TW400560B - Semiconductor device - Google Patents

Description

A7 B7 五、發明説明（ 經濟部卞央樣準局貝工消费合作社印裝 本發明係關於一種半導趙裝置，具有—半導想本禮包 括··具有第一導電態之一層狀區域，該區域鄰近表面，並 和其下方具有相反之第二導電態半導體區（其後稱爲基板） 經由一 pn界面而合併，該半導體本體上係提供有一橫向 DMOS式的高壓電晶體；該電晶體包括：鄰近表面具有第 一導電態的源極區’圍繞該源極區且同樣郝近表面具有第 二導電態的基極區，以及鄰近表面具有第—導電態的汲極 區’該没極區與基極區有一段距離，並由該層狀區域之一 中介區域將其隔開；該電晶體之源極區與汲極區形成交指 狀的結構，且具有至少三個彼此聚鄰之第—導電態的條狀 區，其中中央區是具有至少一個末端面的汲極區，而位在 中央區兩侧的兩個外側區則爲源極區。 這樣一個裝置是基於美國專利US-A 5,523,599的内文陳 述’它描述的是一個在p型基板表面的η型井中，所形成. 的η型通道DMOST。那個電晶體具有交指狀源極/汲極的 結構來達到高電流載量；如US-A 5,523,599内文中圖7所 示’同時作爲電晶體漂移區的高阻値μ型井，在没極指的 尖端部分被阻斷並且和ρ型基板形成ρη接面。因此，當施 —予一電壓於没極時，相較於η型井沒有阻斷的情形，可得 到較高的崩潰電壓。實際上，在後者的情形，η型井和ρ 型基極指尖部分形成的ρη接面，由於基極區的摻雜濃度較 芒’而導致較低的崩潰電壓。這種做法的一個缺點是，ρ 型基極區與ρ型基板以導電方式相連，然而在很多應用 上’需要在基板與基極區施予不同的電壓此外，η型表 _-_ _ 4 本紙張逍用中國國家標準（CNS) M胁（210X297公釐） 請 先 閱. 讀 背 之 注- 意 事 項 再 裝 頁 訂 五、發明説明（2 ) 面域並非由許多製程中局钿制 部t作的η型井形成’而是藉由 擴及整個表面的一層磊晶，片找你 ^ 麻日曰境使得形成上述結構的漂移區 變得困難。 本發明之目的即在於農妹夕1¾ m t , 你足馬砰多應用提供一種具有足夠高崩 潰電壓的橫向 DMOST，1 IJ呻至少部份地解決了上述的缺 點。 根據本發明’在本文—開頭叙述的這種半導體裝置，是 爲了上述目ό勺而具有特徵爲基極區的整個區域位於第—傳 導態的層狀區，並藉該層狀區與基板隔離，以及另一個特 徵是第-傳導態的最外區大致沿著中央區並平行於中央區 作縱向延伸，並中斷於前述中央區的末端面。 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 由於汲極指的尖端部分（也就是末端面）缺少源極，避免 了或至少大致避免了電流自源極流向汲極指，如此導致在 向電流時崩潰電壓的提高，因而擴展了安全操作範團。這 項改良也可以藉由漂移區在汲極指端不受阻斷並環繞電晶 體形成連續層的作法來達到。本發明是基於以下認知：在 橫向DMOST中，移動電荷導致了崩溃電壓的降低（科克效 應）。由於源極延伸環繞汲極指尖的結構造成電流集中， 使得没極指尖的電流密度大量增加；因爲科克效應，那裡 的電場強度將較其他電流均勻分布的地方更易增強；結果 相較於低電流的情況，高電流時崩溃會發生在較低的電壓 値。根據本發明’要避免崩潰電壓的降低，在於使指尖變 得無法作用。 在本發明之第一實施例中，第一傳導態區可以用井來形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 五、發明説明（3 ) 成’井可以在相反傳導態的基板表面上以離子佈植或擴散 來作；而且至少擴及整個電晶體形成的區域。根據本發明 另一實施例的一種半導體裝置，其特徵爲第一傳導態的層 狀區是在基板上以蟲晶的層狀形成。 本發明之再一實施例中基極區在汲極指無法作用的末端 面也被阻斷。一種作法具有製造過程較爲簡單的優點，其 特徵爲基極區包括一個與汲極末端面相對的部分，而且遠 離第一傳導態的源極區》 根據該發明又一實施例的一種裝置，其中在汲極末端面 電流游度的增加可以得到最佳的解決；其特徵爲汲極區在 上述末端面較位於它另一側的源極區更深入半導體物件。 根據該發明之更一實施例之裝置，其中電場密度以一種 簡單的方式降低了，因此也降低與其相關發生在汲極指尖 4崩 >貝的危險；其特徵爲利用没極接點來越過没極末端面 的没極區；其中汲極接點爲透過表面電性絕緣層的一個開 口，與没極區相連接，並在絕緣層上擴展成的電場平板。 本發明的這些及其他方面，將參照—實施例作更詳細的 解釋，在下列圖中： 圖1是根據本發明的半導體裝置平面示意圖。 圖2是從II-II線所取的裝置剖面圖。 圖3是該裝置經稍加修正的作法後，從線所取的剖 面圖；而 圖4是一般DMOST設計的平面圖。 應該注意的是，以上的囷僅爲示意並非實際尺寸大小； _____ -6- 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公楚）

(坤佛械偏#轉isMO ________ B7 五、發明説明（6 ) 個效應特別會在切換至電容性#載之間發生，因爲在那種 情況中’電流和電壓同時達到極大値。當電晶禮透過汲極 區的局部阻斷來使得汲極的末端區無法作用時，這樣的缺 點便以簡單的方式解.決了，而電晶趙可以安全操作的電流 -電壓範圍（安全操作轉園），可以大大地増加，這是一個 好處。 大部分的好處是在源極指和取極指一樣長的時候獲得， 可是’爲了盡可能避免在汲極指尖端產生電流集中，源極 指6作得比汲極指7短，如圖1所示，如以大致上沒有電流 在汲極指尖端11處傳輸。 在這裏所示的實施例，其基極區8形成的區域，是在没 極區7的兩側無中斷地延柚並崖^汲極區的末端;在 另一個實施例，顯然基極區也没極薛末姓r面11的地 方中斷；類似的方法，閘極電流12也可以在没極區末端面 11的區域中斷。 經濟部中央橾隼局貞工消费合作社印装 正如圖1所示，在没極區末端面1J的區域，没極電極16 擴展到漂移區’結果’在高電壓時電棒10作用如同在没 極上的一個電場平板，導致在漂移區的電場減小，因此提 高了崩潰電壓。爲了加強這個效應，在圖1所示裝置的修 正版本中，汲極末端面11的場氧化層14，可限制在汲極區 7的一段距離之外；這就是圖3所示，那是從圖1中ιπ-ΙΙΙ線 所取修正版本的剖面圖。漂移區10位於汲極區7和場氧化 層14之間的表面部分，由一層較薄的氧化層覆蓋，在那裏 電極16作用如一個電場平板，因此，降低了電位線的密度。 ___' -9- 本紙張適用中國國家樣率（CNS )八4祕（21〇χ297公釐） A7 B7 五、發明説明（7 顯然地本發明並不限於這裏所給的例子 :明範圍内’那些技術上熟練的各種變趙；因此上：： 的傳導態可被倒置，没極可用—圓滑的末端來得到更好 的電場分佈；本發明可以有利地運用在其它實施例上，其 中没極區由兩個或更多指來取代單_指，㈣有没極指兩 側都有源極指。 n-mlilIrn—!裝— — (請先閲讀背面之，注意事項再^>本瓦) 訂 經濟部中央橾準爲貴工消费合作社印笨 • 10. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨〇><297公疫）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 — 1. 一種半導體裝置，具有一半導體本體包括：具有第— 導電態之一層狀區域，該區域鄰近表面，並和其下方 具有相反之第二導電態半導體區（其後稱爲基板）經由 一 pn界面而合併，該半導體本體上係提供有一橫向 DMOS式的高壓電晶體；該電晶體包括：鄰近表面具 有第一導電態的源極區’園繞該源極區且同樣鄭近表 面具有第二導電態的基極區，以及鄰近表面具有第一 導電態的没極區’該没極區與基極區有一段距離，並 由該層狀區域之一中介區域將其隔開；該電晶體之源 極區與汲極區形成交指狀的結構，且具有至少三個彼 此聚鄰之第一導電態的條狀區，其中中央區是具有至 少一個末端面的没極區’而位在中央區兩側的兩個外 側區則爲源極區；其特徵在該基極區整個表面區域位 於第一導電態的層狀區，並藉該層狀區與基板隔離； 而另一個特徵是第一導電態的該外側區大致沿著中央 區並平行於中央區作縱向延伸，並中斷於前述中央區 的末端面。 經濟部中央梂準局員工消费合作社印製 ^^1 m n In HI m^i In I ^ m ^^1 m ^^1 Hi ^^^1^aJ • - · > - > (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 2. 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置，其特徵爲第 一導電態的層狀區是在基板上次磊晶的層狀形成。 3. 根據申請專利範園第1或2項之半導體裝置，其特徵爲 基極區包括一個位於没極未端面對面的部分，且該部 份遠離第一導電急:的源極區。 4. 根據申請專利範圍第1項之半導體裝置，自其表面 看’其特徵爲汲極區在上述末端面較位於末端面兩侧 本紙張尺度逋用中國S家揉準（CNS ) A4規格（210X297公嫠） A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 ~' 的源極區更深入該半導體本體。 5.根據申請專利範圍第1項之半導體裝置，其特徵在該 没極區具有透過一表面上絕緣層上的開口與其連接之 没極接點，且自表面看，該没極接點在該絕緣層上擴 展成一電場平板，以越過位於該末端面的汲極區。 I I— In nn m i_^^i I n^i { I— — --SJ , /—， . ^ (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 經濟部中央揉準局負工消费合作社印装 •12- 本紙張尺度適用中國國家榇準（CNS ) A4规格（210 X 297公釐）