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件的示意圖；以及
[0027]圖2是繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種水平擴(kuò)散P型金氧半導(dǎo)體元件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]以下將以附圖及詳細(xì)說明清楚說明本發(fā)明的精神，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在了解本發(fā)明的較佳實(shí)施例后，當(dāng)可由本發(fā)明所教示的技術(shù)，加以改變及修飾，其并不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
[0029]參照圖1，圖1是繪示根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件的示意圖。在圖1中，一種水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件10包括半導(dǎo)體基底100，例如P型硅基底，其上有磊晶層110。磊晶層110包括高電壓N型井(high voltage N-well:HVNW)區(qū)120，被高電壓P型井(high voltage P-well HVPff)區(qū)130環(huán)繞。高電壓P型井區(qū)130的表面包括P型濃擴(kuò)散區(qū)140，其中P型濃擴(kuò)散區(qū)140被施加基底電壓Vsubl。
[0030]圖案化的隔離區(qū)150a、150b及150c設(shè)置于嘉晶層110上,借以定義第一主動(dòng)區(qū)0D1、第二主動(dòng)區(qū)0D2以及通道區(qū)CR，其中通道區(qū)CR位于第一主動(dòng)區(qū)ODl及第二主動(dòng)區(qū)0D2之間。在一些實(shí)施例中，圖案化的隔離區(qū)150a、150b及150c的材質(zhì)是場氧化物(fieldoxide:F0X)。N型雙擴(kuò)散區(qū)160設(shè)置于第一主動(dòng)區(qū)ODl中。在一例子中，N型雙擴(kuò)散區(qū)160的制作方式包括離子布植及磊晶層110摻雜N型雜質(zhì)。N型濃摻雜漏極區(qū)162設(shè)置于N型雙擴(kuò)散區(qū)160中，其中N型濃摻雜漏極區(qū)162被施加漏極電壓Vdi。P型體摻雜區(qū)170設(shè)置于第二主動(dòng)區(qū)0D2中，其中N型雙擴(kuò)散區(qū)160和P型體摻雜區(qū)170相隔第一預(yù)定距離R1，借以露出半導(dǎo)體基底100。一對相鄰的N型濃摻雜源極區(qū)172和P型濃摻雜源極區(qū)174設(shè)置于P型體摻雜區(qū)170中，其中此對相鄰的N型濃摻雜源極區(qū)172和P型濃摻雜源極區(qū)174被施加電壓Vsbi (源極到基體電壓)。第一柵極結(jié)構(gòu)180設(shè)置于通道區(qū)CR上，以及第二柵極結(jié)構(gòu)190設(shè)置于第二主動(dòng)區(qū)0D2上，其中第二柵極結(jié)構(gòu)190與第一柵極結(jié)構(gòu)180相距第二預(yù)定距離R2。在一些實(shí)施例中，第二預(yù)定距離R2的范圍實(shí)質(zhì)上為0.Ιμπι至ΙΟμπι。在其他實(shí)施例中，第一柵極結(jié)構(gòu)180的長度實(shí)質(zhì)上為Inm至lOOOnm。
[0031]根據(jù)一些實(shí)施例，一直提供輸入電壓V11予第一柵極結(jié)構(gòu)180，但是當(dāng)需要的時(shí)候才提供柵極電壓Vei予第二柵極結(jié)構(gòu)190以導(dǎo)通被定義的通道區(qū)CR。選擇地，輸入電壓V11由漏極電極或單一電極所提供。詳細(xì)而言，水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件10可以作為開關(guān)。例如，第二柵極結(jié)構(gòu)190具有自一界面朝第一柵極結(jié)構(gòu)180延伸且設(shè)置在通道區(qū)CR上的延伸部192，其中此界面位于P型體摻雜區(qū)170及通道區(qū)CR之間。當(dāng)輸入電壓V11 —直導(dǎo)通(ON)且柵極電壓Vei切斷(0FF)，由于位于通道區(qū)CR上的延伸部192沒有導(dǎo)通，所以通道區(qū)CR就不會(huì)被導(dǎo)通。然而，位于通道區(qū)CR上的第一柵極結(jié)構(gòu)180是一直導(dǎo)通的。因此，水平擴(kuò)散N型金氧半導(dǎo)體元件10的導(dǎo)通電阻(RJ就會(huì)降低。
[0032]在一些實(shí)