专利名称：高压元件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种高压元件，特别涉及一种能够避免反转层引发漏电流的高压元件。
背景技术：
高压元件是高度整合集成电路中一种最重要且可以承受较高电压的元件。一般而言，高压元件的击穿电压会高于一般元件；举例来说，一般元件的操作电压的范围大约有5V，而高压元件的操作电压的范围大约会有40～100V，并且高压元件的结构相似于一般的MOS元件。电可编辑只读存储器(EPROM)与闪存是最常使用于计算机系统与电子产品中的两种高压元件。
图1A为传统的高压元件，而图1B为图1A中沿着线段AA’的剖面图。如图1A中所示，高压元件10形成于基底12中，且绝缘(STI)结构14用以定义出主动区(active area；AA)16，而多晶硅栅极结构18设置于绝缘结构14与主动区16之上。当绝缘结构14被多晶硅栅极结构18所覆盖住，在经过高温应力(high temperature stress)之后，在主动区16的边缘会产生反转层(inversionlayer)，而引发漏电流(Ioff)。
发明内容
本发明提供一种高压元件，包括一基底，该基底包括一主动区；一源极区以及一漏极区，形成于基底中；一栅极结构，形成于主动区之上，并且在基底中源极区与漏极区之间定义出一通道区，其中主动区具有至少一个延伸部沿着通道区的一个通道方向延伸。
本发明还提供一种高压元件，包括一基底，该基底包括一主动区；一源极区以及一漏极区，形成于基底中；一栅极结构，形成于主动区之上，并且在基底中源极区与漏极区之间定义出一通道区，其中主动区具有至少一个延伸部，沿着通道区通道方向的垂直方向延伸，使得主动区不会被栅极结构所完全地覆盖。
本发明还提供一种高压元件的制造方法，包括提供一基底；于基底中，定义出具有至少一个延伸部的一主动区；形成一栅极结构于基底上，用以在主动区中定义出一通道区，其中延伸部沿着通道区通道方向的垂直方向延伸，使得主动区不会被栅极结构所完全地覆盖。
为了让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合所附图示，作详细说明如下
图1A为传统的高压元件。
图1B为图1A中沿着线段AA’的剖面图。
图2A为本发明的高压元件的平面图。
图2B为图2A中沿着线段AA’的剖面图。
图3A为本发明中高压元件的一个实施例。
图3B为本发明中高压元件的一个实施例。
图3C为本发明中高压元件的一个实施例。
图3D为本发明中高压元件的一个实施例。
图3E为本发明中高压元件的一个实施例。
主要部件符号说明10、20、40A～40E高压元件；12、22基底；14绝缘(STI)结构；16、26主动区； 18、28栅极结构；26A延伸物； 30A、30BN型井区；31P型井区； 32漏极区；34源极区； 36导电区；具体实施方式
在图1A与图1B所示的高压元件中，在经过高温应力(high temperaturestress)之后，在主动区16的边缘就会引发由于反转层(inversion layer)而产生的漏电流Ioff。最根本的原因在于浅构槽隔离(STI)结构中的正电荷会被推至STI结构的底部，使得产生的反转层会由于隔离不佳而产生漏电流。有鉴于此，本发明将反转层切断，以便克服漏电的问题。
图2A为本发明的高压元件的平面图， 图2B为图2A中沿着线段AA’的剖面图。
如图2A所示，高压元件20为高压对称型的MOS电晶体，并且包括形成有主动区26、漏极区32与源极区34的基底22以及栅极结构28。基底22还包括两个N型井区30A与30B以及设置于两N型井区30A与30B之间的P型井区31(显示于图2B)，漏极区32与源极区34分别形成于N型井区30A与30B之中，而主动区26形成于井区30A、30B与31中。栅极结构28形成于主动区26之上，用以在基底22中源极区34与漏极区32之间定义出通道区(未图示)。在此实施例中，高压元件20为一个高压对称型的NMOS电晶体，但不限定于此，举例而言，高压元件20可为高压非对称型的NMOS电晶体、高压对称型PMOS电晶体或高压非对称型的PMOS电晶体。
主动区26被绝缘结构24(例如，浅沟槽隔离(STI)、场氧化物(field oxide)…等等)限定于基底22中，并且具有两个延伸物26A，沿着通道区通道方向的垂直方向延伸，使得延伸物26A不会被栅极结构28所完全地覆盖。如图2A所示，延伸物26A对称地形成于主动区26的两侧。举例而言，在本实施例中，通道方向是指漏极区32往源极区34的方向或源极区34往漏极区32的方向(例如图2A中的平行方向)。换言之，延伸物26A沿着图2A中的垂直方向(垂直于线段AA’)延伸，并且该垂直方向也可称为通道区通道宽度方向。因此，如图2B所示，在栅极结构28边缘上的绝缘结构24会被延伸物26A所隔开。
当栅极结构28边缘上的绝缘结构24被延伸物26A所隔开，于栅极结构28边缘所产生的反转层就会被切断，因此将可以避免发生漏电流。换言之，本发明切断了由绝缘结构24中正电荷所引发的反转层，因而避免了反转层所产生的漏电流。
图3A所示为本发明中高压元件的另一实施例。如图所示，高压元件40A与图2A中所示的高压元件20相似，除了导电区(pick-up region)36。在高压元件40中，导电区36形成于基底22中并环绕主动区26、漏极区32、源极区34与栅极结构34，而延伸物26A延伸至导电区36，以便避免由于处理过程引发的漏电流。
图3B所示为本发明中高压元件的另一实施例。如图所示，高压元件40B与图2A中所示的高压元件20相似，除了延伸物26A。在高压元件40B中，延伸物26A是非对称地形成于主动区26的两侧，用以隔离栅极结构28边缘上的绝缘结构24，以便切断由绝缘结构24中正电荷所引发的反转层。
图3C所示为本发明中高压元件的另一实施例。如图所示，高压元件40C与图2A中所示的高压元件20相似，除了延伸物26A。在高压元件40C中，主动区26的一侧具有两个延伸物26A，而另一侧有一个延伸物26A，栅极结构28边缘上的绝缘结构24会被隔开，以便切断由绝缘结构24中正电荷所引发的反转层。
图3D所示为本发明中高压元件的另一实施例。如图所示，高压元件40D与图2A中所示的高压元件20相似，除了主动区26。在高压元件40D中，主动区26的两侧沿着通道区通道方向的垂直方向延伸，使得主动区26不会被栅极结构所完全地覆盖。换言之，主动区26两侧沿着图4D的垂直方向延伸，使得栅极结构28边缘上的绝缘结构24会被隔开，以便切断由绝缘结构24中正电荷所引发的反转层。
图3E所示为本发明中高压元件的另一实施例。如图所示，高压元件40E与图3D中所示的高压元件40D相似，除了延伸物26A。在高压元件40E中，主动区26上侧具有一延伸物26A，使得栅极结构28边缘上的绝缘结构24被延伸物26A与主动区26下侧所隔开。因此，由绝缘结构24中正电荷所引发的反转层会被切断。在某些实施例中，延伸物的形状为矩形，但不限定于此，举例而言，也可为三角形或多边形。
本发明还公开了高压装置的制造方法，包括下列步骤首先，先提供基底22，例如硅基底或其它半导体基底，包括具有第一导电型态的两个第一井区30A与30B以及具有第二导电型态的第二井区31。
接着，于基底22中定义出具有延伸部26A的主动区26，其中延伸部26A是由主动区26所延伸出来的。举例而言，可通过传统绝缘技术，在基底26中形成绝缘结构24，绝缘结构24可为浅沟槽隔离(STI)技术或局部硅氧化技术(LOCOS)所形成的场氧化物，但最好是浅沟槽隔离(STI)技术。因此，在基底22中会定义出一个具有延伸物26A的主动区26，并同时在井区30A与30B中形成两个用以作为漏极区与源极区的区域。除此之外，在先前所述的步骤之前，可执行离子植入技术与退火程序，以便于基底22中形成所需的井区30A、30B与31，为叙述上的简洁，于此不再累述。
如图2B所示，主动区26在其两侧上各具有一个延伸物26A，并且这两个延伸物26A对称地设置于主动区26两侧。举例而言，如图3A所示，延伸物26A可以延伸到导电区(pick-up region)，用以避免处理过程所引发的反转层。如图3B所示，延伸物26A也可以非对称地设置于主动区26两侧，或者主动区26也可以一侧具有单独一个延伸物26A，而另一侧具有两个延伸物26A。
然后，通过传统加工技术，在基底22上形成一栅极28，以便在主动区26中定义出一通道区。举例而言，栅极结构28包括一栅极氧化层、一覆晶硅栅极、两个侧壁…等等。最后，通过传统加工技术，对井区30A与30B中的两区域进行掺杂，以便形成一漏极区以及一源极区。
延伸物26A沿着通道区的通道方向的垂直方向延伸，使得主动区26不会被栅极结构28所完全地覆盖。在本发明中，通道方向是指漏极区32往源极区34的方向或源极区34往漏极区32的方向(例如图2A中的平行方向)。换言之，延伸物26A沿着图2A中的垂直方向(垂直于线段AA’)延伸，并且该垂直方向也可称为通道区的通道宽度方向。因此，如图2B中所示，在栅极结构28边缘上的绝缘结构24会被延伸物26A所隔开。
当栅极结构28边缘上的绝缘结构24被延伸物26A所隔开，在栅极结构28边缘所产生的反转层就会被切断，因此将可以避免发生漏电流。换言之，本发明切断了由绝缘结构24中正电荷所引发的反转层，因而避免了反转层所产生的漏电流。
在某些实施例中，主动区26也可以两侧皆沿着通道区通道方向的垂直方向延伸(如图3D所示)，使得主动区26不会被栅极结构28所完全地覆盖。或者是说，主动区26也可以一侧具有延伸物26A，并且主动区26的另一侧与延伸物26A皆都沿着通道区通道方向的垂直方向延伸(如图3E所示)，使得主动区26不会被栅极结构28所完全地覆盖。在某些实施例中，延伸物的形状为矩形，但不限定于此，举例而言，也可为三角形或多边形。
权利要求
1.一种高压元件，包括一基底，包括一主动区；一源极区以及一漏极区，形成于基底中；一栅极结构，形成于主动区之上，并在上述基底中的源极区与漏极区之间定义出一通道区，其中主动区具有至少一个延伸部沿着通道区的一个通道方向延伸。
2.如权利要求1所述的高压元件，其特征在于高压元件为MOS电晶体。
3.如权利要求1所述的高压元件，其特征在于延伸部并未被栅极结构所完全地覆盖。
4.如权利要求1所述的高压元件，其特征在于通道方向为通道宽度方向。
5.如权利要求1所述的高压元件，其特征在于延伸部由主动区延伸至基底中的导电区。
6.如权利要求1所述的高压元件，其特征在于上述基底还包括两个具有第一导电型态的第一井区，以及一个具有第二导电型态的第二井区，其中源极区与漏极区分别形成在两个第一井区中，而主动区与延伸部形成在第二井区中。
7.如权利要求1所述的高压元件，其特征于延伸部形成在主动区两侧。
8.一种高压元件，包括；一基底，包括一主动区；一源极区以及一漏极区，形成于基底中；一栅极结构，形成于主动区之上，并在基底中的源极区与漏极区之间定义出一通道区，其中主动区具有至少一个延伸部，沿着上述通道区通道方向的垂直方向延伸，使得主动区不会被上述栅极结构所完全地覆盖。
9.一种高压元件的制造方法，包括提供基底；在上述基底中定义出具有至少一个延伸部的主动区；形成一栅极结构在基底上，用以在主动区中定义出一通道区，其中上述延伸部沿着通道区通道方向的垂直方向延伸，使得主动区不会被栅极结构所完全地覆盖。
10.一种高压元件，包括；一基底，包括一主动区；一源极区以及一漏极区，形成于基底中；一栅极结构，形成于主动区之上，并在上述基底中的源极区与漏极区之间定义出一通道区，其中主动区具有第一侧以及第二侧，其中主动区的第二侧上具有至少一个延伸部，而上述主动区的第一侧以及延伸部沿着通道区通道方向的垂直方向延伸，使得主动区不会被栅极结构所完全地覆盖。
全文摘要
一种高压元件，包括一基底，该基底包括一主动区；一源极区以及一漏极区，形成于基底中；一栅极结构，形成于主动区之上，并且在基底中源极区与漏极区之间定义出一通道区，其中主动区具有至少一个延伸部沿着通道区的一个通道方向延伸。
文档编号H01L21/02GK101090135SQ20071008629
公开日2007年12月19日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年6月16日
发明者曾健庭, 朱立寰 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司