TW533592B - Semiconductor device, method of manufacturing the same and liquid jet apparatus - Google Patents

Semiconductor device, method of manufacturing the same and liquid jet apparatus Download PDF

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Description

533592 A7 ___B7 五、發明説明（1 ) 發明領域 本發明係有關一種半導體裝置，其包含稱爲絕緣閘電 晶體之電晶體、MIS (金屬絕緣體半導體）場效電晶體或一 M〇S電晶體，而更明確地係有關一種可被適當地安裝於一 噴墨印表機上之半導體裝置，此噴墨印表機被使用爲一輸 出終端’例如影印機、傳真機、文字處理器或一電腦，或 者安裝於一液體噴射裝置上以供製造一 DNA晶片或一有機 TFT、亦有關其製造方法、及有關一種液體噴射設備。 相關背景技術 現在將描述一種使用於液體噴射設備中之半導體裝置 的範例。 於其使用爲各種輸出終端之記錄設備中，一電熱轉換 器、一切換電熱轉換器元件之元件（於下文中稱之爲“切換 元件”）、及一用以驅動切換元件之電路被安裝於一共同基 底上而當作一記錄頭。 圖1 9係一顯不依據傳統結構之記錄頭的一部分之槪略 橫斷面圖。 參考數字901代表一由單晶矽所製之半導體基底。參 考數字912爲一 ρ型井區，908爲一具有高雜質濃度之11型 汲極區，916爲一具有低雜質濃度之η型場釋放汲極區， 907爲一具有高雜質濃度之η型源極區，而914爲一閘電 極。這些元件形成一使用MIS場效電晶體之切換元件930。 參考數字917代表一再生層及一作用爲絕緣層之氧化砂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-
、1T 經濟部智慧財產局Μ工消費合作社印製
J -4 - 533592 Α7 Β7 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 層，9 1 8爲一作用爲熱抵抗層之氮化鉅膜，9 1 9爲一作用爲 佈線之鋁合金膜，而920爲一作用爲保護層之氮化矽膜。 這些元件形成記錄頭之一基底940。於此範例中，參考數字 950代表一加熱部，而墨水被噴射自960。同時，一頂咅β 970界定一合作與基底940之液體通道9 80。 附帶地，對於上述構成之記錄頭及切換元件經常有改 良。近年來，已進一步要求增加驅動速度，節省能量，增 加整合，減少成本及增進性能，有關於此等產品。 多數使用爲如圖1 9中所示之切換元件的MIS場效電晶 體9 30被產生於半導體基底901之中。而這些場效電晶體 930被獨立地或同時地操作以驅動連接的電熱轉換器。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，當傳統的MIS場效電晶體930作用於其中需要 大電流來驅動諸如電熱轉換器流等負載之狀況下，則一介 於汲極與井間之pn反向偏壓接面部便產生一漏電流，因爲 其無法抵擋高的電場，而因此其無法滿足如一切換元件所 需的崩潰電壓。此外，當其使用爲切換元件之MIS場效電 晶體的ο η電阻很大時，則有一待解決之問題發生，即其需 用來驅動電熱轉換器之電流無法藉由所得的浪費電流耗損 而被獲得。 發明槪述 本發明鑑於上述情況而生，因而本發明之一目的係提 供一種高性能的半導體裝置，包含一絕緣的閘電晶體，其 容許大的電流流動，並致使高速的驅動於一高的崩潰電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -5- 533592 A7 B7 五、發明説明（3 ) 壓、能量節省及高度整合。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明之另一目的係提供一種液體噴射設備，其容許 大的電流流動，並致使高速的驅動於一高的崩潰電壓、育g 量節省及高度整合。 本發明之又另一目的係提供一種製造高性能半導體裝 置之方法，其可達成較高度的整合及減低的成本。 依據本發明之一型態，有提供一種半導體裝置，其中 一容許電流流動於一負載中之切換元件及一用以驅動切換 元件之電路被形成在一共同基底上，其特徵爲： 切換元件爲一第一絕緣的閘電晶體，其包括： 一第二導電型式之第一半導體區，其係配置於第一導 電型式之半導體基底的主表面上； 一第一導電型式之第二半導體區，其係配置於第一半 導體區中； 一配置於一表面上之第一閘電極，於此表面上有一介 於第二半導體區與第一半導體區之間的pn接面透過一絕緣 膜而終結； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一第二導電型式之第一源極區，其係配置於第二半導 體區中之第一閘電極的一端部側上；及 一第二導電型式之第一汲極區，其係配置於第一半導 體區中；以及其 用以驅動切換元件之電路包括一第二絕緣閘電晶體， 其具有不同於第一絕緣閘電晶體之特性。 於此，第二絕緣的閘電晶體最好是構成一位準偏移電 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 533592 A7 B7 五、發明説明（4 ) 路，其產生一施加至第一閘電極之驅動電壓。 第二絕緣閘電晶體之汲極區最好是包含一低雜質濃度 1¾ ° 最好是其第二絕緣閘電晶體構成一位準偏移電路，其 產生一施加至第一閘極之驅動電壓，以及其一低雜質濃度 區被配置於第二絕緣閘電晶體之一汲極區中。 第二絕緣閘電晶體最好是包括一源極追隨器電晶體， 其構成一位準偏移電路，其產生一透過CMOS電路而施加 至第一閘極之驅動電壓。 第二絕緣閘電晶體之井電位最好是不同於源極電位和 汲極電位。 第二絕緣閘電晶體之汲極區最好是具有一低雜質濃度 區，其被形成爲較第一半導體區更淺。 第二絕緣閘電晶體之汲極區最好是具有一低雜質濃度 區，其具有與第一半導體區相同的深度。 第二半導體區最好是被形成爲較第一半導體更深。 多數第一絕緣閘電晶體最好是被配置於一陣列中，而 無專屬的元件隔離區插入其間。 第二絕緣閘電晶體最好爲一構成低電壓CMOS電路之 第一導電型式的MOS電晶體。 用以驅動切換元件之電路最好是包括一低電壓CMOS 電路，其具有第二絕緣閘電晶體、及一高電壓CMOS電 路，其係由低電壓CMOS電路所控制，而其一構成高電壓 CMOS電路之第一導電型式的MOS電晶體爲一以形成第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
、-'tv 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 B7 五、發明説明（5 ) 絕緣閘電晶體之相同方法所製造的DMOS電晶體。 本發明之半導體裝置最好是進一步包括一位準偏移電 路，其產生一透過高電壓CMOS電路而施加至第一閘極之 驅動電壓。 第二絕緣閘電晶體最好是包含第一導電型式之源極與 汲極區，其被形成於第二導電型式之井中。 一作用爲負載之電熱器最好是被連接至切換元件之一 汲極且被整合。 上述特性最好是涉及一臨限値、一崩潰電壓與一基底 電流之至少其一者。 依據本發明之另一型態，有提供一種半導體裝置，其 中一容許電流流動至一負載之切換元件及一用以驅動切換 元件之電路被形成在一共同基底上，其特徵爲： 切換元件係由DMOS電晶體所形成；及 用以驅動切換元件之電路包含一具有不同於DMOS電 晶體之特性的MOS電晶體。 於此，MOS電晶體最好是與DMOS電晶體相同的導電 型式。 M〇S電晶體之一汲極區最好是具有一低雜質濃度區。 最好是其MOS電晶體構成一位準偏移電路，其產生一 施加至DMOS電晶體之閘極的驅動電壓，以及其一低雜質 濃度區被配置於汲極區中。 M〇S電晶體最好是一源極追隨器電晶體，其構成一位 準偏移電路，其產生一透過CMOS電路而施加至DMOS電 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -8- 533592 A7 B7 五、發明説明（6 ) 晶體之閘極的驅動電壓。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) M〇S電晶體之一井電位最好是不同於源極電位和汲極 電位。 M〇S電晶體之汲極區最好是具有一低雜質濃度區，其 被形成爲較一變爲DMOS電晶體之通道的基極區更淺。 M〇S電晶體之汲極區最好是具有一低雜質濃度區，其 具有與一變爲DMOS電晶體之通道的基極區相同的深度。 其變爲DMOS電晶體之通道的基極區最好是被形成爲 較一少量摻雜之汲極區更深。 多數DMOS電晶體最好是被配置於一陣列中，而無專 屬的元件分離區插入其間。 M〇S電晶體最好爲一構成低電壓CMOS電路之第一導 電型式的MOS電晶體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 用以驅動切換元件之電路最好是包括一低電壓CMOS 電路，其具有MOS電晶體、及一高電壓CMOS電路，其係 由低電壓CMOS電路所控制，而其一構成高電壓CMOS電 路之第一導電型式的MOS電晶體爲一以形成DMOS電晶體 之相同方法所製造的DMOS電晶體。 本發明之半導體裝置最好是進一步包括一位準偏移電 路，其產生一施加至其作用爲切換元件之DMOS電晶體之 閘極的驅動電壓，透過高電壓CMOS電路。 DMOS電晶體最好是包含第一導電型式之源極與汲極 區，其被形成於第二導電型式之井中。 一作用爲負載之電熱器最好是被連接至DMOS電晶體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210'〆297公釐） 533592 A7 _____B7 五、發明説明（7 ) 之〜汲極以利整合。 DMOS電晶體最好是包括： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一第二導電型式之第一半導體區，其係配置於一第一 _電型式之半導體基底的主表面上； 一第一導電型式之第二半導體區，其係配置於第一半 導體區中； 一配置於一表面上之第一閘電極，於此表面上有一介 於第二半導體區與第一半導體區之間的pn接面透過一絕緣 膜而終結； 一第二導電型式之第一源極區，其係配置於第二半導 體區中之第一閘電極的一端部側上；及 一第二導電型式之第一汲極區，其係配置於第一半導 體區中。 第二絕緣閘電晶體或一 MOS電晶體最好是具有一 〇n電 阻，其係等於或大於，及一操作崩潰電壓爲2/3或更小，相 較於第一絕緣閘電晶體或DMOS電晶體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第二絕緣閘電晶體或一 MOS電晶體最好是具有一 〇n電 阻，其係等於或大於，及一操作範圍內之最大基底電流爲 10倍或更高，相較於第一絕緣閘電晶體或DMOS電晶體。 依據本發明之另一型態，有提供一種液體噴射設備， 其藉由使用以一電熱轉換器所產生之熱來噴射一液體，其 特徵爲包括： 上述的半導體裝置； 一排出開口，其係配置相應於其變爲一負載之電熱轉 本纸張尺度適$中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） "~ -10 - 533592 A7 __ B7 五、發明説明（8 ) 換器中； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一容器，其含有被供應至電熱轉換器上之液體；及 一電力電路，以供應一電壓至半導體裝置。 依據本發明之又另一型態，有提供一種製造半導體裝 置之方法，其中一切換元件及一用以驅動切換元件之電路 被形成在一共同基底上，其特徵爲包括下列步驟： 形成一第二導電型式之第一半導體區於一第一導電型 式之半導體基底的表面上； 形成一閘絕緣膜於第一半導體區之上； 形成一第一閘電極於透過閘絕緣膜之第一半導體區的 表面上，及一第二閘電極於透過閘絕緣膜之半導體基底的 表面上； 形成一第一導電型式之第二半導體區，其濃度高於第 一半導體區，於第一半導體區中，藉由以第一閘電極爲罩 而離子植入第一導電型式之雜質； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成第二導電型式之少量摻雜的汲極區於半導體基底 中，藉助以第二閘電極爲罩而離子植入第二導電型式之雜 質；及 形成第二導電型式之第一源極區於第二半導體區之一 表面側上，藉由離子植入以第一閘電極爲罩，形成第二導 電型式之第一源極區於第一半導體區之一表面側上，藉由 離子植入以形成第二導電型式之一第二源極區於半導體基 底之一表面側上，及形成第二導電型式之一第二汲極區以 分離自第二閘電極側上之少量摻雜汲極區的一端部。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 533592 A7 B7_ 五、發明説明（9 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 於此範例中，第二半導體區可被形成以高於第一半導 體區之濃度且較第一半導體區更深，以電地隔離第一半導 體區，藉由以第一閘電極爲罩而離子植入第一導電雜質及 藉由一熱處理。 依據本發明之再又另一型態，有提供一種製造半導體 裝置之方法，其中一切換元件及一用以驅動切換元件之電 路被形成在一共同基底上，其特徵爲包括下列步驟： 形成多數第二導電型式之第一半導體區於一第一導電 型式之半導體基底的表面上； 形成一閘絕緣膜於多數第一半導體區之上； 形成一第一閘電極於透過閘絕緣膜之多數第一半導體 區之一的表面上，及一第二閘電極於一表面上，其中一介 於半導體基底與多數第一半導體區的另一個之間的pn接面 透過閘絕緣膜而終結； 形成一第一導電型式之第二半導體區於多數第一半導 體區之一中，藉由以第一閘電極爲罩而離子植入第一導電 型式之雜質； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 形成第二導電型式之第一源極區，藉由以第一閘電極 爲罩而離子植入第二導電型式之雜質於第二半導體區之表 面側上，形成第二導電型式之一第一汲極區於第一半導體 區之一表面側上，形成第二導電型式之一第二源極區於半 導體基底之一表面側上，及形成第二導電型式之一第二汲 極區於第一半導體區之表面側上以分離自一介於半導體基 底與第一半導體區之間的pil接面。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 533592 A7 B7 五、發明説明（10) 於此範例中，第二半導體區可被形成以高於第_ φ導 體區之濃度且較第一半導體區更深，以隔離多數第〜半導 體區之一。 圖形簡述 圖1 Α爲一顯不本發明中所使用之一切換元件的橫斷:面 圖； 圖1 B爲一顯不本發明中所使用之一驅動電路元件的橫 斷面圖； 圖2係一依據本發明之一實施例的半導體裝置之電路 圖； 圖3爲一顯示本發明中所使用之一切換元件的橫斷面 圖； 圖4爲一圖形以解釋依據本發明之一實施例的半導體 裝置之操作； 圖5A、5B、5C、5D及5E爲橫斷面圖以顯示一製造依 據本發明之第一實施例的半導體裝置之方法； 圖6A及6B爲顯示本發明中所使用之一 DMOS電晶體 的電特性之圖形； 圖7A及7B爲顯示本發明中所使用之一 MOS電晶體的 電特性之圖形； 圖8爲顯示本發明中所使用之一 DMOS電晶體的橫斷 面圖； 圖9A、9B、9C、9D及9E爲橫斷面圖以顯示一製造依 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -13- 533592 A7 B7 五、發明説明（11) 據本發明之第二實施例的半導體裝置之方法； 圖1 Ο A爲一顯不本發明中所使用之一切換元件的橫斷 面圖；圖10B爲一顯示本發明中所使用之一驅動電路元件 的橫斷面圖； 圖11A、11B、11C及11D爲橫斷面圖以顯示一製造依 據本發明之第三實施例的半導體裝置之方法； 圖12A、12B、12C及12D爲橫斷面圖以顯示一製造依 據本發明之第四實施例的半導體裝置之方法； 圖1 3爲一頂視圖’其顯不依據本發明之一第五實施例 的半導體裝置之切換元件； 圖14爲一電路圖，其顯示依據本發明之第六實施例的 半導體裝置； 圖1 5爲一電路圖，其顯示依據本發明之第七實施例的 半導體裝置； 圖16爲一顯示依據本發明之一實施例的液體噴射頭之 部分的圖形； 圖1 7爲一視圖，其顯示依據本發明之一實施例的液體 噴射頭之外觀； 圖18爲一視圖，其顯示依據本發明之一實施例的液體 噴射設備； 圖19爲一槪略橫斷面圖以顯示一傳統的記錄頭； 圖20爲一槪略橫斷面圖以顯示記錄頭；及 圖2 1爲一致使電流流動至一負載之電路的電路圖。 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -14- 533592 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（12) 元件對照表 1 2 3 4 5 7 8 13 14 16 17 18 20 21 30 31 41 42 43 44 45 46 47 半導體基底 井區 閫絕緣膜 閘電極 基極區 源極區 汲極區 閘絕緣膜 閘電極 少量摻雜的汲極區 源極區 高度摻雜的汲極區 DMOS電晶體 DMOS電晶體 M〇S電晶體 M〇S電晶體 切換元件 源極追隨器電路元件 負載 pM〇S電晶體 nM〇S電晶體 AND _ 高電位側佈線 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -15- 533592 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 五、發明説明（13) 48 49 52 54 55 61，73 62 63 64 65, 66 67 68 69 70 71 72 74 75 141 152 153 154 155 156 低電位側佈線 位準偏移電路 CMOS電路 閂鎖 偏移暫存器 p型半導體區 η型井 閘絕緣膜 場絕緣膜 閘電極 絕緣膜 源極與汲極 第一間層絕緣膜 保護層 汲極電極 源極電極 導體 熱抵抗層 電熱轉換器 元件基底. 排出開口 佈線電極 液體通道 頂部 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -16- 533592 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
五、發明説明（14) 157 158 159 160 901 907 908 912 914 916 917 918 919 920 930 940 950 970 980 5000 5002 5004 5005 共同液體室 框構件 接觸墊 撓性印刷板 半導體基底 η型源極區 η型汲極區 Ρ型井區 閘電極 η型場釋放汲極區 再生層 氮化鉅膜 鋁合金膜 氮化矽膜 切換元件 基底 加熱部 頂部 液體通道 平台 紙張壓制板 螺旋溝槽 鉛螺栓 5006 控制桿 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -17- 533592 A7 _____B7 五、發明説明（15) 5007, 5008 起始位置檢測機構 5009, 5011 傳輸齒輪 5012 控制桿 5013 驅動馬達 5015 吸引機構 5016 構件 5017 刀片 5018 主體支撐板 5019 機構 5020 凸輪 5022 蓋構件 5023 蓋內開口 較佳實施例之詳細敘述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本覓) 現在，將更詳細地描述本發明之較佳實施例。 圖1A及1B個別地顯示一切換元件及一構成用以驅®1 切換元件之電路的元件。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考數字1代表一第一導電型式（於此範例中’爲P 型）之半導體基底、2爲一井區，其爲一第二導電型式（於 此範例中，爲η型）之第一半導體區、3爲一閘絕緣膜、4 爲一閘電極、5爲一基極區，其爲第一導電型式之一第二半 導體區、7爲一源極區、而8爲一高濃度的汲極區。這些區 形成一 DMOS (雙擴散金屬氧化物半導體）電晶體20。 作用爲切換元件之DMOS電晶體20 (如圖1Α中所示） 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -18- 533592 A7 B7 五、發明説明（16) 形成一基極區5於一已事先被足夠深地形成之井區2中。 井區2及基極區5個別地作用爲絕緣閘電晶體中之一汲極 及一通道。爲此原因，相反於其將雜質引入一變爲通道之 區中而藉以形成一汲極之傳統上採取的順序，雜質被引入 一變爲汲極之區中而藉以形成一變爲通道之基極區，因而 得以設定汲極之濃度低於通道之濃度。一介於基極區5與 井區2之間的ρη接面終結於一半導體主體之表面上，於其 上形成閘絕緣膜3。 電晶體之崩潰電壓係依據汲極之崩潰電壓而決定，且 電晶體之崩潰電壓變爲更高，隨著汲極之濃度變得更低及 隨著汲極之深度變得更深。爲了該原因，則一額定電壓可 被設爲高，一大電流可被容許流動，及高速的操作可被實 現。 同時，DMOS電晶體20之有效通道深度係由一介於基 極區5與源極區7之間的側擴散量之差異所決定。因爲側 擴散量係根據一物理係數而決定，所以有效通道長度可被 設定爲相當短且ο η電阻値可被降低。此ο η電流値之減小 致使一較大的電流量流動於每單位尺寸，其因而致能高速 操作、能量節省以及較高度整合。 同時，基極區5及源極區7可被形成以一半校直之方 式，藉由以閘電極4爲罩而引入離子。爲了該原因，MIS 場效電晶體可被製造而不會有於校直期間所致之尺寸差 異，且臨限値之變異因而被抑制。 此外，隨情況之需求，假如基極區5之深度被設定較 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝- 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -19- 533592 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（17) 井區2之底部爲深以延續至半導體基底，多數DM 0S電晶 體可被配置於一陣列中而不提供任何專屬的元件隔離區介 於基極區5與井區2之間。結果，由DMOS電晶體所佔據 之一面積可被減小。同時，有關其連接至一負載之佈線的 設計被改良。 圖1B顯示一 MOS電晶體30，其作用爲一包含於電路 中之元件以驅動圖1 A中所示之切換元件。 於此範例中，參考數字1代表一第一導電型式之半導 體基底、13爲一閘絕緣膜、14爲一閘電極、16爲一隨情況 需求之少量摻雜的汲極區、1 7爲一源極區、而1 8爲一側向 分離自閘電極而形成之高度摻雜的汲極區。 於MOS電晶體30中，假如應用一種結構，其中有提供 一場釋放汲極區（少量摻雜之汲極區）16，而高度摻雜的 汲極區1 8被形成分離自介於通道與少量摻雜汲極間之pn 接面的端部，且亦分離自閘電極，一介於源極與汲極間之 崩潰電壓可被設定高於一般MOS電晶體之崩潰電壓，其中 源極及汲極區被形成以相關於閘電極之自行校直方式。 同時，因爲MOS電晶體30並非DMOS，所以通道長度 可被自由地設計，結果其一自由的臨限電壓可被設定。 此外，雖然圖1A及1B中所示之電晶體爲具有依其臨 限値、崩潰.電壓或基底電流而彼此不同之特性’但是其可 相互整合，藉由使用一諸如矽基底之共同基底爲基底1°因 此，一大的電流可被容許流入負載。同時’切換元件之崩 潰電壓可被增加以抑制基底電流。此外，一驅動切換元件 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-20- 533592 A7 B7 五、發明説明（18) 之電路可被自由地設計。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 假設如圖1A及1 B中所示之兩種電晶體被使用，則可 實現（例如）圖2中所顯示之電路結構。 於圖2中，參考數字43爲一諸如電熱轉換器之負載， 而一由如圖1A中所示之電晶體20所製之切換元件41被連 接於負載43與一低電位側佈線48之間，其被施加以一低 參考電壓VGNDH。 於此範例中，一具有位準偏移電路、C Μ 0 S電路及邏輯 電路之電路結構被採用爲一驅動切換元件41之範例。 切換元件41之閘極被連接與一具有PMOS電晶體44及 nM〇S電晶體45之高電壓CMOS電路，而CMOS電路之一 輸入終端被連接與一 AND閘46。CMOS電路之高電位側被 連接與一^位準偏移電路’其提供一'中等爹考電壓VHT。 做爲位準偏移電路，最好是使用一由M0S電晶體30所 製之源極追隨器電路元件42(如圖1B中所示）。位準偏移 電路產生一參考電壓VHT，其較一供應自高電位側佈線47 之高參考電壓VH還低約數伏特至十數伏特。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考電壓VHT可透過CMOS電路之pMOS電晶體44而 被供應至切換元件41之閘極。 高電壓CMOS電路係由一諸如AND閘46所控制。此型 式之邏輯電路亦可由一 CMOS電路所構成。因爲AND閘46 之驅動電壓VDD更低於參考電壓VHT，所以邏輯電路可由 低電壓CMOS電路所構成。 於其中參考電壓VHT不是如此高之情況下，其構成高 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - 533592 A7 _____B7 五、發明説明（19) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 壓CMOS電路之電晶體可被構成以一般MOS電晶體’其中 (非如圖1A及1B中所示）並未提供少量摻雜的汲極區 (場效釋放汲極區）。 如圖1 B中所示之補償MOS電晶體最好是可被使用爲 至少nM〇S電晶體45於高電壓CMOS電路之中。更理想 地，圖1A中所示之DMOS電晶體可被使用爲nMOS電晶體 45 〇 諸如AND閘46之邏輯電路可不由圖1A中所示之 DM 0S電晶體來構成而由圖1B中所示之電晶體或者一般不 具（非如上述兩種電晶體）少量摻雜汲極區之MOS電晶體 來構成。 經濟部智慧財產局g工消費合作社印製 如上所述，一 DMOS電晶體被使用爲切換元件’而一 具有不同於DM0S電晶體之特性（有關至少選自臨限値、 崩潰電壓、基底電流等之一）的非DMOS電晶體被使用於 用以驅動切換元件之至少一部分中，藉此得以提供一包含 絕緣閘電晶體之高性能半導體裝置’其容許大電流流動於 其中並致能一高速驅動於一高的崩潰電壓、能量節省及高 度整合。 同時，假如低濃度汲極區16被設定等於井區2之深 度，則得以形成少量摻雜汲極區1 6及井區2以相同的單一 程序。 此外，於其中參考電壓VHT並非如此高之情況下，做 爲其構成高電壓CMOS電路之PM〇S電晶體’可使用一種 pM〇S電晶體，其係藉由形成一具有相同於井區2之導電型 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公董） 533592 A7 B7 五、發明説明（20) 式的η型井區派，藤之中並接著形成P型源極及汲極 .’、:丄心·j (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 區於上述η型井區中而ί得，其可由一般不具少量摻雜汲 極區之MOS電晶體所構成。 於此範例中，將示範及描述一種高崩潰電壓液體噴射 設備之驅動電路，其使用一 DMOS爲切換元件。 爲了解決有關切換元件之崩潰電壓的問題，可設想出 一種如圖20中所示之DMOS電晶體20。 參考圖20，參考數字152代表一元件基底，於其上整 合有一作用爲負載之電熱轉換器141、一 DM〇S電晶體20 及一 MOS電晶體（未顯示），153爲一排出開口，154爲一 佈線電極，155爲一液體通道，及156爲一稱爲頂部_之構 件。 DMOS電晶體20之結構不同於上述一般MOS電晶體之 結構，以使得一通道被產生於汲極中，藉以形成一汲極之 深度，其決定較大的崩潰電壓並提供汲極於低雜質濃度， 而結果有關崩潰電壓之問題可被解決。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然而，雖然DMOS電晶體20具有高性能，關於其如上 所述之切換元件的特性，但是其做爲一類比元件是相當不 便的。絕緣閘電晶體被設計以獲得一任意的臨限電壓，藉 由以一光石印罩來調整閘長度（即，類比元件之通道長 度）。同時，類比元件需抵擋電路結構（其中一背閘電壓 被施加至一基底）。 DMOS電晶體20之通道長度係由一介於一基極層與一 源極層之間的側擴散量差異所決定。爲了該原因，故通道 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -23- 533592 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（21) 長度較一般絕緣閘電晶體之長度更短，且無法以一罩來調 整。 同時，於其中參考電壓VHT爲高之情況下，假如 DMOS電晶體20被使用爲切換元件，且一般MIS電晶體被 使用於一位準偏移電路，則其驅動切換元件之位準偏移元 件的崩潰電壓變得不足。 更明確地，於圖21中所示之電路結構下，假如VDD被 設定爲5.0V至3.3V，則VDD從AND閘46通過諸如一源極 接地CMOS轉換器之CMOS電路52而成爲一高位準的信 號，且被接著輸入至切換元件41之閘極。 此處重要的是其被供應至CMOS電路52之任意電壓 VHT。VHT被設計以使得切換元件41之on電阻變爲最小。 這是因爲假如切換元件4 1之on電阻變爲最小，所以其構 成切換元件之M0S電晶體的尺寸可被最小化。 當VHT係欲被產生於積體電路之中時，則需要改變來 自供應電壓VH之電壓位準於積體電路中。 爲了該原因，故希望其一源極追隨器電晶體被插入位 準偏移電路中以獲得一恆定的電壓。 於其中此一位準偏移電路被結合入圖21中之情況下， 可獲得如圖2中所示之上述的電路結構。 於此情況下，當一中等參考電壓VHT被設定爲12V而 假設其（例如）最高供應電壓VH爲30V且最低參考電壓 VGNDH爲0V，則一-12V之背閘電壓被供應至其使用於位 準偏移電路中之源極追隨器電晶體，而一介於汲極與源極 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-24- 533592 A7 B7 五、發明説明（22) 間之所需的崩潰電壓變爲1 8 V或更大。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如上所述，當其具有絕佳切換特性之DMOS電晶體被 採用爲切換兀件時’則需要一具有類比特性之中等崩潰電 壓元件’此類比特性可設定一任意的臨限電壓並可抵擋其 高於邏輯電路之供應電壓的背閘電壓。 於此一情況下，一具有少量摻雜汲極區之非DMOS電 晶體型的補償MOS電晶體最好是被使用爲一構成位準偏移 電路之電晶體。 同時’於其中參考電壓VHT爲高之情況下，希望其一 介於通道與汲極（於高崩潰電壓CMOS電路之nMOS電晶體 45中）間之崩潰電壓亦被設定爲較高。爲達成此目的，諸 如圖1 B中所示之補償nM〇S電晶體，更理想的是其與圖1 B 中相同之DMOS電晶體可被使用爲nM〇S電晶體45。 依據本發明而獲得之液體噴射設備包含上述半導體裝 置、電熱轉換器（其作用爲一連接至上述半導體裝置之切 換元件的負載）、及一排出開□，藉以噴射一諸如墨水之 液體。 經濟部智慈財產局a(工消費合作社印製 (第一實施例） 接下來，本發明之第一實施例將參考後附圖形而被描 述。切換元件及驅動電路元件之橫斷面結構係與圖1 A及 1 B中所示者相同。 參考數字1代表一第一導電型式之半導體基底、2爲一 井區’其爲一第二導電型式之第一半導體區、3爲一閘絕緣 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -25- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 B7 五、發明説明（23) 膜、4爲一閘電極、5爲一基極區，其爲第一導電型式之一 第二半導體區、7爲一源極區，其係對齊與閘電極之左端 部、而8爲一高濃度的汲極區，其被形成分離自一介於并 區與基極區間之pn接面的端部（至圖形中之右手側），且 亦側面地分離自閘電極。 圖1A中所示之DMOS電晶體20形成基極區5於井區2 之中，其已被事先形成爲足夠深。井區2及基極區5個別 地作用爲MIS場效電晶體中之汲極及通道。 同時，DMOS電晶體20之通道長度係由一介於一基極 區5與源極區7之間的側擴散量差異所決定。因爲側擴散 之量係根據物理係數而決定，因而得以減小on電阻。 同時，因爲基極區5及源極區7被形成以一種自行校 直之方式，藉由以閘電極4爲罩而引入離子，所以不會有 因校直而生之尺寸差異，藉而使其得以抑制DMOS電晶體 之臨限値的變異。 圖1B顯示一補償M0S電晶體30，其係內含於一如圖 1A中所示之用以驅動切換元件的電路中，其中參考數字1 代表第一導電型式之半導體基底、13爲一絕緣膜、14爲一 閘電極、1 6爲一少量摻雜的汲極區、1 7爲一源極區，其係 校直與閘電極之左端部、1 8爲一高度摻雜的汲極區，其被 形成側面地分離自閘電極。 因爲一場釋放汲極區1 6被配置於汲極區1 8側上，且 高度摻雜的汲極區1 8被形成以分離自一介於通道與少量摻 雜汲極間之pn接面的端部，且亦分離自閘電極，故得以設 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " 一 -26- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 B7 五、發明説明（24) 定一介於源極與汲極間之崩潰電壓爲高。 同時，因爲通道長度可被隨意地設定’只胃其具有供 光石印術之最小機械製作尺寸或更大，所以可設定一任意 的臨限電壓，且因而用以抵擋背閘電壓之類比特性被加Λ 以容許設計之自由度。 兩種具有不同特性之電晶體20及30 (其被顯示於圖 1Α及1Β)可被整合在一起，藉由使用諸如一砂基底之共同 基底爲基底1。結果，可實現一種如圖2中所示之積體電 路，其中這些元件被整合與負載。 參考圖2，參考數字43代表一負載，諸如一具有電阻 値RH之電熱轉換器，且其低電位側佈線48被連接與一 DMOS電晶體20而成爲切換元件41。切換元件41之閘極 被連接與一 CMOS反相器，且CMOS反相器之一輸入終端 被連接與AND閘46。一如圖1B中所示之補償M0S電晶體 30被使用於位準偏移電路，其提供一參考電壓VHT於 CMOS反相器之高電位側。一構成邏輯電路之電晶體可由一 般（與圖1A及1B中顯示者不同）不具少量摻雜汲極區之 M〇S電晶體所製造。 於高電壓CMOS電路中之一 PM0S電晶體44可由一般 不具少量摻雜汲極區之M0S電晶體所製造。 圖3顯示一使用爲切換元件41之DM0S電晶體的較佳 範例之橫斷面圖。 做爲切換元件41，最好是如圖3中所示，可採用一種 DM0S電晶體，其中源極與汲極被交替地配置於一共同基底 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29?公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-27- 533592 A7 B7 五、發明説明（25) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 上。此係因爲上述結構同等於一種結構，其中多數DM〇S 電晶體被並聯地連接，並且可增加一被容許流動於一負載 43 (其爲一被動元件）中之電流。 圖4顯示一電路之略圖，其可選擇性地驅動多數負 載，並顯示相應於三個單元之部分。每一這些單元包含負 載43、切換元件41，其容許一電流流動於負載43中、及一 用以驅動切換元件41之開關。 如參考圖2所述，當一中等位準之驅動電壓VHT被施 加至切換元件41之閘極時，則切換元件41開啓且一電流 流入其連接至切換元件41之負載43。 結果，當單元被配置於一陣列中之半導體基底上時， 則這些單元可被使用爲利用熱之記錄裝置。 接下來，將描述一種製造依據此實施例之一半導體裝 置的方法。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖5A、5B、5C、5D及5E爲用以製造本發明中所使用 之半導體裝置的每一步驟之橫斷面圖。如圖5A中所示，η 型井區2被形成於ρ型半導體基底1之表面上。Ν型井區2 被選擇性地形成於ρ型半導體基底1之上，藉由使用離子 植入法等等。同時，一 ρ型井區可被選擇性地形成，藉由 形成η型井區2於ρ型半導體基底1之整個表面上，藉由 使用一外延生長方法。 接著，如圖5Β中所示，一大約50 nm之膜厚度的閘極 氧化物膜3被容許以生長於η型井區2之上，透過（例 如）氫燃燒氧化，而大約300 nm之膜厚度的多晶矽被澱積 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐〉 -28- 533592 A7 B7 五、發明説明（26) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 於閘極氧化物膜3之上，透過（例如）LPCVD (低壓化學 汽相澱積）法。多晶矽可被摻雜以（例如）磷於其多晶矽 透過LPCVD法而被澱積之同時，或者其可被摻雜以磷藉由 在澱積後使用（例如）離子植入法或固態擴散法，藉以獲 得一理想的佈線電阻。之後，藉由光石印術蝕刻多矽膜以 執行成形。結果，可形成MIS場效電晶體之閘電極4及 14。此刻，第一閘電極4被形成於第一 η型井區2之上， 而第二閘電極14被形成於半導體基底之表面上。 接著，如圖5C中所示，一光抗鈾劑（未顯示）被塗 敷，並透過光石印術以執行成形。同時，Ρ型雜質（例如， 硼）被選擇性地離子植入而以閘電極4爲罩，並於一電子 熔爐中執行熱處理（於1100°C 60分鐘），例如，以形成 基極區5於井區2之中。熱處理之條件係依據井區2之深 度與濃度及其中所含之雜質種類、以及基極區5之濃度及 其中所含之雜質種類而被決定，因爲熱處理決定了 DM〇S 電晶體20之通道區。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 然後，如圖5D中所示，一光抗餓劑（未顯示）被塗 敷、透過光石印術以執行成形、及ρ型雜質（例如，硼） 被選擇性地離子植入而以閘電極1 4爲罩，以形成場釋放汲 極區1 6，其係校直與閘電極14之右端部。場釋放汲極區 16爲一主要元件，用以決定MOS電晶體30之崩潰電壓及 on電阻値。由於該原因，爲了獲得理想的濃度及其深度， 可於一電子熔爐中執行熱處理（於100CTC 30分鐘），舉 例而言。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29- 533592 A7 B7 五、發明説明（27) 接著，如圖5E中所示，第一源極區7、第一汲極區 8、第二源極區17及第二汲極區18被形成，藉由離子植入 (例如）砷並接著於一電子熔爐中執行熱處理（於95CTC 3〇分鐘）。於此，第一源極區7係藉由以閘電極爲罩而離 子植入來形成，以致其第一源極區7可被形成以相關於閘 電極之自行校直的方式。 之後，雖未顯示，一氧化物膜係透過CVD法而被澱積 以形成一間層絕緣膜，一接點被斷開且一佈線被連接以完 成一積體電路。如所需，可使用一種多層的佈線。雖然備 製了佈線部分，但是一作用爲負載之電熱轉換器亦可被形 成在一起。 有關一主要部分之更詳細的製造方法將被描述。MOS 電晶體30可被容許具有較DMOS電晶體20更高的on電 阻，而不會引發任何問題。此係因爲無須容許大電流流動 於M0S電晶體30之情況下。爲了該原因，則用以形成場釋 放汲極區16之離子植入的適當量爲其用以形成第二汲極區 18時所執行者的大約1/10至1/1000，且其深度於基極區5 之深度的2/3至1/10便足夠。 同時，第二汲極區18被形成分離自閘電極14以一距 離dl。距離dl由於必須取得與DM0S電晶體20之平衡故 非恆定，而其適當的距離可約爲1.0至5.0// m。
DM0S電晶體20之VDS-ID (汲極電壓至汲極電流）特 性、VG-ID (閘極電壓至汲極電流）特性、及VG-ABSIW (閘極電壓至晶圓電流絕對値）因而被備製如圖6A及6B 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝- 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -30- 533592 A7 B7 五、發明説明（28) 中所示。類似地，MOS電晶體30之VG-ID及ABSIW特性 被顯示於圖7A及7B。如從圖形可淸楚看出，MIS場效電晶 體之操作範圍因而係由一負載電阻R所控制，且其操作崩 潰電壓係由ABSIW所代表之基底（晶圓）電流値的操作範 圍內之最大値來決定。 如上所述之MOS電晶體30具有一相等或更大之on電 阻値，及一爲2/3或更低之操作崩潰電壓，相較於DM0S電 晶體20之値。同時，相較於DM0S電晶體20，M0S電晶體 30具有一相等或更高的on電阻，且其最大基底電流値爲 10倍或更高。 換言之，DM0S電晶體20具有一低的on電阻、高的崩 潰電壓及低的基底電流，而DM0S電晶體20最好爲切換元 件。 (第二實施例） 此實施例修改其構成上述實施例中之切換元件的DM0S 電晶體之結構。除此之外其結構與上述實施例相同。 圖8顯示一切換元件陣列之一部分的橫斷面圖。於此 實施例中所使用之DM0S電晶體21中，基極區5被極深地 形成以達到基底之P型區，以完全地隔離井區2於一側面 方向。以此結構，則個別片段之汲極可被相互地電隔離。 於是，因爲無須一專屬的元件分離區介於如圖3所示 結構中的相鄰單元之間，所以一佔據的面積很小，且設計 之自由度（當並聯MD0S電晶體時）很高。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-
、1T 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -31 - 533592 A7 B7 五、發明説明（29) 圖9A、9B、9C、9D及9E爲橫斷面圖來解釋其用以製 造依據本發明之第二實施例的半導體裝置之每一步驟。 圖9A及9B中所不之步驟與第一實施例相同，而因此 這裡僅描述其後所執行之步驟。 一光抗蝕劑（未顯示）被塗敷，並透過光石印術以執 行成形。同時，p型雜質（例如，硼）被選擇性地離子植入 而以閘電極4爲罩，並於一電子熔爐中執行熱處理（於 llOOt 180分鐘），例如，以形成基極區5而供電地隔離 井區2 (圖9C )。於熱處理時，重要的是設計基極區5成 爲較井區2還深以隔離井區2，且熱處理之條件係依據井區 2之深度及濃度及其中所含之雜質種類、以及基極區5之濃 度及其中所含之雜質種類而被決定。基極區5之最上表面 中的雜質濃度可被選自（例如）lXl〇15/cm3至lXl〇19/cm3。 然後，一光抗鈾劑（未顯示）被塗敷、透過光石印術 以執行成形、及η型雜質（例如，硼）被選擇性地離子植 入而以閘電極14爲罩，以形成場釋放汲極區16，其係校直 與閘電極14之右端部（圖9D)。場釋放汲極區16爲一主 要元件，用以決定MOS電晶體30之崩潰電壓及on電阻 値。由於該原因，爲了獲得理想的濃度及其深度，可於一 電子熔爐中執行熱處理（於lOOOt 30分鐘），舉例而
接著，如圖9E中所示，第一源極區7、第一汲極區 8'第二源極區17及第二汲極區18被形成，藉由離子植入 (例如）砷並接著於一電子熔爐中執行熱處理（於950 °C 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -32- 533592 A7 _B7 ____ 五、發明説明（30) 30分鐘）。當第一源極區7及第二源極區17藉由以閘電極 爲罩來離子植入而形成時，則第一源極區7及第二源極區 1 7可被形成以相關於閘電極之自行校直的方式。一距離d2 可被設計以如上所述之距離dl的相同方式。 之後，雖未顯示，一氧化物膜係透過CVD法而被澱積 以形成一間層絕緣膜，一接點被斷開且一佈線被連接。如 所需，可使用一種多層的佈線以完成一積體電路。雖然備 製了佈線部分，但是一作用爲負載之電熱轉換器亦可被形 成在一起。 依據此實施例，因爲其中基極區5被形成很深以隔離 井區2之結構，所以個別片段之汲極可被相互地電隔離。 結果，即使於其中依據本發明之半導體裝置具有一種陣列 組態之情況下，可實現其具有如圖4所示之簡單電路結構 的半導體裝置，藉以達成減低的成本。 如上所述，於依據本實施例之半導體裝置及其製造方 法中，因爲切換元件之汲極的N型摻雜物濃度可被設定爲 低於通道之P型摻雜物濃度，且汲極可被形成爲足夠深， 所以可容許大電壓流動（由於高的崩潰電壓），且可容許 高速操作及大電流（由於低的on電阻），藉以達成較高的 整合及能量節省。同時，因爲用以驅動切換元件之電路具 有一中等崩潰電壓之元件（其具有一類比特性），所以可 實現得自由地設計及高性能的半導體裝置而不會顯著地增 加製造成本。 依據本發明之此實施例的液體噴射頭可被製造，藉由 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ " -33- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 B7 五、發明説明（31) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 形成一熱抵抗構件（電熱轉換器）其具有由鋁等所製之佈 線及由氮化钽等所製之熱抵抗層，於如上所述之半導體裝 置的一絕緣層（未顯示）上，並結合與一排出開口形成構 件，諸如由模製樹脂或膜所製之頂部，以形成排出開口， 以及一通連與排出開口之墨水通道（參見圖20)。接著， 當一液體容納槽被連接並安裝於裝置主體之上時，且一供 應電壓從一電力電路被施加至裝置時，則該裝置便操作爲 諸如一噴墨印表機之液體噴射設備。 (第三實施例） 接下來，將參考後附圖形以描述本發明之另一實施 例。圖10A及10B個別爲依據本發明之切換元件及驅動電 路元件的橫斷面圖，而圖11A、11B、11C及11D爲槪圖， 用以解釋一種製造這些元件之方法。 圖10A顯示本發明中所使用之切換元件的範例，其係 相同於圖1 A中所示之結構。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖1 0 B顯示用以驅動圖1 〇 A中之切換元件的電路中所 內含的元件，其中參考數字1代表第一導電型式之半導體 基底、12爲一第二導電型式之第一半導體區的井區、13爲 一絕緣膜、14爲一聞電極、17爲一源極區，其係校直與聞 電極之左端部、1 8爲一高度濃度的汲極區，其被形成側面 地分離自閘電極。 MOS電晶體31具有一井區12，其操作爲一汲極區18 側上之一少量摻雜的汲極，並包含高度摻雜的汲極區1 8， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -34- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 Α7 Β7 五、發明説明（32) 其被形成以分離自一介於通道與少量摻雜汲極間之pn接 面，且亦分離自其分離自閘電極之高度摻雜的汲極區18。 介於源極與汲極間以及介於汲極與通道間之崩潰電壓可被 設定爲高於那些其中源極與汲極區被形成以相對於閘電極 之自行校直方式的傳統MOS電晶體中之崩潰電壓。同時， 因爲元件可被形成以相同的深度及相同的雜質濃度（如 DMOS電晶體20中之井區2 )，所以場釋放汲極區12可被 同時地形成與DMOS電晶體20之井區2。因此，因此，即 使區12被形成，其罩之數目及製造成本並未增加。 同時，因爲通道長度可被隨意地設計，所以可設定任 意的臨限電壓，且一能夠抵擋高電壓之類比特性可被賦 予，藉以達成設計之自由度。 然後，圖10B中所顯示之補償MOS電晶體31可被整 合在一起，藉由使用諸如矽基底之一共同基底，如圖10A 中所示之電晶體。結果，圖2中所示之簡單的電路結構可 被實現。 依據此實施例之補償MOS電晶體適於使用爲一電晶 體，其構成一高電壓CMOS電路或一位準偏移電路。 圖11A、11B、11C及11D爲用以製造一依據本發明之 第三實施例的半導體之每一步驟的橫斷面圖。如圖11 A中 所示，一第一 η型井區2及一第二η型井區12被形成於ρ 型半導體基底1之表面上。Ν型井區2及12被選擇性地形 成於Ρ型半導體基底1上。同時，一共同的外延層（其變 爲井區2及12)係透過外延生長法而被形成於ρ型半導體 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-35- 533592 A 7 B7 五、發明説明（33) 基底1之上，而一 P型井區被選擇地形成於共同外延層 中，藉以彼此隔離η型井區2及1 2。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 因此，如圖11 Β中所示，其由氧化矽所製且膜厚度約 5 0 nm之閘絕緣膜3被容許生長於η型井區2之上，透過 (例如）氫燃燒氧化，而大約300 nm之膜厚度的多晶矽被 澱積於閘極氧化物膜3之上，透過（例如）LPCVD (低壓 化學汽相澱積）法。多晶矽可被摻雜以（例如）磷於其多 晶矽透過LPCVD法而被澱積之同時’或者其可被摻雜以磷 藉由在澱積後使用（例如）離子植入法或固態擴散法，藉 以獲得一理想的佈線電阻。之後，藉由光石印術蝕刻多矽 膜以執行成形。結果，可形成DMOS電晶體20之第一閘電 極4及補償MOS電晶體31之閘電極14。此刻，必須使第 一閘電極4被形成於第一 η型井區2之上，而第二閘電極 14被形成於其介於第二η型井區12與半導體基底1之間的 ρ η接面終結處之表面上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 接著，一光抗鈾劑（未顯示）被塗敷，並透過光石印 術以執行成形。同時，ρ型雜質（例如，硼）被選擇性地離 子植入而以閘電極4爲罩，並於一電子熔爐中執行熱處理 (於1100°C 60分鐘），例如，以形成基極區5於井區2 (圖1 1 C )之中。熱處理之溫度或期間係依據井區2之深度 與濃度及井區2中所含之雜質種類、以及基極區5之濃度 及基極區5中所含之雜質種類而被決定，因爲熱處理決定 了 DMOS電晶體20之通道區。 然後，，如圖11D中所示，第一源極區7、第一汲極區 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -36- 533592 A7 ___ B7 _ 五、發明説明（34) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8、第二源極區1 7及第二汲極區1 8被形成，藉由離子植入 (例如）砷並接著於一電子熔爐中執行熱處理（於950 °C 30分鐘）。因爲第一源極區7及第二源極區Π均藉由以閘 電極爲罩來離子植入而形成，所以第一源極區7及第二源 極區17可被形成以相關於閘電極之自行校直的方式。 之後，雖未顯示，一間層絕緣膜被形成，藉由透過 CVD法而澱積一種諸如氧化物膜之絕緣材料，一接點被斷 開，一佈線被形成，且個別元件被接線以完成一積體電 路。如所需，可使用一種多層的佈線。雖然備製了佈線部 分，但是一負載（諸如電熱轉換器）亦被形成在一起。 依據此實施例，因爲圖11中所顯示之補償MOS電晶體 3 1的場釋放汲極區可由第二n型并區1 2所形成，一中等崩 潰電壓之元件（其具有一類比特性）可被提供於一用以驅 動切換元件之電路中而不增加罩，藉以實現其可被自由地 設計且具高性能之半導體裝置。 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 現在，將描述主要部分之一更詳細的製造方法。並無 有關設定電晶體31之on電阻爲高於DMOS電晶體20之on 電阻的問題。這是因爲無須使一大電流流入電晶體3 1。同 時，只要確保某合理程度之操作崩潰電壓則應無問題發 生。爲了該原因，則用以形成井區1 2之離子植入的適當量 爲其用以形成第二汲極區18時所執行者的大約1/10至 1/1000，且可藉由主要考量DM0S電晶體20之特性而被設 定。 同時，第二汲極區1 8被形成分離自閘電極14以一距 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -37- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 B7 五、發明説明（35) 離dl。距離dl可被適當地設定約爲1.0至5.0/zm。 由此所備製的DMOS電晶體之VDS-ID(汲極電壓至汲 極電流）特性、VG-ID (閘極電壓至汲極電流）特性、及 VG-ABSIW (閘極電壓至晶圓電流絕對値）係同等於如圖 6A及6B中所示者。類似地，MOS電晶體30之VG-ID及 ABSIW特性係大致上同等於圖7A及7B中所示者。 (第四實施例） 此實施例修改其構成上述實施例之切換元件的DMOS 電晶體之結構。除此之外的結構係同等於第三實施例中所 述者。 依據此實施例之一半導體裝置中的切換元件陣列之部 分的橫斷面圖係同等於圖8中所示者。於此實施例所使用 之DMOS電晶體21中，基極區5被極涂地形成以達到基底 之p型區，以致其井區2可完全地隔離於一側面方向。由 於此結構，則個別片段之汲極可被相互地電隔離。 因此，因爲一專屬的元件隔離區無須出現於圖3或11 所示之結構中，所以一佔據的面積極小，而於其中DMOS 電晶體彼此並聯之情況下的設計自由程度亦很高。 圖12A、12B、12C及12D爲橫斷面圖以解釋一製造依 據本發明之第四實施例的半導體裝置之方法。 如圖12A中所示，備製一種諸如p型單晶矽之半導體 基底1，並將諸如磷或砷之η型雜質引入半導體基底1以同 時地形成η型井區2及12。另一方面，在一 η型外延層已 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
-38- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 ____B7 五、發明説明（36) 被形成之後，p型雜質可被引入井區之周邊以形成一 p型井 分離區。 如圖12B中所示，在基底之表面被氧化以形成閘絕緣 膜3之後’閘電極4及14被形成以相同的方法。 一光抗鈾劑（未顯示）被塗敷，並透過光石印術以執 行成形。同時，P型雜質（例如，硼）被選擇性地離子植入 而以閘電極4爲罩，並於一電子熔爐中執行熱處理（於 1100°C 180分鐘），例如，以形成基極區5而供電地隔離 井區2(圖12C)。重要的是採用熱處理以致其基極區5被 形成爲較井區2還深以隔離井區2，且熱處理之條件係依據 井區2之深度及濃度及井區2中所含之雜質種類、以及基 極區5之濃度及基極區5中所含之雜質種類而被決定。 接著，如圖12D中所示，第一源極區7、第一汲極區 8、第二源極區17及第二汲極區18被形成，同時地藉由離 子植入（例如，砷）並接著於一電子熔爐中執行熱處理 (於950 °C 30分鐘）。第一源極區7及第二源極區17係 藉由以閘電極爲罩而離子植入來形成，第一源極區7及第 二源極區1 7可被形成以相關於閘電極之自行校直的方式。 一距離d2可被設計以如上所述之距離dl的相同方式。 之後，雖未顯示，一氧化物膜係透過CVD法而被澱積 以形成一間層絕緣膜，一接點被斷開且一佈線被連接。如 所需，可使用一種多層的佈線以完成一積體電路。雖然備 製了佈線部分，但是一諸如電熱轉換器之負載被形成在一 起。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ；297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-39 - 533592 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（37) 依據此實施例，因爲其中基極區5被形成很深以隔離 井區2之結構，所以個別片段之汲極可被相互地電隔離。 結果，即使於其中依據本發明之半導體裝置被配置於一陣 列中且被使用爲一記錄裝置之情況下，可實現其如圖4所 示之簡單電路結構，藉以達成成本減低。 如上所述，於依據本實施例之半導體裝置及其製造方 法中，因爲切換元件之汲極的N型摻雜物濃度可被設定爲 低於通道之P型摻雜物濃度，且汲極可被形成爲足夠深， 所以可容許大電壓流動（由於高的崩潰電壓），且可容許 高速操作及大電流（由於低的on電阻），藉以達成較高的 整合及能量節省。同時，因爲用以驅動切換元件之電路包 含一具有中等崩潰電壓及類比特性之元件，所以可實現一 種得自由地設計及高性能的半導體裝置而不會顯著地增加 製造成本。 (第五實施例） 此實施例改良DMOS電晶體之陣列，而其平面結構被 顯示於圖13中。於此範例中，其具有大數量之單元的半導 體裝置中只有兩個單元被顯示。 於此實施例中，於其被設置爲彼此相鄰且未提供專屬 元件分離區插入於其間的DMOS電晶體中，有三個相鄰的 汲極被共同地彼此連接且被接著連接至一諸如電熱轉換器 之負載。 源極被共同地連接於所有DMOS電晶體中。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-40- 533592 A7 B7 五、發明説明（38) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 個別的源極係透過閘電極而被配置於那三個汲極之兩 側上。源極被短路至其提供DMOS電晶體之通道的基極 區。此外，至於在其配置方向上之DMOS電晶體的橫斷 面，如圖8中所示之預定型態被重複而不管其橫斷面係取 自單元中或者相鄰的單元中。 (第六實施例） 依據此實施例之一半導體裝置的電路結構被顯示於圖 14中。 參考圖14，參考數字43代表一諸如電熱轉換器之負 載，而一如圖13中所示之DMOS電晶體被連接爲其介於負 載43與一低電位側佈線48之間的切換元件41，其被施加 以一低參考電壓VGNDH。 於此範例中，作爲其驅動切換元件4 1之電路的範例， 有採用一種具有一位準偏移電路49、一 CMOS電路52及一 邏輯電路46之電路結構，其亦具有一閂鎖54及一偏移暫 存器5 5。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 切換元件41之閘極被連接與一具有pMOS電晶體44及 nM〇S電晶體45之高電壓CMOS電路52，而CMOS電路之 一輸入終端被連接與一由AND閘所形成之邏輯電路46。 CMOS電路之高電位側被連接與一位準偏移電路49，其提 供一中等參考電壓VHT。 做爲位準偏移電路49，有使用一諸如圖中所示之M〇S 電晶體42的源極追隨器電路。位準偏移電路49產生一參 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -41 - 533592 A7 B7 ____ __—------- 五、發明説明（39) 考電壓VHT，其較一供應自高電位側佈線47之高參考電壓 VH還低約數伏特至十數伏特。 (請先閲讀背面之注意事項真填寫本頁) 參考電壓VHT可透過較高電壓CMOS電路52之pM〇S 電晶體44而被供應至切換元件4 1之閘極。 較高電壓CMOS電路52係由一諸如AND閘46之邏輯 電路所控制。此邏輯電路亦可由一 CMOS電路所構成。因 爲AND閘46之驅動電壓VDD更低於參考電壓VHT，所以 邏輯電路可由一較低電壓CMOS所構成。 於此範例中，做爲其構成較高電壓CMOS電路52的電 晶體之間的nMOS電晶體45，有使用一種DMOS電晶體。 此外，最好是其電晶體50亦由一 DMOS電晶體所形成，如 nM〇S電晶體45之情況。 諸如AND閘46之邏輯電路中所使用的電晶體並非由 DMOS電晶體所形成，而係由一具有其自行校直至閘電極之 源極區及汲極區的M0S電晶體所形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此外，位準偏移電路49中之源極追隨器電晶體42係 由一具有中等崩潰電壓之補償M0S電晶體所製，如圖1B 或10B中所顯示者。 如上所述，高崩潰電壓的DMOS電晶體被使用爲切換 元件41，而CMOS電晶體52之一中的電晶體45及50 (其 供應一電壓至切換元件之閘極於電路之間以供驅動切換元 件41)係由一較高崩潰電壓之DMOS電晶體所製，其被製 造以相同於切換元件41之DMOS電晶體的方法。 接著，一具有中等崩潰電壓之補償M0S電晶體被使用 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -42- 533592 A7 ____B7 五、發明説明（40) 爲位準偏移電路49之源極追隨器元件42，而一低崩漬電壓 之MOS電晶體被使用爲一具有低供應電壓之邏輯電路。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 結果，一具有類比及邏輯之高度可靠的半導體積體電 路可被低價地提供，其容許高速操作，且其負載驅動能力 亦高。 (第七實施例） 依據此實施例之半導體裝置被顯示於圖15中。 於此實施例中，DMOS電晶體被使用於較高電壓CMOS 電路之切換元件41及nM〇S電晶體45中。 較高電壓CMOS電路中之pMOS電晶體44及較低電壓 CMOS邏輯電路46中之nMOS電晶體及pMOS電晶體係由 具有與上述DM0S電晶體不同之特性的M0S電晶體所形 成。 以下將描述一種製造如圖15中所示之半導體裝置的方 法。 備製一由低濃度P型單晶矽等所製之半導體基底1。 經濟部智慧財產局g(工消費合作社印製 N型雜質（諸如磷或砷）被引入半導體基底1之一預 定部分中，而同時地形成其形成DM0S電晶體之少量摻雜 汲極2及pMOS電晶體之η型井62的半導體區。 一由相當厚的氧化矽所製之場絕緣膜64被形成於半導 體基底1之表面上。場絕緣膜64作用爲DM0S電晶體之汲 極側上的閘絕緣膜，且亦作用爲CMOS電晶體等之元件隔 離區。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X29*7公釐） -43- 533592 A7 B7 五、發明説明（41) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在形成一由相當薄的氧化矽所製之閘絕緣膜63以後， 則一由多晶矽所製之電極材料被澱積並接著成形以形成間 電極4、65及66。 p型雜質（例如硼）被離子植入一部分（其中DMOS電 晶體之源極係藉由使用閘電極4爲離子植入罩而形成）， 並接著執行一熱處理以形成P型基極區5 ’以此一方式而使 得p型基極區5穿透η型半導體區2。接著，一區（於其上 欲形成PMOS電晶體）被覆蓋以一光抗蝕劑罩’而η型雜質 (例如磷或砷）被離子植入一變爲nMOS電晶體之源極及 汲極的部分，藉由使用聞電極4及場絕緣膜64爲離子植入 罩，並接著執行一熱處理藉以形成高度摻雜的η型半導體 區7、8及60。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一預定的部分覆蓋以一光抗蝕劑罩。閘電極66被使用 爲一離子植入罩。以及，Ρ型雜質（例如硼）被離子植入一 變爲pMOS電晶體之源極及汲極61的部分及DM0S電晶體 之源極區7的一部分73。因此，一熱處理被執行以形成高 度摻雜的P型半導體區61及73。此刻，於DM0S電晶體部 分中，P型半導體區73被形成以切斷通過源極區7之pn接 面。以此配置，則源極及基極可被輕易地短路於後續之程 序中。一由氧化矽所製並摻雜以磷或硼之絕緣膜67被® 積，而位於源極、汲極與閘極上之絕緣膜67的部分被蝕亥!J 以形成接觸孔於預定的位置。 爲了形成DM〇S電晶體之源極電極72及汲極電極71， 則汲極電極71及M0S電晶體之源極與汲極68、一導體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -44- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A7 B7 五、發明説明（42) (諸如內含銅之鋁）被澱積且接著被成形以一預定的佈線 形狀。 一由氧化矽等所製之第一間層絕緣膜69被澱積，且通 孔被界定於預定的位置。 爲了形成其作用爲一負載之電熱轉換器43的熱抵抗層 75，硼化給、矽鉅氮化物、鉅鋁等被澱積於表面上，而一 導體（例如內含銅之鋁）被接著澱積於其上。在導體74及 熱抵抗層75藉由乾式鈾刻而被成形以一預定的佈線形狀， 其變爲加熱部分之導體74的一部分係藉由濕式蝕刻而被選 擇性地移除。 由氮化矽等所製之一保護層70被澱積。 以此方式，可獲得一具有如圖1 5中所示之橫斷面結構 的半導體裝置。 於此實施例中，位於汲極側上之閘電極被形成以分離 自半導體基底於縱向上，且高度摻雜及極區之一端部（其 被形成以一自行校直之方式）被形成以分離自基極區5於 側向上，藉由使用場絕緣膜。以此方式，於汲極側上之 DMOS電晶體的崩潰電壓被顯著地改善。 同時，其變爲pMOS電晶體之井區的半導體區62被形 成以如用以形成其變爲DM0S電晶體之低濃度汲極的半導 體區2之相同方法，藉以減小CMOS電晶體之製造成本。 雖然未顯示於圖15，於其使用圖14中所示之位準偏移 電路的情況下，最好是使用圖1B或10B中所示之補償M〇S 電晶體，如情況所需。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
-45- 533592 A7 B7__ _ 五、發明説明（43) 無須贅述其圖8中所示之一結構可被採用而無須使用 如DM〇S電晶體之場絕緣膜，而一如圖1A或10A中所不之 結構亦可被採用。 一種依據本發明之此實施例的墨水噴射頭可被製造， 藉由形成一熱抵抗構件（其具有由鋁所製之佈線）及一熱 抵抗層（其係由氮化钽所製），於依據每一上述實施例之 半導體的一絕緣層（未顯示）上，並接著結合與一排出開 口形成構件（諸如由模製樹脂或膜所製之頂部）以形成一 排出開口，以及一通連與排出開口之墨水通道。接著，一 墨水槽被連接並安裝於一印表機主體之上，且一供應電壓 施加自主體之一電力電路而影像資料從一影像處理電路被 供應至噴射頭，因而將其操作爲一噴墨印表機。 圖1 6爲一視圖以解釋依據本發明之一實施例的液體噴 射頭，並顯示墨水噴射頭之一部分。 多數電熱轉換器（加熱器）141，其被用以產生熱於接 收一容許電流流動之電子信號時及用以噴出墨水自排出開 口 153 (藉由因熱而產生之泡沬），被配置以一線狀於一元 件基底152之上，於此元件基底152上製造一如圖2或14 中所示之電路。每一電熱轉換器被提供以一佈線電極1 54， 其供應一電子信號以驅動個別的電熱轉換器，而佈線電極 之一端部被電連接至切換元件41，其將被描述如下。 每一通道155 (用以供應墨水至其配置面對於電熱轉換 器141之位置上的排出開口 153)被配置相應於每一排出開 口 153。一界定排出開口 153及通道155之壁被提供於具溝 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -46- 533592 A7 B7 五、發明説明（44) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 槽構件156之上，而具溝槽構件156被連接至上述元件基 底152以界定通道155及一共同液體室157，以利供應墨水 至多數通道155。 圖17顯示一整合與本發明之元件基底152的墨水噴射 記錄頭結構，其中元件基底1 52被整合入一框構件1 5 8。上 述構成排出開口 153及通道155之構件156被裝附於元件基 底之上。接著，提供一接觸墊1 59，用以接收一來自裝置側 之電子信號，而其變爲各種驅動信號之電子信號係透過一 撓性印刷板1 60而從裝置主體之一控制器被供應至元件基 底 152。 圖1 8爲一視圖以解釋本發明之液體噴射頭所應用之液 體噴射頭的液體噴射設備之一實施例，並顯示一墨水噴射 記錄裝置IJRA之略圖。 一嚙合與一鉛螺栓5005 (其透過連結與一驅動馬達 5013之前向/反向旋轉動作的驅動力傳輸齒輪5011及5009 而旋轉）之螺旋溝槽5004的卡匣HC具有一梢（未顯示） 並執行往復移動於箭號a及b所示之方向。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考數字5002代表一紙張壓制板，其將一紙張壓在一 作用爲記錄媒體傳輸機構之平台5000上，於卡匣移動之一 範圍內。參考數字5007及5008代表起始位置檢測機構，用 以執行馬達5013等之旋轉方向的切換，於確認其卡匣之一 控制桿5006存在於此區域中時，藉由一光耦合器。參考數 字5016代表一支撐蓋構件5022之構件，此蓋構件5022覆 蓋記錄頭之前表面，而參考數字5015爲一吸引機構，其吸 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X 297公釐） -47- 533592 A7 B7 五、發明説明（45) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 引室構件5022之內部並透過一蓋內開口 5023以執行記錄頭 之吸力復原。參考數字5017代表一淸潔刀片，而參考數字 5019爲一機構，其致能刀片5017向前及向後移動。淸潔刀 片5017及構件5019被支撐至一主體支撐板5018。無須贅 述其刀片5017不限定於此形狀，而可應用任一熟知的淸潔 刀片於此範例。同時，參考數字5012代表一控制桿，用以 啓動吸力復原之吸力並相關於一嚙合與卡匣之凸輪5020而 移動，且一來自驅動馬達之驅動力被可移動地控制以一熟 知的傳輸機構，例如離合器開關。 覆蓋、淸潔及吸力復原被構成以使得所欲的處理被執 行於其相應的位置上，由於鉛螺栓5005之動作，當卡匣到 達一起始位置側區域時。然而，假如一所欲的動作可被執 行於一已知的時序，則任何其他結構均可被採用於此範 例。上述結構於其本身以及作爲其一複合結構均爲絕佳的 發明，並顯不本發明之較佳的結構範例。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 注意：此設備具有一由電子電路所形成之控制器驅動 信號供應機構（未顯示），用以供應一供應電壓、一影像 信號、一驅動控制信號等至元件基底152。 如上所述’依據本發明，切換元件中所使用之MIS場 效電晶體的汲極濃度可被設定爲低於一通道之濃度，且汲 極可被足夠深地形成。因此，大電流可被容許流通（由於 高的崩潰電壓），而高速操作係由一 on電阻所致能，藉以 獲得較高的整合及能量節省。同時，於一需要多數配置在 陣列中之電晶體的半導體中，元件間之隔離可被輕易地執 本紙張尺度適财關家標準（CNS ) A4規格（210X297公廣) ' -48- 533592 A7 ___B7 五、發明説明（你） 行而不增加成本。 此外，因爲一具有一中等崩潰電壓且具有一類比特性 之元件（其可設定一隨意的臨限電壓並抵擋一背閘電壓） 可被形成於一用以驅動切換元件之電路中而不會增加成 本’所以可實現一可被任意地設計且具有高性能之半導 體。 本發明之較佳實施例的前述說明已被提出以供說明及 描述之目的。並非想要鉅細靡遺或者限制本發明於所揭露 之精確形式，且可根據上述教導而執行修改及變異或者可 從本發明之實施而獲得。實施例被選擇並描述以解釋本發 明之原理及其實施應用以致能熟悉此技術者利用本發明於 各種實施例中並具有各種修改爲適用於所欲想之特定使 用。欲使本發明之範圍由後附申請專利範圍及其同等物所 界定。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -49 -

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A8 B8 C8 _ D8 六、申請專利範圍 i 1. 一種半導體裝置，其中一容許電流流至一負載之切換 元件及一用以驅動切換元件之電路被形成在一共同基底 上， 其中該切換元件爲一第一絕緣的閘電晶體，其包括： 一第二導電型式之第一半導體區，其係配置於第一導 電型式之半導體基底的主表面上； 一第一導電型式之第二半導體區，其係配置於第一半 導體區中； 一配置於一表面上之第一閘電極，於此表面上有一介 於第二半導體區與第一半導體區之間的pn接面透過一絕緣 膜而終結， 一第二導電型式之第一源極區，其係配置於第二半導 體區中之第一閘電極的一端部側上；及 一第二導電型式之第一汲極區，其係配置於第一半導· 體區中；以及 其中該用以驅動該切換元件之電路包括一第二絕緣閘 電晶體，其具有不同於該第一絕緣閘電晶體之特性。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣的閘電晶體構成一位準偏移電路，其產生一施加至該第 一閘電極之驅動電壓。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣閘電晶體之一汲極區包含一低雜質濃度區。 4. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣閘電晶體構成一位準偏移電路，其產生一施加至第一閘 本纸張又度逋用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 -50- ----------^------1T-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A8 Β8 C8 D8 々、申請專利範圍 2 極之驅動電壓，以及其一低雜質濃度區被配置於該第二絕 緣閘電晶體之一汲極區中。 5. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣閘電晶體爲一源極追隨器電晶體，其構成一位準偏移電 路，其產生一透過CMOS電路而施加至該第一閘極之驅動 電壓。 6. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣閘電晶體之井電位係不同於源極電位和汲極電位。 7. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣閘電晶體之汲極區具有一低雜質濃度區，其被形成爲較 該第一半導體區更淺。 8·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二絕 緣閘電晶體之汲極區具有一低雜質濃度區，其具有與該第 一半導體區相同的深度。 9·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二半 導體區被形成爲較該第一半導體更深。 10.如申請專利範圍第9項之半導體裝置，其中多數第 一絕緣閘電晶體被配置於一陣列中，而無專屬的元件隔離 區插入其間。 11 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二 絕緣聞電晶體爲一構成低電壓CMOS電路之第一導電型式 的M0S電晶體。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該用以 驅動該切換兀件之電路包括一低電壓CMOS電路，其具有 本纳「張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ---- ----------^------1T------ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -51 - 幻3592 A8 B8 C8 D8 A、申請專利範圍 3 敎第二絕緣閘電晶體、及一高電壓CMOS電路，其係由該 低電壓CMOS電路所控制；及 其中一構成該高電壓CMOS電路之第一導電型式的 M〇S電晶體爲一以形成該第一絕緣閘電晶體之相同方法所 製造的DMOS電晶體。 Π.如申請專利範圍第12項之半導體裝置，進一步包括 〜位準偏移電路，其產生一透過該高電壓CMOS電路而施 加至該第一閘極之驅動電壓。 14. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二 絕緣閘電晶體包含第一導電型式之源極與汲極區，其被形 成於第二導電型式之該井中。 15. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該一作 用爲該負載之電熱器被連接至該切換元件之一汲極且被整 合。 16. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該特性 係選自一臨限値、一崩潰電壓與一基底電流之至少其一 者。 17. —種半導體裝置，其中一容許電流流動至一負載之 切換元件及一用以驅動切換元件之電路被形成在一共同基 底上，其中： 該切換元件係由DMOS電晶體所形成；及 該用以驅動切換元件之電路包含一具有不同於該DM〇S 電晶體之特性的MOS電晶體。 18·如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） --- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、τ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -52- 533592 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 4 M〇S電晶體是與該DMOS電晶體相同的導電型式。 19. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體之一汲極區包含一低雜質濃度區。 20. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體構成一位準偏移電路，其產生一施加至該 DMOS電晶體之閘極的驅動電壓，以及其一低雜質濃度區被 配置於汲極區中。 21·如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體爲一源極追隨器電晶體，其構成一位準偏移電 路，其產生一透過CMOS電路而施加至該DMOS電晶體之 閘極的驅動電壓。 22. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 Μ〇S電晶體之一井電位不同於源極電位和汲極電位。 23. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該· M〇S電晶體之汲極區具有一低雜質濃度區，其被形成爲較 一變爲該DMOS電晶體之通道的基極區更淺。 24·如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體之汲極區具有一低雜質濃度區，其具有與一變 爲該DMOS電晶體之通道的基極區相同的深度。 25·如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中一變爲 該DMOS電晶體之通道的基極區被形成爲較一少量摻雜之 汲極區更深。 26·如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該多數 DMOS電晶體被配置於一陣列中，而無專屬的元件分離區插 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） " -53- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 綉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 5 入其間。 27. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體爲一構成低電壓CMOS電路之第一導電型式的 M〇S電晶體。 28. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該用以 驅動該切換元件之電路包括一低電壓CMOS電路，其具有 M〇S電晶體、及一高電壓CMOS電路，其係由該低電壓 CMOS電路所控制；及 其中一構成該高電壓CMOS電路之第一導電型式的 M〇S電晶體爲一用以製造該DMOS電晶體之相同方法所製 造的DMOS電晶體。 29. 如申請專利範圍第28項之半導體裝置，進一步包括 一位準偏移電路，其產生一施加至其作用爲該切換元件之 該DMOS電晶體之閘極的驅動電壓，透過該高電壓CM〇S_ 電路。 30. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 DMOS電晶體包含第一導電型式之源極與汲極區，其被形成 於第二導電型式之該井中。 3 1.如申請專利範圍第1 7項之半導體裝置，其中一作用 爲該負載之電熱器被連接至該DMOS電晶體之一汲極以利 整合。 32.如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 DMOS電晶體包括： 一第二導電型式之第一半導體區，其係配置於一第一 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 裝 訂 絲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -54- 533592 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 6 導電型式之半導體基底的主表面上； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 一第一導電型式之第二半導體區，其係配置於第一半 導體區中； 一配置於一表面上之第一閘電極，於此表面上有·一介 於第一半導體區與弟一半導體區之間的pn接面透過一絕緣 膜而終結； 一第二導電型式之第一源極區，其係配置於第二半導 體區中之該第一閘電極的一端部側上；及 一弟一導電型式之弟一汲極區，其係配置於該第一半 導體區中。 33. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二 絕緣閘電晶體具有一 〇 η電阻，其係等於或大於，及一操作 崩潰電壓爲2/3或更小，相較於該第一絕緣閘電晶體。 34. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置，其中該第二· 絕緣閘電晶體具有一 on電阻，其係等於或大於，及一操作 範圍內之最大基底電流爲1 0倍或更高，相較於該第一絕緣 閘電晶體。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 35. 如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體具有一 on電阻，其係等於或大於，及一操作崩 潰電壓爲2/3或更小，相較於該DMOS電晶體。 36·如申請專利範圍第17項之半導體裝置，其中該 M〇S電晶體具有一 on電阻，其係等於或大於，及一操作範 圍內之最大基底電流爲10倍或更高，相較於該DMOS電晶 體。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -55- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 533592 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 7 3 7 · —種液體噴射設備，其藉由使用以一電熱轉換器所 產生之熱來噴射一液體，該設備包括： 如申請專利範圍第1項之半導體裝置； 一排出開口，其係配置相應於其變爲負載之電熱轉換 器中； 一容器，其含有被供應至電熱轉換器上之液體；及 一電力電路，以供應一電壓至該半導體裝置。 38.—種液體噴射設備，其藉由使用以一電熱轉換器所 產生之熱來噴射一液體，該設備包括： 如申請專利範圍第17項之半導體裝置； 一排出開口，其係配置相應於其變爲負載之電熱轉換 器中； 一容器，其含有被供應至電熱轉換器上之液體；及 一電力電路，以供應一電壓至該半導體裝置。 39·—種製造半導體裝置之方法，其中一切換元件及一 用以驅動切換元件之電路被形成在一共同基底上，該方法 包括下列步驟： 形成一第二導電型式之第一半導體區於一第一導電型 式之半導體基底的表面上； 形成一閘絕緣膜於第一半導體區之上； 形成一第一閘電極於透過閘絕緣膜之第一半導體區的 表面上，及一第二閘電極於透過該閘絕緣膜之該半導體基 底的表面上； 形成一第一導電型式之第二半導體區，其濃度高於第 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） ----------¾------1T------絲 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -56- 533592 A8 B8 C8 D8 V、申請專利範圍 8 一半導體區，於該第一半導體區中，藉由以該第一閘電極 爲罩而離子植入第一導電型式之雜質； 形成第二導電型式之少量摻雜的汲極區於該半導體基 底中，藉由以該第二閘電極爲罩而離子植入第二導電型式 之雜質；及 形成第二導電型式之第一源極區於該第二半導體區之 一表面側上，藉由離子植入以該第一閘電極爲罩，形成第 二導電型式之第一汲極區於該第一半導體區之一表面側 上，藉由離子植入以形成第二導電型式之一第二源極區於 該半導體基底之一表面側上，及形成第二導電型式之一第 二汲極區以分離自第二閘電極側上之該少量摻雜汲極區的 一端部。 40.如申請專利範圍第39項的製造半導體裝置之方法， 其中該第二半導體區被形成以高於該第一半導體區之濃度 且較該第一半導體區更深，以電地隔離該第一半導體區， 藉由以該第一閘電極爲罩而離子植入第一導電雜質及藉由 一熱處理。 41· 一種製造半導體裝置之方法，其中一切換元件及〜 用以驅動切換元件之電路被形成在一共同基底上，該方法 包括下列步驟： 形成多數第二導電型式之第一半導體區於一第一導電 型式之半導體基底的表面上； 形成一閘絕緣膜於多數第一半導體區之上，· · 形成一第一閘電極於透過該閘絕緣膜的該多數第一半 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 、^1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -57- 533592 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 9 導體區之一的表面上，及一第二閘電極於一表面上，其中 一介於該半導體基底與該多數第一半導體區的另一個之間 的pn接面透過該閘絕緣膜而終結； 形成一第一導電型式之第二半導體區於該多數第一半 導體區之一中，藉由以該第一閘電極爲罩而離子植入第一 導電型式之雜質； 形成第二導電型式之第一源極區，藉由以該第二半導 體區之表面側上的該第一閘電極爲罩而離子植入第二導電 型式之雜質’形成桌一導電型式之一第一汲極區於該第一 半導體區之一表面側上，形成第二導電型式之一第二源極 區於該半導體基底之一表面側上，及形成第二導電型式之 一第二汲極區於該第一半導體區之表面側上以分離自〜介 於該半導體基底與該第一半導體區之間的pn接面。 42. 如申請專利範圍第41項的製造半導體裝置之方法， 其中該第二半導體區被形成以高於該第一半導體區之濃@ 且較該第一半導體區更深，以隔離該多數第一半導體區$ -- 〇 43. —種液體噴射設備，其藉由使用以一電熱轉換器m 產生之熱來噴射一液體，該設備包括： 如申請專利範圍第1項之半導體裝置；及 一排出開口，其係配置相應於其變爲負載之電熱轉換 器中。 44. 一種液體噴射設備，其藉由使用以一電熱轉換器戶斤 產生之熱來噴射一液體，該設備包括： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ----------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 综 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -58- 533592 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 1〇 如申請專利範圍第17項之半導體裝置； 一排出開口，其係配置相應於其變爲負載之電熱轉換 器中。 半導體裝置，製造半導體裝置之方法及液體噴射設備 於一'半導體裝置中，其中一容許電流流至一負載之切 換元件及一用以驅動切換元件之電路被形成在一共同基底 上，切換元件係由DMOS電晶體所形成，而用以驅動切換 元件之電路包含一具有不同於DMOS電晶體之特性的MOS 電晶體。 ----------------1T------# (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -59-
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