CN102110712A

CN102110712A - 侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管结构及制造方法

Info

Publication number: CN102110712A
Application number: CN2009102619655A
Authority: CN
Inventors: 林正基; 林镇元; 连士进; 吴锡垣
Original assignee: Macronix International Co Ltd
Current assignee: Macronix International Co Ltd
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2009-12-23
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2029-12-23
Also published as: CN102110712B

Abstract

一种具有低特性导通电阻的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管。叠层的P型顶部及N型梯度区域是为节状的圆弧，以分离晶体管的漏极及源极。

Description

侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管结构及制造方法

技术领域

本发明是有关于一种半导体，且特别是有关于一种功率金属氧化物半导体晶体管及制造方法。

背景技术

侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductor field effect transistor，MOSFET)为具有共平面的漏极与源极区域的金属氧化物半导体场效应晶体管。此种晶体管一般所知是用以支持应用，例如是电子马达的控制。典型的应用中，功率金属氧化物半导体场效应晶体管可做为开关之用，且是由栅极至源极电压所控制。栅极至源极电压可有效地开启或关闭(亦即，分别关闭或开启电源)功率金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极与源极间的连结。

当处于开启的状态时，功率金属氧化物半导体场效应晶体管的导通电阻(on-resistance)应尽量减少，以降低装置中损失的功率。导通电阻是与当电流流经装置时所转变成热能的功率成比例。当装置的导通电阻越大时，装置的效能越差。因此，制作时都希望能尽量使导通电阻越小越好。

当处于关闭的状态时，装置应具有支持高电压的能力(例如是最大电压值的80％，或是当最大电压值为700V时至少560V)而不致于崩溃。不论装置所承受的压力为何，侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的崩溃电压应维持相同。已知的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的一特性导通电阻(specific on-resistance)约为115Ω-mm²。

因此，当维持崩溃电压高于700V时，侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管需具有特定的导通电阻，且此特性导通电阻需小于100Ω-mm²。

发明内容

在一实施例中，本发明是根据所述需要提出根据一种半导体结构，包括由第一型材料所形成的一基板和配置于基板中的一环状高压第二型阱。一第一型顶部区域可配置于第二型阱的第一区(ex：漏极)块中，而一第二型梯度区域是配置于第一型顶部区域上。

在另一实施例中，半导体结构是具有环状的上视图，且是环绕一中心。此结构具有第一区块(ex：漏极)及第二区块(ex：源极)。第一区块包括多个分离的第一片状物，且第一片状物是由第一组圆弧所定义。第二区块包括多个分离的第二片状物，且第二片状物是由第二组圆弧所定义。且一或多个第一区块的片状物是与一或多个第二区块的片状物交错配置。

根据本发明一实施例，第一型是为P型，第二型是为N型，而环状高压第二型阱是为N型阱。实施例中可包括第一P型阱及第二P型阱，其中第一P型阱是为环状且配置于N型阱的外部表面，第二P型阱是为环状且配置于基板中，并位于N型阱的外部并邻近于N型阱之处。

根据本发明还提供一种半导体结构的制造方法，包括步骤如下：提供一基板，基板包括一第一型材料；接着，布植多个第二型原子于基板的一环状部分，以形成一高压第二型阱；确认该高压第二型阱的一表面的一漏极块的一环状部分；接着，由布植多个第一型原子进入漏极块的环状部分，以形成一第一型顶部；然后，由布植多个第二型原子进入第一型顶部，以形成一第二型梯度。

当装置或方法已经或将以文法上通畅的方式而叙述，可了解的是，除非特别注明，权利要求范围的手段或步骤并非用以于任何方面限缩本发明。于司法上的均等物的原理之下，权利要求范围应与其意义及均等物的全部范围一致。

此处叙述或提及的任一特征或多个特征的结合是被包括于本发明的专利范围中。由内容、说明书及所属领域中具有通常知识者的知识可轻易知道，此结合中的特征并非彼此不一致。此外，此处的叙述或提及的任何特征或特征的结合可以具体地被排除于本发明的任一实施例之外。为了总结本发明，本发明的特定方面、优点及新颖的特征是被叙述或提及。当然，可了解的是本发明的特定的实施方式并非一定会包括所有的方面、优点或特征。根据以下详细的叙述及权利要求范围中当可了解本发明的其它的优点及方面。

附图说明

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下，其中：

图1A绘示已知侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管；

图1B是绘示图1A的已知侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管沿着1B-1B’线的剖面图；

图2A是为依照本发明而形成的一种侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的上视图；

图2B是为沿着图2A的根据一实施例的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的2B-2B’线的剖面图；

图2C是为沿着图2A的根据一实施例的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的2C-2C’线的剖面图；

图3A绘示形成于P型基板中的深N型阱的剖面图；

图3B绘示形成于图3A的结构中的第一及第二P型阱的剖面图；

图3C绘示形成于图3B的结构的第一区中的P型顶部及N型梯度扩散，第一区是根据图2A及图2B定义；

图3D1绘示当于图3C(第一区)及图3B(第二区)的结构上形成场氧化层之后的第一区的剖面图；

图3D2绘示当于图3C(第一区)及第3B图(第二区)的结构上形成场氧化层之后的第二区的剖面图；

图3E1绘示当于图3D1及图3D2的结构上形成栅极之后的第一区的剖面图；

图3E2绘示当于图3D1及图3D2的结构上形成栅极之后的第二区的剖面图；

图3F1绘示当于图3E1及图3E2的栅极的内面及外面形成间距物结构之后的第一区的剖面图；

图3F2绘示当于图3E1及图3E2的栅极的内面及外面形成间距物结构之后的第二区的剖面图；

图3G1绘示当于图3F1及图3F2的结构上进行N+型布植之后的第一区的剖面图；

图3G2绘示当于图3F1及图3F2的结构上进行N+型布植之后的第二区的剖面图；

图3H1绘示当于图3G1及图3G2的结构上进行P+型布植之后的第一区的剖面图；

图3H2绘示当于图3G1及图3G2的结构上进行P+型布植之后的第二区的剖面图；

图3J1绘示当于图3H1及图3H2的结构上覆盖层间介电层之后的第一区的剖面图；

图3J2绘示当于图3H1及图3H2的结构上覆盖层间介电层之后的第二区的剖面图；

图3K1绘示当于图3J1及图3J2的结构上覆盖第一金属层之后的第一区的剖面图；

图3K2绘示当于图3J1及图3J2的结构上覆盖第一金属层之后的第二区的剖面图；

图3L1绘示当于图3K1及图3K2的结构上覆盖金属层间介电层之后的第一区的剖面图；

图3L2绘示当于图3K1及图3K2的结构上覆盖金属层间介电层之后的第二区的剖面图；

图3M1绘示当于图3L1及图3L2的结构上覆盖第二金属层之后的第一区的剖面图；

图3M2绘示当于图3L1及图3L2的结构上覆盖第二金属层之后的第二区的剖面图；

图3N1绘示当于图3M1及图3M2的结构上覆盖保护层之后的第一区的剖面图；

图3N2绘示当于图3M1及图3M2的结构上覆盖保护层之后的第二区的剖面图；

图4绘示依据本发明实施例的一种侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法的流程图；

图5绘示根据本发明的一实施例的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管与已知的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的崩溃电压比较图；

图6绘示根据本发明的一实施例的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管与已知的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极-源极特性比较图；

图7绘示已知侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的压力效应；以及

图8绘示根据本发明的一实施例的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的压力效应。

具体实施方式

以下参照所附附图叙述本发明的实施例。所附的附图应视为部分实施方式的比例，然而在其它实施例方式可为不同。在某些方面，附图或叙述中相似或相同的标号是用以标示相同、相似或可模拟的零件及/或元件。但在其它实施方式中，同样的用法可代表不同的意义。根据某些实施方式，方向性的用词，例如是顶、底、左、右、上、下、之上、上面、之下、下面、后及前，应被视为字面上的意义。但在其它实施方式中，同样的用法可代表不同的意义。本发明可与不同的集成电路制造以及已知技术中的其它技术所结合，且此处仅提供用以了解本发明所需的通常实施的程序步骤。本发明可应用于一般的半导体装置及程序。然而，为了说明的目的，以下叙述是关于侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)及相关的使用的制造方法。

请参照所附附图，图2A是为依照本发明一实施例而形成的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管20的上视图。晶体管20的上视图是轮状或环状(亦即圆形)，且是围绕一中心或中心点。多个轮状结构是与晶体管20具有相同的中心或中心点。此处所使用的“轮状”一词是指实质上围绕集成电路芯片的一特征的圆形、椭圆形、闭合线、环绕状或环状区域、范围、构造或结构，且与此特征具有相同的中心或中心点(轮状区域所侧向环绕的特征可与轮状区域接触或分离)。上视图中所绘示的结构包括P型阱(P-well，PW)25、P+-大块区(P+bulk region)30、一隔绝结构(如隔离、绝缘)35、一源极区40、一栅极45、漏极区侧边的一P型顶部边缘(P-topedge to drain side region)60、一漏极区65及一接垫区(PAD area)70，亦包括多个P型顶部/N型坡度区域(P-top/N-grade regions)50及多个高压N型阱区域(high-voltage N-well regions，HVNW)55。P型顶部/N型坡度区域50是形成于分离的多个第一片状物上，且所述第一片状物是形成晶体管20的第一区块。所述第一片状物包括(亦即被定义为)第一组圆弧。高压N型阱区域55是形成于分离的多个第二片状物上，且所述第二片状物是形成晶体管20的第二区块。所述第二片状物包括(亦即被定义为)第二组圆弧。第一区块的片状物是被插入(亦即，交错)第二区块的片状物中。根据一实施例，每一个圆弧对应的角度约为1-10度。附图的实施例中第一区块中的片状物以及第二区块的片状物是形成整个晶体管20(亦即，侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管)。

图2A的实施例是于图2B及图2C中详细绘示。图2B及图2C是为沿着图2A的实施例的2B-2B’线及2C-2C”线的剖面图。2B-2B’线通过晶体管20的第一区块，且2C-2C”线通过晶体管20的第二区块。晶体管20的第一区块包括P型顶部/N型坡度区域50，晶体管20的第二区块包括高压N型阱区域55。图2B和图2C可以是相同结构，除了图2B的第一区块包括P型顶部区域220及N型坡度(N-grade)区域225。此两区域220及225未出现于图2C的第二区块中。

部分的图2B及图2C是同时属于上述图2A的第一区块及第二区块。此两区块包括由第一导电型的材料所形成的基板200。此处的实施例中，第一导电型是为P型。然而，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可了解，此处所揭露的用以代表P型与N型材料及布植亦可被N型与P型材料及布植所取代。基板200可由P型材料所形成。或者，根据另一实施例，基板200可为P型外延层。

此处的基板200可能已经形成圆形的一高压N型阱(high-voltageN-well，HVNW)205。基板200是环绕一中心，且半径可约为150微米至500微米，例如是200微米。基板200的深度约为3微米至10微米，例如是7微米。

第一P型阱(PW)210可形成于高压N型阱205外部。实施例中所使用的词语“之内”、“之外”，以及“内部”与“外部”及用以描述结构的类似词语，是用以指称较靠近或远离一参考中心点。换句话说，当A与中心点的距离大于B时，即表示A在B之外，B在A之内。第二P型阱215可形成于基板200的外部且邻近于高压N型阱205。根据一实施例，第一P型阱210可为环状，其内径可约为100微米至300微米，例如是150微米。第一P型阱210的外径可约为125微米至400微米，例如是175微米。同样地，第二P型阱215可为环状，其内径可约为150微米至500微米，例如是200微米。

如图2B所示，晶体管20的第一区块中可包括P型顶部区域220及N型坡度(N-grade)区域225。应注意的是，图2C中的晶体管20的第二区块不包括P型顶部区域220及N型坡度区域225。P型顶部区域220是为节状圆环(articulated annual ring)，且配置于高压N型阱205的表面(在第一区域)。P型顶部区域220的内径约为50微米至100微米，例如是60微米。P型顶部区域220的外径约为80微米至150微米，例如是110微米。P型顶部区域220的深度约为0.5微米至3微米，例如是1.5微米。N型坡度区域225是配置于P型顶部区域220中，且其深度约为0.1微米至1微米，例如是0.3微米。

场氧化层结构(field oxide structure，FOX structure)是形成于第一区块及第二区块内，用以覆盖于高压N型阱区域205、P型顶部区域220、部分的第一P型阱210及部分的第二P型阱215。场氧化层的第一部分230的半径约为30微米至80微米，例如是40微米。此外，场氧化层的第一部分230覆盖于高压N型阱205的中央部分。场氧化层的第二环状部分231覆盖于P型顶部区域220的上方，且场氧化层的边缘是延伸于P型顶部区域220的内部及外部。场氧化层的第二部分231是配置于第一P型阱210之内。一漏极区域包括第一环状N+型区域245。漏极区域是配置于高压N型阱205的表面，且位于场氧化层的第一部份230及第二部分231之间。一源极区域，是包括邻接一第一P+型区域255的第二环状N+型区域250。原极区域是配置于第一P型阱210的表面的一内部。场氧化层的第三部分232是覆盖于第一P型阱210的外部中不被第一P+型区域255所占据的部分，第三部分232亦覆盖部份的高压N型阱205及部分的第二P型阱215。场氧化层的第四部分(未绘示于图2B及图2C中)是覆盖于部分的第二P型阱215之上。环状的P+大块区(P+bulk region)包括第二P+型区260，且大块区是配置于第二P型阱215的表面，并介于位场氧化层的第三部分232及第四部分之间。

环状的栅极235是形成于第一区块及第二区块，且例如是包括一导电材料。导电材料可为多硅晶及/或钨硅化物，而栅极235具有一内径约为80微米至300微米，例如是130微米，且其外径约为110微米至390微米，例如是165微米。栅极235覆盖于第二场氧化层部分231的外部、部分的高压N型阱205及第一P型阱210的内部。间距物(spacer)例如是以四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane，TEOS)形成，其厚度约与栅极235的厚度相同，且间距物的宽度约为0.1微米至0.4微米，例如是0.2微米。间距物是邻近于栅极235的内部及外部边界。层间介电层(interlayerdielectric，ILD)265覆盖于上述的结构，且接点是形成于层间介电层265上。为环形的第一金属层(M1)是覆盖于层间介电层265。第一金属层的第一部分270是与第一N+型区域245接触(例如是通过层间介电层265的接触开口而与漏极接触)。第一金属层的第二部分271是与第二N+型区域250及第一P+型区域255接触(例如是通过层间介电层265的两个接触开口而与源极接触)。第一金属层的大块区域272是与第二P+型区域260接触(例如是通过层间介电层265的接触开口而与P+大块区域接触)。金属层间介电层(intermetal dielectric，IMD)275覆盖于金属层270、271及272与部分的层间介电层265，且金属层间介电层275具有导孔(via)。为环形的第二金属层(M2)是覆盖于金属层间介电层275，第二金属层的第一部分280是通过第一导孔(未标示于图中)而与第一金属层的第一部分270接触。第二金属层的第二部分281是通过第二导孔(未标示于图中)而与第一金属层的第二部分271接触。第二金属层的第三部分282是通过第三导孔(未标示于图中)而与第一金属层的第三部分272接触。保护层(passivation layer)285覆盖于第二金属层280、281及282与部分的金属层间介电层275。

比较而言，绘示于图1A的已知侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管21是为与周围的结构围绕同一中心点的环状物。P型阱26、P+-大块区31、隔绝结构36、一源极区41、栅极46、漏极区侧边的一P型顶部边缘(P-top edge to drain side region)61、漏极区66、接垫区71可类似或模拟于图2A中所对应的结构。图2A的P型顶部/N型坡度区域50及高压N型阱区域55是被已知装置中较简单的P-顶部(P-top)51所取代。图1B是绘示图1A的已知结构沿着剖面线1B-1B’的剖面图。已知的晶体管21包括P型顶部区域220而不包括N型坡度区域。P型顶部区域220是形成位于第二场氧化层部分231之下的连续环状物。在其它方面，已知的晶体管21及根据本发明实施例的晶体管20在一或多个方面可视为可模拟或类似的。

图4绘示依据本发明实施例的一种侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法的流程图。此方法是同时参照图3A至图3N2而叙述。至于图3A及图3B的顺序，所述剖面图是绘示工艺中早期的步骤。因此，所述剖面图可被视为是沿着图2A的剖面线2B-2B’或剖面线2C-2C’而绘示的。

剖面线2B-2B’是被视为与工艺相关。因此，当应用于晶体管20的第一区块(根据工艺较后面的步骤)时，图3C、图3D1、图3E1、图3F1、图3G1、图3H1、图3J1、图3K1、图3L1、图3M1及图3N1是为沿着此剖面线(亦即，2B-2B’线)绘示工艺的中间结果。另一方面，当应用于晶体管20的第二区块(根据工艺较后面的步骤)，图3D2、图3E2、图3F2、图3G2、图3H2、图3J2、图3K2、图3L2、图3M2及图3N2是为沿着2C-2C’线绘示工艺的中间结果。

图4所绘示的方法是开始于步骤300。首先，提供由第一导电型材料所形成的基板200；此处说明的例子中的第一导电型是为P型，如步骤300所示。然而，所属技术领域中具有通常知识者当可了解，此处所揭露的用以代表P型与N型的材料及布植的词语当可被N型与P型材料的材料与布植所取代，本发明对此并不多作限制。根据一实施例，基板200可由P型材料所形成。或者，当根据另一实施例时，基板200可由P型外延层所取代。步骤305中，由绕着一中心而图案化基板200的表面的圆形部分，并布植N型掺杂物(亦即，磷或砷)的原子，以于基板200形成圆形的高压N型阱。N型掺杂物的浓度约为1011至10¹³atoms/cm³，例如是2×10¹²atoms/cm³。也可在一较高温度下(约为1000℃至1200℃，例如是1150℃)，以延伸时间(约为8小时至16小时，例如是12小时)驱入N型掺杂物至深度约为5微米至9微米，例如是7微米。图3A绘示具有深N型阱或高压N型阱205的基板200的一种剖面图。

接着请参照图3B，步骤310中，第一P型阱210及第二P型阱215可分别形成于高压N型阱205的外部，且位于基板200中位于高压N型阱205之外并邻近高压N型阱之处。根据另一种P型阱工艺，第一P型阱210可由图案化高压N型阱205的表面而被定义，且第一P型阱210是为环状。第二P型阱215可由图案化位于高压N型阱205之外的基板200表面而定义，且第二P型阱215亦为环状。由以P型掺杂物(例如硼)而进行图案化的工艺，高压N型阱205及基板200可于之后被布植。P型掺杂物的浓度约为10¹²至10¹⁴atoms/cm³，例如是10¹³atoms/cm³。在温度约为1000℃至1200℃，例如是1150℃，且时间约为2小时至8小时，例如是4小时的条件下，驱入P型阱210及215至小于高压N型阱205的深度，可形成结构。其深度约为2微米至4微米，例如是3微米。

图3B的结构的多个交互排列的第一放射区块及第二放射区块可于步骤315中定义。举例来说，第一区块可被定义为高压N型阱205的表面的多个第一片状物，且所述片状物是由第一组圆弧所定义。同样地，第二区块可被定义为高压N型阱205的表面的多个第二片状物，且所述片状物是由第二组圆弧所定义，且第二组圆弧是和第一组圆弧分离并交错排列。根据一实施例，每一个圆弧所对的角度例如是约为1°-10°。整体来说，第一区块的片状物及第二区块的片状物可覆盖高压N型阱205、第一P型阱210及第二P型阱215的整个表面。

如图3C所示，P型顶部区域220可于步骤320中形成于晶体管20的漏极块。P型顶部区域220可由图案化高压N型阱205的漏极块的表面而形成，且P型顶部区域220为节状的圆环。P型掺杂物(例如为硼)可接着被布植于漏极块中，其浓度约为10¹¹至10¹⁴atoms/cm³，例如为6×10¹²atoms/cm³，且是由例如是一场氧化形成的步骤而被驱入至预定的深度。同样地在步骤320中，N型掺杂物(例如是磷或砷)可被布植于P型顶部区域220，以形成N型梯度区域225。N型掺杂物的浓度约为10¹¹至10¹⁴atoms/cm³，例如是2×10¹²atoms/cm³，而由一场氧化形成步骤可将N型掺杂物驱入至深度约为0.1微米至1微米，例如是0.3微米，以形成N型梯度区域225。应注意的是，高压N型阱205的第二部分的表面于布植第一区块时通常是被遮住的。当布植P型顶部区域220及N型梯度区域225之后，晶体管20的第二区块是未改变且如图3B所示。

图4中所描述的剩余的布植步骤是同时应用于晶体管20的第一区块及第二区块。

根据步骤315的定义或确认(例如是决定、参考、输入、验证、选择、映像、侦测及/或修正)第一区域及第二区域的步骤。步骤315可被视为选择性且/或非字面意义的。一场氧化绝缘层是于步骤325中形成于图3B及图3C的结构的第一区块及第二区块，且场氧化绝缘层是为绕着中心部分的一同心环。后续的场氧化程序可包括根据同心环及中心部分的形式(例如为布局)而图案化、成长及蚀刻场氧化层材料。具体地来说，如图3D1及图3D2所示，场氧化层的中心(例如是第一)部分230可为圆形，覆盖于高压N型阱205的中央部分。场氧化层的第二部分231可为环状，覆于P型顶部区域220及N形梯度区域225，其内径约为40微米至90微米，例如是50微米，其外径约为90微米至300微米，例如是120微米。场氧化层的第三部分232可为环状，覆盖于第一P型阱210的外部、高压N型阱205的外部及第二P型阱215的内部。场氧化层的第三部分232的内径约为115微米至390微米，例如是165微米，且其外径约为135微米至410微米，例如是185微米。场氧化层的第四部分(未绘示于图3D1及图3D2中)可覆盖于第二P型阱215的外部之上。

步骤330中，可于由步骤325形成的部分结构上进行栅极氧化工艺，且此部分的结构不具有场氧化层覆盖于其上。根据另一例子，牺牲氧化步骤可于清洗及氧化栅极区域的步骤后进行。

环状的栅极235，例如图3E1及图3E2所示，可包括一多硅晶层及钨硅化物。栅极235可于步骤335中形成(例如为polyl结构)，以覆盖于场氧化层的第二部分231的外部及第一P型阱210的内部。栅极235的厚度可约为0.1微米至0.7微米，例如是0.3微米。在另一种例子中，可沉积多硅晶及钨硅化物层。所形成的表面是根据栅极235的预定尺寸而被图案化及蚀刻，且进行蚀刻步骤后的栅极235是被置于适当的地方。

请参照图3F1及图3F2，于步骤340中，例如是环状四乙氧基硅烷(TEOS)之间距物可于邻近(例如是于其上)栅极235的内边界及外边界之处形成。举例来说，四乙氧基硅烷层可被沉积、图案化并蚀刻，以于栅极235的第一区块及第二区块形成间距物240。

环状N+型区域245及250(图3G1及图3G2)可于步骤345中形成，包括环状N+型区域245是由图案化及曝光高压N型阱205的表面介于场氧化层(例如是N+型区域245)的第一部分230及第二部分231的环状部分而形成；而环状N+型区域250是由图案化及曝光第一P型阱210中的源极252的第一环状部分(亦即，N+型区域250)而形成。第一P型阱210是邻近于栅极235的外边界且其外径约为120微米至400微米，例如是175微米。N型掺杂物(例如是磷或砷)的原子的浓度约为10¹⁵至10¹⁶atoms/cm³，例如是5×10¹⁵atoms/cm³。N型掺杂物的原子可被布植于暴露的部分，以形成N+型区域245及250。同样地，环状的P+型区域255及260(图3H1及图3H2)可由图案化及曝光源极252的第二环状部分(亦即，P+型区域255)介于N+型区域250及场氧化层的第三部分232的内边界之处，以及图案化及曝光第二P型阱215介于场氧化层(亦即，P+型区域260)的第三部分232及第四部分(未绘示)之处，而形成P型的大块区。P型掺杂物(例如硼)是布植于暴露的部分，且P型掺杂物的浓度约为10¹⁵至10¹⁶atoms/cm³，例如是5×10¹⁵atoms/cm³。

层间介电层265(图3J1及图3J2)的厚度约为0.5微米至2微米，例如为0.7微米。步骤355中，层间介电层265可覆盖于步骤350所形成的结构。接点可形成于层间介电层265中，以接触N+型区域245及250及P+型区域255及260。举例来说，层间介电层265可由沉积一层未掺杂硅玻璃(undoped silicate glass，USG)和硼磷硅玻璃(borophosphosilicateglass，BPSG)而形成，并由图案化、曝光及蚀刻部分的层间介电层265，以形成接点。

第一金属层(M1)包括分离的第一部分270、第二部分271及第三部分272(图3K1及图3K2)。步骤360中，第一金属层可形成于层间介电层265上。第一金属层的第一部分270、第二部分271及第三部分272可由沉积一金属层(例如是铝或铝-铜合金)、图案化此金属层并进行蚀刻步骤以曝光部分的层间介电层265而形成。如实施例所示，第一金属层的第一部分270接触漏极(即环状的第一N+型区域245)；第二部分271接触源极252的N+型区域250及P+型区域255；第三部分272则接触P+大块区(即第二P+型区域260)。

接着，于步骤365中，金属层间介电层275可包括例如是等离子体增强氧化物(plasma-enhanced oxide，PEOX)和旋制氧化硅(spin-on glass，SOG)，且如图3L1及图3L2所示，金属层间介电层275可覆盖于第一金属层的第一部分270、第二部分271及第三部分272与层间介电层265的曝光部分之上。金属层间介电层275的厚度可约为0.5微米至2微米，例如是1微米。金属层间介电层275可具有多个导孔(vias)，且此处所形成的导孔是分别暴露第一金属层的第一部分270、第二部分271与第三部分272。根据另一例子，可由沉积金属层间介电层275、根据导孔的位置而图案化金属层间介电层275的表面，以及进行蚀刻步骤，以形成导孔。

步骤370中，如图3M1及图3M2所绘示的第二金属层(M2)是形成于第一部分280、第二部分281及第三部分282(分离的部分)，以覆盖于金属层间介电层275。第二金属层可通过导孔分别与第一金属层的第一部分270、第二部分271及第三部分272接触。举例来说，可由沉积一金属层例如铝或铝-铜合金层、图案化此金属层以定义第一部分280、第二部分281及第三部分282，以及进行蚀刻步骤，而形成第二金属层的第一部分280、第二部分281及第三部分282。如图3N1及图3N2所示的保护层例如包括等离子体增强氧化物(PEOX)和等离子体增强氮化硅(plasma-enhanced silicon nitride，PESiN)。保护层可使用已知方法而形成，以覆盖于第二金属层的第一部分280、第二部分281及第三部分282及部分的金属层间介电层275。

图5绘示侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的崩溃电压图。此图包括第一曲线400。第一曲线400显示如图1A、图1B所示的已知装置具有一崩溃电压约为870V。第二曲线405显示根据本发明制造的装置的崩溃电压，且此装置的崩溃电压约为880V。

已知与根据本发明的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极-源极特性是绘示于图6。第一曲线410代表已知的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的漏极-源极特性，且第一曲线410在介于20V至180V的范围内为不规则的形状。第二曲线415代表根据本发明的装置的漏极-源极特性。第二曲线415在介于20V或30V至高于600V的范围内具有相对规则及平滑的形状。换言之，第二曲线415在刚开始上升的部分具有相对一致且/或无变化的斜率(例如是斜率值相对稳定，且/或并未出现/显示较陡及较平坦的邻近部分)，接着为降低或下降的部分。此部分具有相对一致且/或无变化的斜率(例如是斜率值相对稳定，且/或并未出现/显示较陡及较平坦的邻近部分)。根据另一例子，上升与下降部分的形状可约呈线性，且其斜率约为定值。根据本发明的装置的特性导通电阻约为90.48Ω-mm²。已知装置的特性导通电阻约为115.3Ω-mm²。与已知装置的特性导通电阻相较，本发明的装置具有较佳的特性导通电阻。

图7绘示已知侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的崩溃电压的压力效应。压力效应的其中一例，是在一长时间中，如1000小时，于漏极和源极之间施以一电压为最大电压的80％。压力前曲线420显示已知装置的崩溃电压约略小于800V。施加压力之后，如压力后曲线425所示，崩溃电压减少至约大于700V。请参照图8，相较之下，根据本发明的装置到受压力的影响较低。在施加压力之前，绘示于图中的压力前曲线430显示崩溃电压约大于800V。施加压力之后，如图中的压力后曲线435所示，根据本发明的装置的崩溃电压大致上并无改变，而实质上增加约10V。

综上所述，虽然本发明已以一较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定的为准。

Claims

1.一种半导体结构，包括：

一基板，包括一第一型材料，环状的一高压第二型阱配置于该基板中；

一第一型顶部区域，配置于该高压第二型阱的一漏极块中；以及

一第二型梯度区域，配置于该第一型顶部区域上。

2.如权利要求1所述的半导体结构，其中：

该第一型为P型，且该第二型为N型；

该结构为环状，且绕着一中心；

该漏极块包括分离的多个第一片状物，且所述第一片状物由一第一组圆弧所定义；

一源极块包括分离的多个第二片状物，且所述第二片状物由一第二组圆弧所定义；以及

该漏极块之一或多个第一片状物与该源极块之一或多个第二片状物交错配置。

3.如权利要求2所述的半导体结构，还包括多个第一P型阱及多个第二P型阱，所述第一和第二P型阱为环状并配置于该N型阱的一外部的一表面，且分别位于该基板中于该N型阱之外并邻近于该N型阱之处。

4.如权利要求3所述的半导体结构，其中该P型顶部区域为环状，且被该第一P型阱所环绕，该N型梯度区域为环状，且该晶体管结构还包括：

一N型漏极，为环状并配置于该N型阱的该表面的一环状部分，并被该P型顶部区域所环绕；

一源极，包括一环状的N型内部区域及一环状P型外部区域，配置于该第一P型阱的一表面；以及

一P型大块区，为环状并配置于该第二P型阱的一表面的一部分。

5.如权利要求4所述的半导体结构，还包括一场氧化层，该场氧化层包括一第一部分、一第二部分、一第三部分及一第四部分，所述部分分别覆盖于以下四部分之上：(1)该N型阱的一中心部分、(2)介于该漏极及包括该N型梯度扩散的该第一P型阱间的一区域、(3)该第一P型阱的一环状部分、该N型阱的一环状部分及该第二P型阱，且该场氧化层的该第三部分的配置用以隔离该源极及该大块区，及(4)位于该大块区之外的该第二P型阱的一环状剩余部分。

6.如权利要求5所述的半导体结构，还包括：

一栅极，为多硅晶及硅钨化物的一环状沉积物，该栅极覆盖于该场氧化层的该第二部分的一外部及该第一P型阱的一内部；以及

多个间距物，配置于该环状沉积物之内及之外。

7.如权利要求6所述的半导体结构，还包括一层间介电层，覆盖于如权利要求3所述的结构，该层间介电层包括多个环状接触开口，所述开口暴露部分的该漏极、该源极的该内部及该外部，以及该大块区。

8.如权利要求7所述的半导体结构，还包括一第一金属层，覆盖于部分的该层间介电层，该第一金属层包括分离的一第一部分、一第二部分及一第三部分，该第一部份接触该漏极，该第二部分接触该源极的该内部及该外部，且该第三部分接触该大块区。

9.如权利要求8所述的半导体结构，还包括一金属层间介电层，覆盖于该第一金属层以及不与该第一金属层重迭的部分该层间介电层，该金属层间介电层具有多个导孔，所述导孔暴露该第一金属层的该第一部分、该第二部分及该第三部分。

10.如权利要求9所述的半导体结构，还包括：

一第二金属层，覆盖部分该金属层间介电层，该第二金属层具有分离的一第一部分、一第二部分及一第三部分，所述部分分别接触该第一金属层的该第一部分、该第一金属层的该第二部分及该第一金属层的第三部分，以及

一保护层，覆盖于该第二金属层及部分的该金属层间介电层。

11.如权利要求1所述的半导体结构，具有一特性导通电阻，该特性导通电阻为90.5Ω-mm2。

12.一种侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，包括：

提供一基板，该基板包括一第一型材料；

布植多个第二型原子于该基板的一环状部分，以形成一高压第二型阱；

确认该高压第二型阱的一表面的一漏极块的一环状部分；

由布植多个第一型原子进入该漏极块的该环状部分，以形成一第一型

顶部；以及

由布植多个第二型原子进入该第一型顶部，以形成一第二型梯度。

13.如权利要求12所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其中该第一型是为P型，且该第二型是为N型，该方法还包括布植多个P型原子分别进入一第一环及一第二环，该第一环及该第二环是配置于该N型阱之内及外部，以形成多个第一P型阱及多个第二P型阱。

14.如权利要求13所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其中：

该环状部分是为圆形部分；以及

该确认的步骤是包括定义多个第一片状物，且所述片状物是由一第一组圆弧所定义，该第一组圆弧是围绕该环状部分的一中心。

15.如权利要求14所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其中该确认的步骤还包括定义多个第二片状物，且所述片状物是由一第二组圆弧所定义，该第二组圆弧是围绕该中心，该漏极块及该源极块是交错并共同覆盖该N型阱的该表面的该环状部分。

16.如权利要求15所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，还包括：

分别应用一场氧化层的分离的一第一部分、一第二部分、一第三部分及一第四部分，以覆盖于该N型阱的一中央部分之上，以覆盖该N型阱被该第一P型阱所环绕的一环状部分，以覆盖于该第一P型阱的一环状外部、该N型阱的一环状部分，及该第二P型阱的一内部，并用以覆盖该第二P型阱的一环状部分；以及

于该基板的该表面及该N型阱中未与该场氧化层重迭的部分进行一栅极氧化工艺。

17.如权利要求16所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，还包括：

沉积一栅极于该场氧化层的该第二部分的一外部、介于该场氧化层的该第二部分及该第一P型阱间的部分该N型阱，以及该第一P型阱的一内部；以及

沉积多个间距物于该栅极的一内边缘及一外边缘。

18.如权利要求17所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其中该栅极包括一或多个多硅晶及硅钨化物，所述间距物包括一或多个间距物材料及四乙氧基硅烷，且该方法还包括藉由下列步骤形成一中间结构：

由布植多个N型原子进入介于该场氧化层的该第一部分及该第二部分的该N型阱的该表面的一环状部分，以形成一漏极；

由布植多个N型原子进入该第一P型阱介于该场氧化层的该第二部分及该第三部分的该表面的一内部，并布植多个P型原子进入该第一P型阱的该表面的一外部介于该场氧化层的该第二部分及该第三部分之间，以分别形成一源极的一内部及一外部；以及

由布植多个P型原子进入该第二P型阱的一环状部分介于该场氧化层的该第三部分及该第四部分之处，以形成一大块区。

19.如权利要求18所述的侧向功率金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，还包括：

沉积一层间介电层，该层间介电层覆盖于该第一中间结构之上；

于该层间介电层中形成一第一环状导孔、一第二环状导孔、一第三环状导孔及一第四环状导孔，以分别暴露出该漏极、该源极的该内部、该源极的该外部和该大块区；

由沉积该第一金属层的一第一部分、通过该第一导孔接触该漏极、沉积该第一金属层的一第二部分、通过该第二导孔及该第三导孔接触该源极的该内部及该外部，以及沉积该第一金属层的一第三部分、通过该第四导孔接触该大块区，藉以沉积一第一金属层，且该第一金属层覆盖该层间介电层的多个分离部分；

沉积一金属层间介电层，且该金属层间介电层覆盖于该第一金属层及部分的该层间介电层之上；

形成一第五导孔、一第六导孔及一第七导孔，以分别暴露该第一金属层的该第一部分、该第二部分及该第三部分；以及

由沉积一第二金属层以形成一第二中间结构，且该第二金属层覆盖于金属层间介电层的分离的多个部分之上，该第二金属层的一第一部份，通过该第五导孔接触该第一金属层的该第一部分，该第二金属层的一第二部分，通过该第六导孔而接触该第一金属层的该第二部分，以及该第二金属层的一第三部分，通过该第七导孔接触该第一金属层的该第三部分。