TW200847427A - High voltage semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents

Description

200847427 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體駿置，尤 装置以及這種高壓半導體, 、’τ、屬於—種高壓半導體 衣置之製造方法。 【先前技術】 半導體裝置可用於如電壓小於33伏 應，藉以減小電力消耗柄保電力供叙可^_的電力供 統内之半導體裝置會與其抑邊裝置，^但是個系 特的周邊裝置相連接。因此“尘、..雕斤兩毛力供應高於5伏 藉以支融外界所提供的•種可包含轉電晶體， 二’高：晶體可包含有一個金氧半導體電晶體_ 雜之轉舆錢u體相同，且 可处過-糸列製程與低壓電晶體—同形成。 如「第1圖」所示’高齡導體裝置可包含有：p養12， 係位於P型轉體基板1〇上和/或上方。進而，可於p型半導體 基板K)上和/或上方形成可曝露裝置隔離區的光罩。而後，可透 過對光罩騎曝露出的基板進行細，私形成溝槽。進而，^ 沈積-個介電層，私糕卿狀雜。最後，透過化學機械 抱光製程將介電層糾於此制巾，私軸裝置隔離層16。 而後’可於P型半導體基板10上和^/或上方堆疊氧化膜及多 6 200847427 晶賴並進行鶴化加工，藉術型半導體基板10 /或上方預定的部分形成閉極介電層μ 上表面上和 型半導體基板㈣注入Ν型低濃度雜而，谢 濃度雜質區U。而後，使介•场成N型低 之p型半導二 ^化膜’沈積於包含有間極 之支+ W基板10上和/或上方，而後對 钱，藉以於閘㈣娜介電層18兩側形成側壁間二^口 I邮成抑型減度雜質區14之P財導體基板1〇 /、入J型低濃度雜質區14之導電類型相同的高濃度雜質， 喊以形成N型〶濃赫質區24。而後，由低濃度雜質區μ 與N型高濃餘f區％組成_/没極。 然而，在迨種半導體裝置中無法向高壓N型金氧半導體電晶體 (NMOS) f疋供基體偏壓巾禮bias)。換言之，由於高壓n型金氧 半導體電晶較P纖12及p醉賴麵1G麵於p型，所 以迨種半導體裝置無法向高壓N型金氧半導體電晶體提供正向偏 壓。這樣’往往會使液晶顯示驅動積體晶片之設計變得複雜並且 使這種晶片之尺寸增大 【發明内容】 本發明之實施例係關於一種高壓半導體裝置以及這種高壓半 導體裝置之製造方法，這種高壓半導體裝置可以透過於包含有高 壓N型金氧半導體電晶體之半導體裝置中深入地形成n型阱，而 後於此N型阱内形成一個被隔離的p型阱並於此P型阱中形成高 200847427 壓N型金氧+賴電晶體，再形賴繞此解之N型牌，進而 可以提供基體偏壓。 本發明之貫施例係關於-種紐半導體裝置以及這種高壓半 導體裝置之製造方法，這種高壓半導體裝置之製造方法可以透過 於N型財形成—個被隔離的？型阱，同時以相_濃度於此^ 型牌外側形成-個？獅，軌簡化高壓半導體裝置之製造進程。 -本fx明之’、％例係關於—種㊄壓半導體裝置，這種高壓半導

體裝置可包含下列部分中的至少—個：半導體基板；第—高壓N 顧，係形成於此半導體基板上；第—高壓p麵，係形成於第 一高壓N型财；第二高㈣餅，係形成於第—高㈣型畔中 =第—高壓P型賴繞；閘極介電層及閘極，係堆疊於第一高 ^型^上；以及第—㈣高濃度雜質區，係形成於此第一高壓 :中閑極的兩側’其中，由於第—高㈣型射之一部分中 =有^高壓P親，所以第—高壓N贿上方區域 乐—向壓N型阱下方區域之濃度。 低 本毛明之貫施例係關於一種高壓半導雕# 種製诰方、、i 土千¥肢裝置之製造方法，這 形成第-〜、 個步驟：於半導體基板中 巧墼N型味；於此第一高壓n 二高㈣趾 阱内，圍繞邊沿形成第 陳料；於第—高壓N_之中央區域形成第 亚使此第一高壓Ρ型阱與第二高壓π土土 各第二莴厭Μ ^型阱相互分離；分別於 。4爾鮮—高壓？_之間形成裝置隔離層；於第 200847427 -咼壓P贿上形_齡 中閘極的兩_絲—，叹於卜祕p型解 土巧>辰度雜質區。 【實施方式】 如「第2圖」所示，本發明實施例 半導體基板110 ;第_古厭'T "^牛W衣且係包含· 内；第—m n _ 112 ’係形成於半導體基板no ㈣118 ’細成於第-高壓㈣牌112内；第 二兩壓N型阱114,係形 -升内，弟 乐一冋壓N型阱112内且盥望一古 屢P型牌118分開；間極介電居心目开2内且㈣同 繼型請之上表叫/綱極124，係堆疊於第一 η 上和^上方預定的部分，以及源極126 /汲極bO係透過Ν型雜質 於間極124的_。^成於—厂__中，且位 上方區域之濃度與其下方區域之 ^度柯。射，形成有第，p型_ 118的上耗域之濃度 低於第一高壓N型阱112下方區 卜 &域。換έ之，第一高壓n型阱112 之上方區域中被攙人了少量的Ν型雜質。 此高壓半導體裝置可進—步包含有：Ν型低濃度雜質區，係 形成於· 124下方且位於第—高壓ρ贿ιΐ8内；側壁間隔件 ⑶’係形成於閘極介電層122與閘極124兩側；第一 ν型高濃 度雜質區，係形成於間隔件128下方附近，且位Μ型低濃 度雜質區内；以及第型高濃度雜質區⑶，係'形成於第二高 壓N型阱ι14内。 200847427 可以透過裝置隔離層120使第一高壓p型拼ns與第二高塵 N型阱114相互分開。此外，此第二高壓N型阱H4外侧還形成 有裝置隔離層120，藉以使第二高壓n型阱114與其它外部裝置 分開。 第二高壓P型阱134及第三高壓N型阱116可與第一高壓N 型阱112分開。同時，可於第二高壓p型阱134與第三高壓 阱116中的至少一個内形成其它裝置。 此外，第一高壓N型阱112、第一高壓p型阱ns及第二高 壓N型阱114中的每一個都能以低濃度形成。其中，第一高壓n 型阱112之深度最大，藉以於此第一高壓N型阱112内形成第一 南壓P型阱118及第二高壓1^·型牌114。第一高壓？型解118可 形成於此第-高壓>^餅112的中央，且第二高壓_㈣何 圍繞此第-高Μ P贿118形成，藉以使此第—高壓p型牌ιΐ8 與形成於第m贿112外的其它裝置分開。這是因為，由 7第-賴N義112之濃度較低，因而無法徹底地進行橫向 :離所以於第—南壓P型解118側面形成第二高壓N型畔114， 藉以作為職向隔離的補充，並且可在提供基體偏麟減小電阻。 如「第3A圖」所示，可用光罩將磷雜質離子注入至半導體 土板110的敎區域巾，進崎過執行退火製餅半導體基板⑽ 成第N贿in。可以低濃度形成此第—高壓n型解 112 ’同時以25_KeV (千電子伏特）或更大能量級注入碟雜質 10 200847427 離子，藉以於半導體基板lw t深入地形成第—高壓N贿⑴， ==過執行挪分鐘至m分鐘的退火製程使具有相同濃度之 =不至於擴散至半導體基板⑽之表面。換言之，就第一紐 ㈣112之漠度而言，需要使形成有第—高屢p型牌⑽的上 方區域之濃度倾糊物m冑賴—融型 解112上方區域中攙入少量的n型雜質。 处曰如「第3B圖」輯’應樹紅加_千電子伏特的 ㈣級將健度__子从至轉體基板⑽巾，夢 一對第二高壓_解114，進而使這對第二高職型^14 = y以料^壓N魏112外部_將第-高壓P型牌118圍 '几弟一同壓N型陳116係形成於此第一高壓_解m外側。 同時，其它裝置可形成於第三高㈣型㈣6内，藉以_古° 壓N型牌112分開。下面’將省略對後序製程之描述。、阿 、士第)C圖」所不，可透過用光罩及退火製程將蝴雜質 ^入解導體基板110中，藉以於第一高墨N油12中央

Pll阱134。進而’可於與第一高墨N型㈣2分開的第二言承= 型味1M中形成其它裝置。下面，將省略對後序製程之描^复 中第问壓P型拼118與第二高壓？型拼134可以相同的淳声 形成。由於第-碰上方區域，即形絲_高壓S 脾118的部分巾僅攙雜有少量的㈣雜質，所以當以相同濃度注 11 200847427 入獨#，可以相同的濃度形成第一高壓P型牌118與第二高壓p 型阱134。因此，可用同一製程並以相同濃度於第一高壓n型阱 112内與第一高壓N型阱112外分別形成第一高壓p型阱ns與 第二高墨P型阱134。 ， 如「第3D圖」所示，在於半導體基板11()上和/或上方形 成氮氧化物襯墊（pad nitride oxide)後，透過光刻及姓刻製程對 f..：此氮氧化物襯墊進行型樣化加工，藉以曝露多個裝置隔離區，進 而對所曝露之區域進行蝕刻，藉以形成複數個溝槽。而後，可放 1個介電層，藉以填蓋所形成之溝槽。由於氮化膜襯墊上預留 出了隔離層之預定厚度，且透過化學機械拋光製程對裝置隔離層 進仃處理，進而形成了複數個裝置隔離層120。而後，對此氮化 溥膜襯墊進行蝕刻並移除此氮化膜襯墊。 胃、這些裝置隔離層120係形成於第一高壓p型阱118與第二高 (型解114之間，同時，這些裝置隔離層120也形成於第二高 壓N型阱114與其它外部裝置之間。 、…如帛3E圖」所示’可以按順序將氧化膜及多晶⑪膜堆疊於 =導體基板110上和/或上方，而後對此氧傾及多晶頻進行 型樣化加工’藉以於第—高壓p雜ιΐ8之預定區域上和/或上 方形成閘極介電層122與閘極124。 如「第3F圖」所示’可用光罩將低濃度離子注入至半 12 200847427 導體基板110内’藉以於第一高壓P鶴m内之閘極124之兩 側形成-對N型低濃度雜f區。其中，N型低濃度雜質區可為輕 攙雜/及極（LDD，low doped drain)區。 如「第3G圖」所示，可將一個介電層，如氮化膜，沈積於 包含有閘極124的半導體基板110之上和/或上方，而後對此介 電層進行回姓’藉以於閘極124及閘極介電層122之側面形成側 壁間隔件128。 如「弟3H圖」所示，可向形成有N型低濃度雜質區之半導 _ 〇中'主入與n型低濃度雜質區之導電類型相同的高濃度 賴，藉以於側壁間隔件128兩側之N型低濃度雜質區中形成第 ^型南濃度雜質區，並於第二高型味114中形成第二N型 辰度4貝區132。進而制㈣型低濃度雜質區與第型高 濃度雜質區所組成之源極/汲極區。 在本發明實施例之高壓半導體裝置中，可向第二高壓N型味 偏G進而可將此基體偏壓施加於第一高塵p型牌118。 第―回㈣贿114制於使第-高壓118與其它裝置， 咏q壓阱1j4及第三高壓N型阱116,相互隔離。 Μ本I月中之半導體裝置，如液晶顯示裝置，可具有以下優點。 :，在包含有高壓Ν型金氧半導體電晶體之半導體裴置中，可 透過深入地形成—_顏，而後於此__形趟隔離的ρ 13 200847427 型牌，再於此？型_形成縫N型金氧半導體電晶體，進而形 ^另们知此P型牌圍繞的N型牌，藉以施加基體偏壓。第二， 可透過於>1贿内形成—個被隔離的p贿，同時以相同濃度於 :型胖外側形成P餅，進而使製程得職化。第三，可以在低 =度二型深_所形成之!>型财提高料體裝置之穿通崩潰電 壓。最後，可以減小高濃度N型雜f區之範圍並可減小阻抗。、电 6雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 定本=明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視 本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。 "、 【圖式簡單說明】 第1圖為一個習知的高壓半導體裝置之示意圖； 第2圖為本發明實施例之高壓半導體裝置的示意圖；以及 希第Α圖至第3Η圖示出了本發明實施例中高壓半導體裝置之 製造方法。 【主要元件符號說明】 1〇 P型半導體基板 八 12 P型阱 14 ^^型低濃度雜質區 裝置隔離層 14 200847427 18 閘極介電層 20 閘極 22 侧壁間隔件 24 N型高濃度雜質區 110 半導體基板 112 第一高壓N型阱 114 第二高壓N型阱 116 第三高壓N型阱 118 第一高壓P型阱 120 裝置隔離層 122 閘極介電層 124 閘極 126 源極 128 侧壁間隔件 130 汲極 132 第二N型高濃度雜質區 134 第二高壓P型阱 15

Claims (1)

1. 200847427 、申請專利範圍： 一種高壓半導體裝置，係包含： 一半導體基板； 第-同壓N型解，係形成於該半導體基板上； 乐一南壓P型解，係形成於該第-高壓N型解中； ^個弟二高壓N贿，係、形成於該第—高壓n型 將該第一高壓P型阱圍繞； 亚 以及 間極介電層及—閘極，鱗疊於該第-高 壓P型阱上； 一第一 N型高濃度雜質區 閉極的兩側， 絲风㈣弟-喃P型解中 其中，由於姉-高_鶴巾之—部料形成有該第— 型牌’所以該第—高壓^^型解上方區域之濃三一 -高璧N型时方區域之濃度。 …ί ;该第 2. 如申請專利範圍第i項所述之高屡半導體裝置，還包含·一 一N型兩濃度雜質區，係形成於該第二高㈣型弟 3. 如^專卿請第〗項賴之高財導體裝置，射該 型局遭度雜質區係包含：源極與汲極。 ^ 《：::專利範圍第3項所述之高屋半導體裝置，還包含一ν型 5如:=質區，係形成於該閘極兩側下方之第—高壓P餅中。 壁間;Γ件利：園第1項所述之高屋半導體裝置，還包含多細 4，“成於該閘齡電層朗極的兩側。 16 200847427 6·如申明專利範圍第i項所述之高壓半導體裝置，還包含—第一 n壓p型細彡成浦半導體基板上第—高㈣雖之外侧。 7·如申請翻範圍第丨項所述之紐轉體裝置，還包含—第三 高壓N型阱，係形成於半導體基板上第一高壓N型阱之外侧。 8·如申請專纖圍第1項所述之高壓半導體裝置，還包含··一第 一面壓？餅；以及—第三高壓N型解，該第二緒！>型解及

   罘二而壓N型牌係形成於該半導體基板上第一高壓㈣牌之外 侧0 9· -種高壓轉體裝置的製造方法，係包含： 於一半導體基板中形成一第一高壓N型阱； 於该第一高壓N型阱之外部區域中形成一對第 型阱； ㈣弟-减N型_中央區域内形成—第—高壓p型 牌，且透過該等第二高壓__繞該第—高壓p型牌. 裝置：：Γ:織獅瓣—_贿之間形成一 雜質區 10·如申請專利範圍第9項所述之高壓半導 極· ΓΓ第—高壓ρ型拼上順序地形成—閘極介電層與一閘 於該第-高數麵中閘極的兩側形成一第1型高濃度 體裝置的製造方法，其 17 200847427 中形成該第一高壓n型阱，係包含··以2500千電子伏特或更 尚的能量級將磷雜質離子注入至該半導體基板中。 11. 如申轉概圍第1Q項所述之碰半導體裝置的製造方法，其 中形成該第—高壓N型拼，係包含··在注人磷雜質離子後的 、 25〇分鐘至300分鐘内進行退火處理。 12. 如申請專利麵第9項所述之高壓轉體裝置的製造方法，還 在域該第-N型高濃度雜質區同時，於該第二高壓N ί 餅中形成H型高濃度雜質區。 13. 如申請專利範圍第9 . ^之4持體裝製造方法，其 14二=濃度雜係包含：源極與汲極。 包 ====靖购曝方法，還 __ 惻分:::::==第， 15如申士主室心μ m 玉低/辰度雜質區。 恤圍第14項所述之 包含：在形成該N型低#， 版衣置的製造方法，還 極之兩側形成多個側壁間隔件。 -閘極”電層與該閘 16.如申請專利範圍第 包含：在形成該nN㈤斜導體裝置的製造方法，還 側形成—第三高壓]^型阱。 罘阿屋N型阱外 】7.=請專利第9項嘴之高財導體自 在形成該第-高射型_時，第^造方法，還 、Μ昂一鬲壓N型阱外 18 200847427 侧形成一第二高壓p型阱。 18·—種半導體裝置，係包含 一第一高壓N型阱，係形成 一宜㈣々+導體基板中； 乐1壓P型阱，係形成於 第一高壓N型阱中該第 昂 w壓N型阱中； 夕们弟一純心牌，係形成於： 一高壓P型阱的兩侧； 多個第一 該閘極的下方· 多個第 濃度雜質區中； —第二]^ 上； •垔低/辰度雜質區，係形成於第一高壓p型味中 以型高濃度雜質區，係形成於該等第一 N型低 阱中； 型南濃度雜質區，係形成於該等第二高壓N型 N型阱旁· 型阱’係形成於半導體基板中之該第一高壓 第’壓N型阱，係形成於半導體基板中之該第一高塵 N型阱旁。 19·如申請專利範 N型高濃度雜質區分別包含：源極 口罘18項所述之半導體裝置，其中該等第一 N 型低滚度雜f轉該等第- 與汲極 19 200847427 20.如申請專利範圍第18項所述之半導體裝置，還包含： 一侧壁間隔件，係形成於該閘極介電層及該閘極之兩侧； 以及 一裝置隔離層，係形成於該第一高壓P型阱與該等第二高 壓N型阱之間。

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