TW201310650A - 用於高電壓金屬氧化物半導體裝置之多井汲極工程 - Google Patents

用於高電壓金屬氧化物半導體裝置之多井汲極工程 Download PDF

Info

Publication number
TW201310650A
TW201310650A TW101126863A TW101126863A TW201310650A TW 201310650 A TW201310650 A TW 201310650A TW 101126863 A TW101126863 A TW 101126863A TW 101126863 A TW101126863 A TW 101126863A TW 201310650 A TW201310650 A TW 201310650A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
doped
region
well
substrate
heavily doped
Prior art date
Application number
TW101126863A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI615973B (zh
Inventor
Gregory Dix
Leighton E Mckeen
Ian Livingston
Roger Melcher
Rohan Braithwaite
Original Assignee
Microchip Tech Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Microchip Tech Inc filed Critical Microchip Tech Inc
Publication of TW201310650A publication Critical patent/TW201310650A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI615973B publication Critical patent/TWI615973B/zh

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/0852Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate of DMOS transistors
    • H01L29/0873Drain regions
    • H01L29/0878Impurity concentration or distribution
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66659Lateral single gate silicon transistors with asymmetry in the channel direction, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66674DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/66681Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7801DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
    • H01L29/7816Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/783Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate comprising a gate to body connection, i.e. bulk dynamic threshold voltage MOSFET
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/7833Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's
    • H01L29/7835Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate with lightly doped drain or source extension, e.g. LDD MOSFET's; DDD MOSFET's with asymmetrical source and drain regions, e.g. lateral high-voltage MISFETs with drain offset region, extended drain MISFETs
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54426Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54453Marks applied to semiconductor devices or parts for use prior to dicing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42312Gate electrodes for field effect devices
    • H01L29/42316Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors
    • H01L29/4232Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate
    • H01L29/42364Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity
    • H01L29/42368Gate electrodes for field effect devices for field-effect transistors with insulated gate characterised by the insulating layer, e.g. thickness or uniformity the thickness being non-uniform
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

藉由首先將一矽基板蝕刻有用於將未來製程遮罩與其對準之一對準目標而在該基板中形成具有一不同摻雜位準之至少一個N井植入。此對準目標係在任何主動裝置區域外部。藉由結合該基板使用具有一不同摻雜位準之至少一個N井植入,可形成一金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)之漂移區域中之一漸變接面且可藉此實現一虛擬Ldd結構。

Description

用於高電壓金屬氧化物半導體裝置之多井汲極工程
本發明係關於高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)裝置之製作,且更特定而言,係關於HV MOS裝置中之多井汲極之製作。
本申請案主張對2011年7月25日提出申請之Greg Dix、Leighton E.McKeen、Ian Livingston、Roger Melcher及Rohan Braithwaite的標題為「Multiple Well Drain Engineering for HV MOS Devices」之共同擁有美國臨時專利申請案第61/511,195號之優先權,該申請案藉此出於所有目的以引用方式併入本文中。
高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)裝置通常使用井植入以形成汲極及漂移結構。熱載子碰撞電離限制此等裝置之電壓範圍,且典型的經輕摻雜汲極(Ldd)植入在汲極工程中沒有用,此乃因汲極在場氧化物下方。典型的先前技術自對準井結構在矽(Si)基板表面中之井邊緣處形成不期望之梯級(高度之改變)且造成連續井植入之對準問題。
參考圖1,其繪示用以在一p基板中形成一n井植入之先前技術製程步驟之示意性正視圖。圖1(a)表示由一氮化物層106遮蔽之一P基板102中之n井植入104之一示意性正視圖。圖1(b)表示生長於n井植入104上方之一氧化物層108然後將氮化物層106自其剝離。圖1(c)表示在將氧化物層108蝕刻掉之後P基板102中之N井植入104a。氧化物生長消耗 一定量的氧化物層108從而致使N井植入104之頂部部分之某一部分經移除,藉此產生形成於N井邊緣110處之梯級。此等n井邊緣110(梯級)用於後續遮罩對準目的。
因此,需要將汲極工程併入於多晶矽閘極及或場氧化物下面之漂移區中以獲得一更強健HV MOS裝置之能力。經不同摻雜井植入之使用促進汲極工程。
根據一實施例,一種用於製作一高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置之方法可包括以下步驟:藉由在一P基板(202)之一表面上及該P基板(202)之主動裝置區域外部蝕刻一對準目標(220)而在該P基板(202)上形成一零層(222);藉由植入在該P基板(202)之一部分中形成一經輕摻雜N井(204a);藉由植入在該經輕摻雜N井(204a)之一部分中形成一經摻雜N井(204b);在該P基板(202)之某些部分上方形成場氧化物(214);在該經輕摻雜N井(204a)之一部分及該P基板(202)之一部分上方形成一閘極氧化物(216);在該閘極氧化物(216)上方形成一多晶矽閘極(218);及藉由植入在該經摻雜N井(204b)之一部分中形成一經重摻雜N+區(204c)且在該P基板(202)之另一部分中形成另一經重摻雜N+區(212)。
根據該方法之又一實施例,該等形成步驟可包括使用與該對準目標(220)對準之遮罩。根據該方法之又一實施例,可形成至該經重摻雜N+區(204c)之一汲極連接,可形成至該多晶矽閘極(218)之一閘極連接,且可形成至該另一經重 摻雜N+區(212)之一源極連接。根據該方法之又一實施例,可形成複數個HV MOSFET裝置。根據該方法之又一實施例,該經輕摻雜N井(204a)及該經摻雜N井(204b)可形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。根據該方法之又一實施例,可使用調整該等經輕摻雜及摻雜N井(204a及204b)之長度之步驟以減小該MOSFET裝置之高場效應。根據該方法之又一實施例,可使用調整該等經輕摻雜及經摻雜N井(204a及204b)之長度之步驟以減小該MOSFET裝置之接通電阻。
根據另一實施例,一高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置可包括:一零層(222),其在一P基板(202)上,該P基板(202)具有在其一表面上及該P基板(202)之主動裝置區域外部之一經蝕刻對準目標;一經輕摻雜N井(204a),其植入於該P基板之一部分中;一經摻雜N井(204b),其植入於該經輕摻雜N井(204a)之一部分中;一經重摻雜N+區(204c),其植入於該經摻雜N井(204b)之一部分中;另一經重摻雜N+區(212),其植入於該P基板(202)之另一部分中;場氧化物(214),其毗鄰於該經重摻雜N+區(204c)及該另一經重摻雜N+區(212)形成;一閘極氧化物(216),其在該經輕摻雜N井(204a)之一部分上方且毗鄰於該另一經重摻雜N+區(212)形成;及一多晶矽閘極(218),其形成於該閘極氧化物(216)上方。
根據又一實施例,該對準目標(220)可用於對準該經輕摻雜N井(204a)、該經摻雜N井(204b)、該經重摻雜N+區 (204c)、該另一經重摻雜N+區(212)、該場氧化物(214)、該閘極氧化物(216)及該多晶矽閘極(218)之植入。根據又一實施例,可形成至該經重摻雜N+區(204c)之一汲極連接,可形成至該多晶矽閘極(218)之一閘極連接,且可形成至該另一經重摻雜N+區(212)之一源極連接。根據又一實施例,可形成複數個高電壓金屬氧化物半導體場效應電晶體裝置。根據又一實施例,該經輕摻雜N井(204a)及該經摻雜N井(204b)可形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。根據又一實施例,該等經輕摻雜N井(204a)及經摻雜N井(204b)之長度可經調整以減小該MOSFET裝置之高場效應。根據又一實施例,該經輕摻雜N井(204a)及該經摻雜N井(204b)之長度可經調整以減小該MOSFET裝置之接通電阻。
根據本發明之再一實施例,一種用於製作一高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置之方法可包括以下步驟:藉由在一經輕摻雜N-基板(402)之一表面上及該經輕摻雜N-基板(402)之主動裝置區域外部蝕刻一對準目標(420)而在該經輕摻雜N-基板(402)上形成一零層(422);藉由植入在該經輕摻雜N-基板(402)之一部分中形成一N井(404a),其中該N井(404a)可比該經輕摻雜N-基板(402)更重地摻雜;在該經輕摻雜N-基板(402)之某些部分上方形成場氧化物(414);在該經輕摻雜N-基板(402)之部分上方形成一閘極氧化物(416);在該閘極氧化物(416)上方形成一多晶矽閘極(418);藉由植入在該經輕摻雜N-基板 (402)之一部分中形成一P型區(424);藉由植入在該N井(404a)之一部分中形成一經重摻雜N+區(404b)且在該P型區(424)之一部分中形成另一經重摻雜N+區(412);及藉由植入在該P型區(424)之一部分中形成一經重摻雜P+區(426)。
根據該方法之又一實施例,該等形成步驟可包括使用與該對準目標(420)對準之遮罩。根據該方法之又一實施例,可形成至該經重摻雜N+區(404b)之一汲極連接,可形成至該多晶矽閘極(418)之一閘極連接,且可形成至該另一經重摻雜N+區(412)之一源極連接。根據該方法之又一實施例,可形成複數個HV MOSFET裝置。根據該方法之又一實施例,該N井(404a)及該經輕摻雜N-基板(402)可形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。根據該方法之又一實施例,可使用調整該N井(404a)之一長度之步驟以減小該MOSFET裝置之高場效應。根據該方法之又一實施例,可使用調整該N井(404a)之一長度之步驟以減小該MOSFET裝置之接通電阻。
根據尚一實施例,一高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置可包括:一零層(422),其在一經輕摻雜N-基板(402)上,該經輕摻雜N-基板具有在該經輕摻雜N-基板(402)之一表面上及該經輕摻雜N-基板(402)之主動裝置區域外部之一經蝕刻對準目標(420);一N井(404a),其植入於該經輕摻雜N-基板(402)之一部分中,其中該N井(404a)可比該經輕摻雜N-基板(402)更重地摻雜;一P型區(424),其植入於該經輕摻雜N-基板(402)之一 部分中;一經重摻雜N+區(404b),其植入於該N井(404a)之一部分中;另一經重摻雜N+區(412),其植入於該P型區(424)之一部分中;一經重摻雜P+區(426),其植入於該P型區(424)之一部分中;場氧化物(414),其毗鄰於該經重摻雜N+區(404b)及該經重摻雜P+區(426);一閘極氧化物(416),其形成於該經輕摻雜N-基板(402)及該P型區(424)之部分上方;及一多晶矽閘極(418),其形成於該閘極氧化物(416)上方。
根據又一實施例,其中該對準目標可用於對準該N井(404a)、該P型區(424)、該經重摻雜N+區(404b)、該另一經重摻雜N+區(412)、該經重摻雜P+區(426)、該等場氧化物(414)、該閘極氧化物(416)及該多晶矽閘極(418)之植入。根據又一實施例,可形成至該經重摻雜P+區(404b)之一汲極連接,可形成至該多晶矽閘極(418)之一閘極連接,且可形成至該另一經重摻雜P+區(412)之一源極連接。根據又一實施例,可形成複數個高電壓金屬氧化物半導體場效應電晶體裝置。根據又一實施例,該N井(404a)及該經輕摻雜N-基板(402)可形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。根據又一實施例,該N井(404a)之一長度可經調整以減小該MOSFET裝置之高場效應。根據又一實施例,該N井(404a)之一長度可經調整以減小該MOSFET裝置之接通電阻。根據又一實施例,該另一經重摻雜N+區(412)與該經重摻雜P+區(426)可毗連在一起且該經重摻雜P+區(426)可連接至該源極連接。根據又一實施例,該另 一經重摻雜N+區(412)與該經重摻雜P+區(426)可間隔開,且該經重摻雜P+區(426)可連接至一電壓以用於調整該P型區(424)之一電壓電位。
結合附圖參考下文闡述可更完全理解本發明。
儘管易於對本發明作出各種修改及替代形式,但已在圖式中展示並在本文中詳細闡述其特定實例性實施例。然而,應瞭解,本文對特定實例性實施例之闡述並非意欲將本發明限定於本文所揭示之特定形式,而是相反,本發明欲涵蓋由隨附申請專利範圍所定義之所有修改及等效形式。
藉由使用經不同摻雜井植入,可在場氧化物下方形成一漸變N井接面。藉由以下方式在一P基板中形成多N井植入或在一經輕摻雜N-基板中形成一單N井植入:首先將該矽基板蝕刻有用於將未來製程遮罩與其對準之一對準目標。該對準目標係在任何主動裝置區域外部。藉由使用不同摻雜位準之N井植入,可形成一金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)之漂移區域中之一漸變接面且可藉此實現一虛擬Ldd結構。藉由細微調諧較重及較輕摻雜之N井植入之長度,可顯著減小高場效應,而且減小HV MOS FET裝置之接通電阻。
現在參考圖式,圖中對一特定實例性實施例之細節進行示意性圖解說明。圖式中之相同元件將由相同編號表示,且相似元件將由帶有一不同小寫字母後綴之相同編號表 示。
參考圖2及圖2A,其繪示根據本發明之一特定實例性實施例用於在一P基板中形成多N井植入之製程製作步驟之示意性正視圖。圖2(a)中展示藉由將矽P基板202蝕刻有用於將未來遮罩與其對準之一對準目標220而形成一「零」層222。對準目標220係在任何主動裝置區域外部。此後如下文中更全面闡述可執行多個植入。藉由使用不同摻雜位準之多井植入,可形成一金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)之漂移區域中之一漸變接面且可藉此實現一虛擬Ldd結構。
圖2(b)中展示透過熟習積體電路半導體製作者習知之方法(例如,植入及驅動(熱))形成一經輕摻雜N-井204a。圖2(c)中展示透過習知方法(例如,植入及驅動(熱))形成一第二較重摻雜之N井204b。圖2(d)中展示透過習知方法生長(形成)場氧化物214a、214b及214c。圖2(e)中展示透過習知方法生長(形成)一閘極氧化物216。圖2(f)中展示透過習知方法在閘極氧化物216上方生長(形成)多晶矽218。圖2(g)中展示透過習知方法藉由(舉例而言但不限於)閘極氧化物216上方之光微影及蝕刻使多晶矽218形成至一多晶矽閘極218中。圖2(h)中展示透過習知方法(例如,植入及驅動(熱))形成經重摻雜N+區204c及212以分別用於汲極及源極連接。預期且關於本發明之範疇,可在場氧化物/隔離物在適當位置之後植入井,且可在不具有一驅動(熱)之情形下植入或摻雜劑激活該等井。
前述製作步驟形成圖2(h)中所展示之一高電壓(HV)MOS FET。針對前述步驟中之每一者,對準目標220用以對準其各別遮罩。多N井植入204形成HV MOS FET之一漂移區域中之一漸變接面。藉由細微調諧重及輕N井植入之長度,可顯著減小高場效應,而且減小HV MOS FET裝置之接通電阻。
參考圖3,其繪示根據本發明之教示展示具有多N井汲極工程之HV MOS FET裝置中之驅動電流之一改良之Vds及Ids之一電壓-電流曲線圖。本發明之優點係:1)井植入之更準確對準,2)使用多井植入以產生一工程漂移/汲極之能力,3)更佳的驅動電流,4)熱載子效應之消除,及5)裝置操作之一更寬廣電壓範圍。
參考圖4及圖4A,其繪示根據本發明之另一特定實例性實施例用於在一N-基板中形成N井植入及一經輕摻雜P井植入之製程製作步驟之示意性正視圖。圖4(a)中展示藉由將一經輕摻雜N-基板402蝕刻有用於將未來遮罩與其對準之一對準目標420而形成一「零」層422。對準目標420係在任何主動裝置區域外部。此後如下文中更全面闡述可執行多個植入。藉由使用一不同摻雜位準之一N井402a然後經輕摻雜N-基板402,可形成一金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)之漂移區域中之一漸變接面且可藉此實現一虛擬Ldd結構。
圖4(b)中展示透過習知方法(例如,植入及驅動(熱))在經輕摻雜N-基板402中形成一較重摻雜之N井404a。圖4(c)中 展示透過習知方法生長(形成)場氧化物414a、414b及414c。圖4(d)中展示透過習知方法生長(形成)一閘極氧化物416。圖4(e)中展示透過習知方法在閘極氧化物416上方生長(形成)多晶矽418。圖4(f)中展示透過習知方法藉由(舉例而言但不限於)閘極氧化物416上方之光微影及蝕刻使多晶矽418形成至一多晶矽閘極418中。
圖4(g)中展示透過習知方法(例如,光、植入及驅動(熱))在經輕摻雜N-基板402中形成一低濃度植入P型區424。亦可在不需要用於某些植入條件之一驅動(熱)之情形下形成P型區424。圖4(h)中展示透過習知植入方法分別在N井404a及P型井424中形成經重摻雜N+區404b及412以分別用於汲極及源極連接。圖4(i)中展示透過習知植入方法在P型區424中形成一經重摻雜P+區426。
經重摻雜P+區426用作至P型區424之一連接。經重摻雜P+區426可毗鄰經重摻雜N+區412而毗連且亦連接至源極觸點(如圖4A中所展示),或與經重摻雜N+區412分離且連接至一電壓源(未展示)以改變P型區424之電位。針對前述步驟中之每一者,對準目標420用以對準其各別遮罩。N井植入404a及經輕摻雜N-基板402形成HV MOS FET之一漂移區域中之一漸變接面。藉由細微調諧N井植入404a之長度,可顯著減小高場效應,而且減小HV MOS FET裝置之接通電阻。
雖然已參考本發明之實例性實施例繪示、闡述及定義了本發明之實施例,但此等參考並不意味著限定本發明,且 不應推斷出存在此種限定。所揭示之標的物能夠在形式及功能上具有大量修改、改動及等效形式,熟習相關技術者根據本發明將會聯想到此等修改、改動及等效形式。所繪示及所闡述之本發明各實施例僅係實例,而並非對本發明之範疇的窮盡性說明。
102‧‧‧P基板
104‧‧‧N(n)井植入
104a‧‧‧N(n)井植入
106‧‧‧氮化物層
108‧‧‧氧化物層
110‧‧‧N(n)井邊緣
202‧‧‧P基板
204a‧‧‧經輕摻雜N井
204b‧‧‧經摻雜N井
204c‧‧‧經重摻雜N+區/經重摻雜N+
212‧‧‧另一經重摻雜N+區/經重摻雜N+
214a‧‧‧場氧化物
214b‧‧‧場氧化物
214c‧‧‧場氧化物
216‧‧‧閘極氧化物
218‧‧‧多晶矽閘極/多晶矽
220‧‧‧對準目標
222‧‧‧「零」層
402‧‧‧經輕摻雜N-基板
404a‧‧‧N井/N井植入
404b‧‧‧經重摻雜N+區/經重摻雜N+
412‧‧‧另一經重摻雜N+區/經重摻雜N+
414a‧‧‧場氧化物
414b‧‧‧場氧化物
414c‧‧‧場氧化物
416‧‧‧閘極氧化物
418‧‧‧多晶矽閘極
420‧‧‧對準目標/經蝕刻對準目標
422‧‧‧「零」層
424‧‧‧P型區/P型井
426‧‧‧經重摻雜P+區/經重摻雜P+
圖1圖解說明用以在一p基板中形成一n井植入之先前技術製程製作步驟之示意性正視圖;圖2及圖2A圖解說明根據本發明之一特定實例性實施例用於在一P基板中形成多N井植入之製程製作步驟之示意性正視圖;圖3圖解說明根據本發明之教示展示具有多N井汲極工程之HV MOS裝置中之驅動電流之一改良之Vds及Ids之一電壓-電流曲線圖;及圖4及圖4A圖解說明根據本發明之另一特定實例性實施例用於在一N-基板中形成N井植入及一經輕摻雜P井植入之製程製作步驟之示意性正視圖。
202‧‧‧P基板
204a‧‧‧經輕摻雜N井
204b‧‧‧經摻雜N井
204c‧‧‧經重摻雜N+
212‧‧‧另一經重摻雜N+區/經重摻雜N+
214a‧‧‧場氧化物
214b‧‧‧場氧化物
214c‧‧‧場氧化物
216‧‧‧閘極氧化物
218‧‧‧多晶矽閘極/多晶矽
220‧‧‧對準目標
222‧‧‧「零」層

Claims (30)

  1. 一種用於製作一高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置之方法,該方法包括以下步驟:藉由在一P基板(202)之一表面上及該P基板(202)之主動裝置區域外部蝕刻一對準目標(220)而在該P基板(202)上形成一零層(222);藉由植入在該P基板(202)之一部分中形成一經輕摻雜N井(204a);藉由植入在該經輕摻雜N井(204a)之一部分中形成一經摻雜N井(204b);在該P基板(202)之某些部分上方形成場氧化物(214);在該經輕摻雜N井(204a)之一部分及該P基板(202)之一部分上方形成一閘極氧化物(216);在該閘極氧化物(216)上方形成一多晶矽閘極(218);及藉由植入在該經摻雜N井(204b)之一部分中形成一經重摻雜N+區(204c)且在該P基板(202)之另一部分中形成另一經重摻雜N+區(212)。
  2. 如請求項1之方法,其中該等形成步驟包括使用與該對準目標(220)對準之遮罩。
  3. 如請求項1之方法,其中形成至該經重摻雜N+區(204c)之一汲極連接,形成至該多晶矽閘極(218)之一閘極連接,且形成至該另一經重摻雜N+區(212)之一源極連接。
  4. 如請求項1之方法,其中形成複數個HV MOSFET裝置。
  5. 如請求項1之方法,其中該經輕摻雜N井(204a)及該經摻 雜N井(204b)形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。
  6. 如請求項1之方法,其進一步包括調整該等經輕摻雜及摻雜N井(204a及204b)之長度以減小該MOSFET裝置之高場效應之步驟。
  7. 如請求項1之方法,其進一步包括調整該等經輕摻雜及摻雜N井(204a及204b)之長度以減小該MOSFET裝置之接通電阻之步驟。
  8. 一種高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置,其包括:一零層(222),其在一P基板(202)上,該P基板(202)在其一表面上及該P基板(202)之主動裝置區域外部具有一經蝕刻對準目標;一經輕摻雜N井(204a),其植入於該P基板之一部分中;一經摻雜N井(204b),其植入於該經輕摻雜N井(204a)之一部分中;一經重摻雜N+區(204c),其植入於該經摻雜N井(204b)之一部分中;另一經重摻雜N+區(212),其植入於該P基板(202)之另一部分中;場氧化物(214),其毗鄰於該經重摻雜N+區(204c)及該另一經重摻雜N+區(212)形成;一閘極氧化物(216),其在該經輕摻雜N井(204a)之一 部分上方且毗鄰於該另一經重摻雜N+區(212)形成;及一多晶矽閘極(218),其形成於該閘極氧化物(216)上方。
  9. 如請求項8之HV MOSFET裝置,其中該對準目標(220)用於對準該經輕摻雜N井(204a)、該經摻雜N井(204b)、該經重摻雜N+區(204c)、該另一經重摻雜N+區(212)、該場氧化物(214)、該閘極氧化物(216)及該多晶矽閘極(218)之植入。
  10. 如請求項8之HV MOSFET裝置,其中形成至該經重摻雜N+區(204c)之一汲極連接,形成至該多晶矽閘極(218)之一閘極連接,且形成至該另一經重摻雜N+區(212)之一源極連接。
  11. 如請求項8之HV MOSFET裝置,其中形成複數個高電壓金屬氧化物半導體場效應電晶體裝置。
  12. 如請求項8之HV MOSFET裝置,其中該經輕摻雜N井(204a)及該經摻雜N井(204b)形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。
  13. 如請求項8之HV MOSFET裝置,其中該等經輕摻雜N井(204a)及經摻雜N井(204b)之長度經調整以減小該MOSFET裝置之高場效應。
  14. 如請求項8之HV MOSFET裝置,其中該經輕摻雜N井(204a)及該經摻雜N井(204b)之長度經調整以減小該MOSFET裝置之接通電阻。
  15. 一種用於製作一高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場 效應電晶體(FET)裝置之方法,該方法包括以下步驟:藉由在一經輕摻雜N-基板(402)之一表面上及該經輕摻雜N-基板(402)之主動裝置區域外部蝕刻一對準目標(420)而在該經輕摻雜N-基板(402)上形成一零層(422);藉由植入在該經輕摻雜N-基板(402)之一部分中形成一N井(404a),其中該N井(404a)比該經輕摻雜N-基板(402)更重地摻雜;在該經輕摻雜N-基板(402)之某些部分上方形成場氧化物(414);在該經輕摻雜N-基板(402)之部分上方形成一閘極氧化物(416);在該閘極氧化物(416)上方形成一多晶矽閘極(418);藉由植入在該經輕摻雜N-基板(402)之一部分中形成一P型區(424);藉由植入在該N井(404a)之一部分中形成一經重摻雜N+區(404b)且在該P型區(424)之一部分中形成另一經重摻雜N+區(412);及藉由植入在該P型區(424)之一部分中形成一經重摻雜P+區(426)。
  16. 如請求項15之方法,其中該等形成步驟包括使用與該對準目標(420)對準之遮罩。
  17. 如請求項15之方法,其中形成至該經重摻雜N+區(404b)之一汲極連接,形成至該多晶矽閘極(418)之一閘極連接且形成至該另一經重摻雜N+區(412)之一源極連接。
  18. 如請求項15之方法,其中形成複數個HV MOSFET裝置。
  19. 如請求項15之方法,其中該N井(404a)及該經輕摻雜N-基板(402)形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。
  20. 如請求項15之方法,其進一步包括調整該N井(404a)之一長度以減小該MOSFET裝置之高場效應之步驟。
  21. 如請求項15之方法,其進一步包括調整該N井(404a)之一長度以減小該MOSFET裝置之接通電阻之步驟。
  22. 一種高電壓(HV)金屬氧化物半導體(MOS)場效應電晶體(FET)裝置,其包括:一零層(422),其在一經輕摻雜N-基板(402)上,該經輕摻雜N-基板在該經輕摻雜N-基板(402)之一表面上及該經輕摻雜N-基板(402)之主動裝置區域外部具有一經蝕刻對準目標(420);一N井(404a),其植入於該經輕摻雜N-基板(402)之一部分中,其中該N井(404a)比該經輕摻雜N-基板(402)更重地摻雜;一P型區(424),其植入於該經輕摻雜N-基板(402)之一部分中;一經重摻雜N+區(404b),其植入於該N井(404a)之一部分中;另一經重摻雜N+區(412),其植入於該P型區(424)之一部分中;一經重摻雜P+區(426),其植入於該P型區(424)之一部 分中;場氧化物(414),其毗鄰於該經重摻雜N+區(404b)及該經重摻雜P+區(426);一閘極氧化物(416),其形成於該經輕摻雜N-基板(402)及該P型區(424)之部分上方;及一多晶矽閘極(418),其形成於該閘極氧化物(416)上方。
  23. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中該對準目標用於對準該N井(404a)、該P型區(424)、該經重摻雜N+區(404b)、該另一經重摻雜N+區(412)、該經重摻雜P+區(426)、該等場氧化物(414)、該閘極氧化物(416)及該多晶矽閘極(418)之植入。
  24. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中形成至該經重摻雜P+區(404b)之一汲極連接,形成至該多晶矽閘極(418)之一閘極連接,且形成至該另一經重摻雜P+區(412)之一源極連接。
  25. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中形成複數個高電壓金屬氧化物半導體場效應電晶體裝置。
  26. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中該N井(404a)及該經輕摻雜N-基板(402)形成該MOSFET裝置之一漂移區域中之一漸變接面。
  27. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中該N井(404a)之一長度經調整以減小該MOSFET裝置之高場效應。
  28. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中該N井(404a)之一 長度經調整以減小該MOSFET裝置之接通電阻。
  29. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中該另一經重摻雜N+區(412)與該經重摻雜P+區(426)毗連在一起,且該經重摻雜P+區(426)連接至該源極連接。
  30. 如請求項22之HV MOSFET裝置,其中該另一經重摻雜N+區(412)與該經重摻雜P+區(426)間隔開,且該經重摻雜P+區(426)連接至一電壓以用於調整該P型區(424)之一電壓電位。
TW101126863A 2011-07-25 2012-07-25 用於高電壓金屬氧化物半導體裝置之多井汲極工程 TWI615973B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161511195P 2011-07-25 2011-07-25
US61/511,195 2011-07-25
US13/554,890 US8962397B2 (en) 2011-07-25 2012-07-20 Multiple well drain engineering for HV MOS devices
US13/554,890 2012-07-20

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201310650A true TW201310650A (zh) 2013-03-01
TWI615973B TWI615973B (zh) 2018-02-21

Family

ID=47596528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW101126863A TWI615973B (zh) 2011-07-25 2012-07-25 用於高電壓金屬氧化物半導體裝置之多井汲極工程

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8962397B2 (zh)
EP (1) EP2737539B1 (zh)
KR (1) KR101987811B1 (zh)
CN (1) CN103814444B (zh)
TW (1) TWI615973B (zh)
WO (1) WO2013016273A2 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015141996A (ja) * 2014-01-28 2015-08-03 株式会社東芝 半導体装置及びその製造方法
CN105244261B (zh) * 2014-06-18 2019-06-28 上海华力微电子有限公司 半导体器件的制备方法
US11120478B2 (en) * 2015-01-12 2021-09-14 Ebay Inc. Joint-based item recognition
CN105825098B (zh) * 2016-03-16 2018-03-27 广东欧珀移动通信有限公司 一种电子终端的屏幕解锁方法、图像采集方法及装置
CN109192663B (zh) * 2018-09-12 2021-07-16 长江存储科技有限责任公司 制作高压器件与半导体器件的方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5585294A (en) 1994-10-14 1996-12-17 Texas Instruments Incorporated Method of fabricating lateral double diffused MOS (LDMOS) transistors
KR100225411B1 (ko) * 1997-03-24 1999-10-15 김덕중 LDMOS(a lateral double-diffused MOS) 트랜지스터 소자 및 그의 제조 방법
US6020611A (en) 1998-06-10 2000-02-01 Motorola, Inc. Semiconductor component and method of manufacture
JP2004200359A (ja) 2002-12-18 2004-07-15 Ricoh Co Ltd 半導体装置及びその製造方法
JP4959931B2 (ja) * 2004-09-29 2012-06-27 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 半導体装置の製造方法
JP5063865B2 (ja) * 2005-03-30 2012-10-31 オンセミコンダクター・トレーディング・リミテッド 半導体装置
KR101009399B1 (ko) * 2008-10-01 2011-01-19 주식회사 동부하이텍 Ldmos 트랜지스터 및 그 제조방법
US8643101B2 (en) * 2011-04-20 2014-02-04 United Microelectronics Corp. High voltage metal oxide semiconductor device having a multi-segment isolation structure
US8592905B2 (en) * 2011-06-26 2013-11-26 United Microelectronics Corp. High-voltage semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
EP2737539A2 (en) 2014-06-04
US20130026545A1 (en) 2013-01-31
KR101987811B1 (ko) 2019-06-11
CN103814444A (zh) 2014-05-21
TWI615973B (zh) 2018-02-21
CN103814444B (zh) 2017-06-13
WO2013016273A3 (en) 2013-05-30
EP2737539B1 (en) 2021-01-13
KR20140051353A (ko) 2014-04-30
US8962397B2 (en) 2015-02-24
WO2013016273A2 (en) 2013-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9466700B2 (en) Semiconductor device and method of fabricating same
US11152459B2 (en) Lateral MOSFET with buried drain extension layer
US7238987B2 (en) Lateral semiconductor device and method for producing the same
US9660020B2 (en) Integrated circuits with laterally diffused metal oxide semiconductor structures and methods for fabricating the same
JP2010135791A (ja) 半導体素子及びその製造方法
US20170345660A1 (en) Ldmos transistor, esd device, and fabrication method thereof
TWI615973B (zh) 用於高電壓金屬氧化物半導體裝置之多井汲極工程
US9553150B2 (en) Transistor design
US20070296046A1 (en) Semiconductor device and method of manufacture thereof
TWI455318B (zh) 高壓半導體裝置及其製造方法
US9899475B2 (en) Epitaxial channel with a counter-halo implant to improve analog gain
US20210104605A1 (en) Silicon Carbide Device with an Implantation Tail Compensation Region
US9666671B2 (en) Semiconductor device with composite drift region and related fabrication method
JP4248548B2 (ja) 高耐圧半導体装置及びその製造方法
US9722047B2 (en) Method of producing a high-voltage transistor
TWI798825B (zh) 半導體元件的製造方法
KR20130073776A (ko) 횡형 디모스 트랜지스터 및 이의 제조방법
TWI668802B (zh) 金屬氧化物半導體元件及其製造方法
CN107180856B (zh) 一种pmos器件结构
CN106033726A (zh) 场效应晶体管的制作方法
CN116741809A (zh) 半导体结构以及半导体结构的制作方法