高压元件及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种高压元件及其制造方法。高压元件包含：半导体层、阱区、本体区、本体极、栅极、源极与漏极。其中，本体极用以作为该本体区的电性接点。其中，本体极与源极重叠的区域定义一重叠区，且本体极自半导体层上表面起算的深度，深于源极的深度，以使部分本体极位于重叠区正下方。重叠区于通道方向上的长度，不短于一预设长度，以抑制寄生双极晶体管于该高压元件操作时导通；其中，该寄生双极晶体管由部分该阱区、部分该本体区与部分该源极所形成。部分该本体区与部分该源极所形成。部分该本体区与部分该源极所形成。

【技术实现步骤摘要】
高压元件及其制造方法


[0001]本专利技术涉及一种高压元件及其制造方法，特别涉及一种能够抑制寄生晶体管导通的高压元件及其制造方法。

技术介绍

[0002]图1A与图1B分别显示一种已知高压元件100的俯视示意图与剖视示意图。所谓的高压元件，是指于正常操作时，施加于漏极的电压高于5V的半导体元件。一般而言，高压元件100的漏极19与本体区16间，具有漂移区12a(如图1B中虚线范围所示意)，将漏极19与本体区16分隔，且漂移区12a在通道方向(如图1A与图1B中虚线箭头所示意)的长度根据高压元件100正常操作时所承受的操作电压而调整。如图1A与图1B所示，高压元件100包含：阱区12、本体极13、漂移氧化区14、本体区16、栅极17、源极18、与漏极19。其中，阱区12的导电型为N型，形成于基板11上。栅极17覆盖部分漂移氧化区14。本体极13与本体区16的导电型为P型。源极18与漏极19的导电型为N型。
[0003]一般高压元件100在制作时，以共享本体区16与本体极13的镜像排列方式，由多个单元组成高压元件100。因此，如图1A与图1B所示，源极18
’
镜像对称于源极18，栅极17
’
镜像对称于栅极17，以此类推。
[0004]高压元件100操作时，因高电场而产生的热载子中的空穴，会经由本体区16注入本体极13，此热载子电流流经本体区16时，会因此热载子电流流经本体区16，造成本体区16内的电压降升高，进而将使由源极18、本体区16与阱区12所形成的寄生NPN双极结型晶体管(bipolar junction transistor，BJT)导通，产生极大的导通电流，破坏高压元件100的结构，而限制了安全操作区域(safe operation area，SOA)。其中安全操作区域的定义，为本领域技术人员所熟知，在此不予赘述。
[0005]有鉴于此，本专利技术提出一种能够在高压元件操作时，抑制寄生晶体管导通，提高安全操作区域的高压元件及其制造方法。

技术实现思路

[0006]就其中一观点言，本专利技术提供了一种高压元件，包含：一半导体层，形成于一基板上；一阱区，具有一第一导电型，形成于该半导体层中；一本体区，具有一第二导电型，形成于该阱区中；一本体极，具有该第二导电型，用以作为该本体区的一电性接点，该本体极形成于该本体区中；一栅极，形成于该半导体层之上，且部分该本体区位于该栅极正下方并连接于该栅极，以提供该高压元件在一导通操作中的一反转电流通道；一源极，具有该第一导电型，形成于该栅极的外部下方的该本体区中；以及一漏极，具有该第一导电型，形成于该栅极的外部下方远离该本体区侧的该阱区中，且于一通道方向上，一漂移区位于该漏极与该本体区之间，其中该漂移区用以作为该高压元件在该导通操作中的一漂移电流通道；其中，该本体极与该源极重叠的区域定义一重叠区，该重叠区具有第一导电型；其中，该本体极自该半导体层的一上表面起算的深度，深于该源极的深度，以使部分该本体极位于该重
叠区正下方；其中，该重叠区于该通道方向上，具有一预设长度，用以抑制一寄生双极晶体管于该高压元件操作时导通；其中，该寄生双极晶体管由部分该阱区、部分该本体区与部分该源极所形成。
[0007]就另一观点言，本专利技术提供了一种高压元件制造方法，包含：形成一半导体层于一基板上，该半导体层于一垂直方向上，具有相对的一上表面与一下表面；形成一半导体层于一基板上；形成一阱区于该半导体层中，且该阱区具有一第一导电型；形成一本体区于该阱区中，且该本体区具有一第二导电型；形成一本体极于该本体区中，用以作为该本体区的一电性接点，且该本体极具有该第二导电型；形成一栅极于该半导体层上，且部分该本体区位于该栅极正下方并连接于该栅极，以提供该高压元件在一导通操作中的一反转电流通道；形成一源极于该栅极的外部下方的该本体区中，且该源极具有第一导电型；以及形成一漏极于该栅极的外部下方远离该本体区侧的该阱区中，且于一通道方向上，一漂移区位于该漏极与该本体区之间，其中该漂移区用以作为该高压元件在该导通操作中的一漂移电流通道，该漏极具有第一导电型；其中，该本体极与该源极重叠的区域定义一重叠区，该重叠区具有第一导电型；其中，该本体极自该半导体层的一上表面起算的深度，深于该源极的深度，以使部分该本体极位于该重叠区正下方；其中，该重叠区于该通道方向上，具有一预设长度，用以抑制一寄生双极结型晶体管于该高压元件操作时导通；其中，该寄生双极结型晶体管由部分该阱区、部分该本体区与部分该源极所形成。
[0008]在一种较佳的实施型态中，该高压元件，还包括一漂移氧化区，形成于该上表面上并连接于该上表面，且位于该漂移区上并连接于该漂移区，其中该漂移氧化区包括一区域氧化(local oxidation of silicon，LOCOS)结构、一浅沟槽绝缘(shallow trench isolation，STI)结构或一化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)氧化区。
[0009]在一种较佳的实施型态中，该第一导电型电性相反于该第二导电型。
[0010]在一种较佳的实施型态中，该本体极的第二导电型杂质浓度高于该本体区的第二导电型杂质浓度。
[0011]在一种较佳的实施型态中，该栅极与该重叠区都于一宽度方向上延伸且完全平行。
[0012]在一种较佳的实施型态中，该源极为连续的单一个体，且该本体极的数量为多个，且于该上表面下的该半导体层中，每一该本体极由该源极隔开，并由该源极所包围。
[0013]在一种较佳的实施型态中，该本体极的数量为多个，且于该上表面下的该半导体层中，每一该本体极由该源极隔开，且部分该重叠区位于该栅极的一间隔层的正下方。
[0014]以下通过具体实施例详加说明，会更容易了解本专利技术的目的、
技术实现思路
、特点及其所实现的功效。
附图说明
[0015]图1A与图1B分别显示一种现有技术高压元件100的俯视示意图与剖视示意图。
[0016]图2A
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图2C显示本专利技术的第一个实施例。
[0017]图3A
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图3C显示本专利技术的第二个实施例。
[0018]图4A
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图4C显示本专利技术的第三个实施例。
[0019]图5A
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图5I显示本专利技术的第四个实施例。
[0020]图6A显示根据本专利技术的高压元件的计算机辅助设计(Technology Computer Aided Design，TCAD)模拟图。
[0021]图6B显示现有技术与根据本专利技术的高压元件的导通电阻比较。
[0022]图中符号说明
[0023]100，200，300，400：高压元件
[0024]11，21，31，41：基板
[0025]11a，21a，31a，41a：上表面
[0026]11b，21b，31b，41b：下表面
[0027]11
’...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高压元件，包含：一半导体层，形成于一基板上；一阱区，具有一第一导电型，形成于该半导体层中；一本体区，具有一第二导电型，形成于该阱区中；一本体极，具有该第二导电型，用以作为该本体区的一电性接点，该本体极形成于该本体区中；一栅极，形成于该半导体层之上，且部分该本体区位于该栅极正下方并连接于该栅极，以提供该高压元件在一导通操作中的一反转电流通道；一源极，具有该第一导电型，形成于该栅极的外部下方的该本体区中；以及一漏极，具有该第一导电型，形成于该栅极的外部下方远离该本体区侧的该阱区中，且于一通道方向上，一漂移区位于该漏极与该本体区之间，其中该漂移区用以作为该高压元件在该导通操作中的一漂移电流通道；其中，该本体极与该源极重叠的区域定义一重叠区，该重叠区具有第一导电型；其中，该本体极自该半导体层的一上表面起算的深度，深于该源极的深度，以使部分该本体极位于该重叠区正下方；其中，该重叠区于该通道方向上，具有一预设长度，用以抑制一寄生双极结型晶体管于该高压元件操作时导通；其中，该寄生双极结型晶体管由部分该阱区、部分该本体区与部分该源极所形成。2.如权利要求1所述的高压元件，其中，还包括一漂移氧化区，形成于该上表面上并连接于该上表面，且位于该漂移区上并连接于该漂移区，其中该漂移氧化区包括一区域氧化结构、一浅沟槽绝缘结构或一化学气相沉积氧化区。3.如权利要求1所述的高压元件，其中，该第一导电型电性相反于该第二导电型。4.如权利要求1所述的高压元件，其中，该本体极的第二导电型杂质浓度高于该本体区的第二导电型杂质浓度。5.如权利要求1所述的高压元件，其中，该栅极与该重叠区都于一宽度方向上延伸且完全平行。6.如权利要求1所述的高压元件，其中，该源极为连续的单一个体，且该本体极的数量为多个，且于该上表面下的该半导体层中，每一该本体极由该源极隔开，并由该源极所包围。7.如权利要求1所述的高压元件，其中，该本体极的数量为多个，且于该上表面下的该半导体层中，每一该本体极由该源极隔开，且部分该重叠区位于该栅极的一间隔层的正下方。8.一种高压元件制造方法，包含：形成一半导体层于一基板...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊志文，张钧隆，游焜煌，邱国卿，翁武得，
申请(专利权)人：立锜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：