高压金氧半导体组件及其制作方法

专利名称：高压金氧半导体组件及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高压金氧半导体组件及其制作方法，尤其涉及一种沟渠式高压金
氧半导体组件及其制作方法。
背景技术：
在功率半导体组件中，金氧半场效晶体管(M0SFET)具有高切换速度、低开关损 耗、低驱动损耗的特性，广泛被应用于高频功率转换。不过，随着功率半导体组件所需承受 的电压值提高，导通电阻会随之迅速增长，而导致导通损耗的比例大幅提高，使其应用受到 极大的限制。 如图1与图1A所示，传统的高压金氧半场效晶体管的导通电阻(RDS(on))主要是 由漂移区(drift zone)的电阻值(包括Rch、Ra、与R印i)决定。又，此金氧半场效晶体管 的电压阻断(voltage blocking)能力主要是由漂移区的距离与掺杂浓度决定。为了提高 电压阻断的能力，必须提高外延层的厚度并降低其掺杂浓度，然而，却会导致导通电阻值不 成比例的提高。 不同耐压的金氧半场效晶体管，其导通电阻中各部分所占的比例也各有不同。如 图中所示，对耐压30V的金氧半场效晶体管而言，其外延层电阻(R印i)仅为总导通电阻的 29% ;不过，对耐压600V的金氧半场效晶体管而言，外延层电阻(R印i)则是占据总导通电 阻的96. 5%。 为了降低高压金氧半场效晶体管的导通电阻。 一个方法是增加晶体管的截面积以
降低导通电阻。不过，此方法会导致晶体管组件的积极度降低，而造成成本的提高。另一个
方法是引入少数载流子(minority carrier)导电以降低导通电阻。不过，此方法除了会导
致开关速度降低，同时会产生拖尾电流(tailcurrent)，而导致开关损耗增加。 由于前述二种方法都有其应用上的缺陷，因此，如何设计出一种高压金氧半导体
组件，不仅具有低导通电阻，同时具有高电压阻断能力，是本领域亟待处理的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种高压金氧半导体组件及其制作方法，可以有效降低导 通电阻以降低耗损，同时具有高电压阻断能力。 本发明的其它目的和优点可以从本发明所揭露的技术特征中得到进一步的了解。
本发明的一实施例提供一种高压金氧半导体组件。此高压金氧半导体组件包括一 第一导电型的本体、一导电结构、一第二导电型的第一井区、一第一导电型的源极掺杂区与 一第二导电型的第二井区。其中，导电结构具有一第一延伸部与一第二延伸部。第一延伸 部由本体的上表面朝向本体的内部延伸。第二延伸部沿着本体的上表面延伸。第一井区位 于本体内，位于第二延伸部的下方，并且，第一井区与第一延伸部间隔一预设距离。源极掺
杂区位于第一井区内。第二井区位于本体内，由第一延伸部的底部延伸至一漏极掺杂区附 近。
在本发明的一实施例中，第一延伸部连接至第二延伸部，并且，第二延伸部连接至 一栅极。 在本发明的一实施例中，第一延伸部与第二延伸部间具有一介电层，第一延伸部
连接至一栅极，第二延伸部电性连接至源极掺杂区。 本发明亦提供一种高压金氧半导体组件的制作方法，包括下列步骤(a)提供一 第一导电型的基材；(b)于基材上制作一第一导电型的第一外延层；(C)利用一掩膜于第一 外延层中定义一掺杂范围，并植入第二导电型的离子于第一外延层内，以构成一第一掺杂 区；(d)重复前述步骤(b)与(C)至少一个循环；(e)制作一第二外延层于这些第一外延层 上；(f)制作一沟渠暴露最上方的第一掺杂区；(g)制作一导电结构于第二外延层上，此导 电结构具有一第一延伸部与一第二延伸部，第一延伸部位于沟渠内，第二延伸部沿着第二 外延层的上表面延伸；(h)以此导电结构为屏蔽，植入第二导电型的离子于第二外延层内， 以构成多个第一井区，并且，此第一井区与第一延伸部间隔一预设距离；(i)利用一掩膜定 义源极的位置，并植入第一导电型的离子于第一井区内，以构成多个源极掺杂区；(j)沉积 一介电层，并于介电层中制作多个接触窗，暴露位于介电层下方的源极掺杂区与第一井区； (k)通过介电层植入第二导电型的离子于第一井区内，以构成多个第二导电型的重掺杂区 位于这些接触窗的下方。 本发明的另一实施例提供一种高压金氧半导体组件。此高压金氧半导体组件包括 一第一导电型的本体、一栅极导电层、二个第二导电型的第一井区、二个第一导电型的源极 掺杂区与一第二导电型的第二井区。其中，栅极导电层沿着本体的上表面延伸。二个第二 导电型的第一井区位于本体内，且对应于栅极导电层的相对两侧边。二个第一导电型的源 极掺杂区分别位于二个第一井区内，且对应于栅极导电层的相对两侧边的下方。第二导电 型的第二井区位于本体内，并由栅极导电层的下方向下延伸至一基材附近。此第二井区电 性连接至一栅极或一源极。第二井区与二个第一井区间分别间隔一预设距离。并且，第二 井区与栅极导电层的间隔距离大于第一井区的深度。 本发明的另一实施例提供一种高压金氧半导体组件的制作方法。此制作方法包括 下列步骤(a)提供一基材；(b)于此基材上制作一第一导电型的第一外延层；(c)利用一 掩膜于此第一外延层中定义一掺杂范围，并植入第二导电型的离子于第一外延层内，以构 成一第一掺杂区；(d)重复前述步骤(b)与(c)至少一个循环；(e)制作一第二外延层于这 些第一外延层上，这些第一掺杂区受热扩张，互相连接形成一垂直井区；(f)制作一第二导 电型的保护环于第二外延层内，定义一主动区域，并且，此保护环的位置与垂直井区的位置 重叠；(g)制作一栅极导电层于第二外延层的上表面，且对准垂直井区；(h)以栅极导电层 为屏蔽，植入第二导电型的离子于第二外延层内，并驱入这些第二导电型的离子以构成多 个第一井区，这些第一井区与垂直井区分别间隔一预设距离，同时，在趋入步骤中，保护环 的范围向下扩张与垂直井区相连接；(i)利用一掩膜定义源极的位置，并植入第一导电型 的离子于第一井区内，以构成多个源极掺杂区；(j)沉积一介电层，并于介电层中制作多个 接触窗，暴露位于介电层下方的这些源极掺杂区与第一井区；(k)通过介电层植入第二导 电型的离子于第一井区内，以构成多个第二导电型的重掺杂区于第一井区内。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。


图1与图1A显示不同耐压的金氧半场效晶体管，其整体导通电阻中各部分所占的 比例的差异； 图2A与图2B为本发明高压金氧半导体组件一较佳实施例的剖面示意图； 图3为本发明高压金氧半半导体组件另一较佳实施例的剖面示意图； 图4A至图4H为本发明高压金氧半导体组件的制作方法的一较佳实施例； 图5为本发明高压金氧半导体组件又一较佳实施例的剖面示意图；以及 图6A至图6E为本发明高压金氧半导体组件的制作方法的另一较佳实施例； 图7为图6E中的第一延伸部电性连接至源极掺杂区一较佳实施例的示意图； 图8为本发明高压金氧半导体组件又一较佳实施例的剖面示意图； 图9A为图8中的第二井区电性连接至源极一较佳实施例的剖面示意图； 图9B为图8中的第二井区电性连接至栅极一较佳实施例的剖面示意图；以及 图10A至图10C为图8的高压金氧半导体组件及其保护环的制作方法的一较佳实 施例。其中，附图标记110基板120N型外延层130P型第二井区140氧化层150,150' 导电结构152,152' 第一延伸部
154,154' 第二延伸部156介电层450,450' 栅极导电层160P型第一井区170N型源极掺杂区180介电层186开口190重掺杂区195源极金属层D漏极G栅极S源极460保护环A主动区域210基材220N型外延层220aN型第一外延层220bN型第二外延层PR光阻图案层230a，330aP型第一掺杂区230P型垂直井区248沟渠240氧化层241第一氧化层242第二氧化层250,350 导电结构252,352第一延伸部254,354 第二延伸部260 P型第一井区
270源极掺杂区280介电层282接触窗284开口290P型重掺杂区295源极金属层
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述
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图2A与图2B为本发明的高压金氧半导体组件一较佳实施例的示意图。以下以一 N型金氧半导体场效晶体管(M0SFET)为例。如图中所示，此高压金氧半导体组件具有一N 型外延层120、一导电结构150、一P型第一井区(well)160、一N型源极掺杂区170与一 P 型第二井区130。 N型外延层120位于一 N型基板110上，作为此高压金氧半导体组件的本 体。N型基板110电性连接至一漏极D，可视为此N型金氧半导体组件的漏极掺杂区。导电 结构150位于N型外延层120上。此导电结构150呈T型，具有一第一延伸部152与一第 二延伸部154。第一延伸部152由N型外延层120的上表面朝向N型外延层120的内部延 伸。第二延伸部154沿着N型外延层120的上表面延伸。此导电结构150电性连接至一栅 极G。 P型第一井区160位于N型外延层120内，且位于导电结构150的第二延伸部154 的下方。并且，P型第一井区160与导电结构150的第一延伸部152间隔一预设距离。也 就是说，在P型第一井区160与第一延伸部152之间具有N型外延层120。 N型源极掺杂区 170位于P型第一井区160内，且对应于导电结构150的第二延伸部154的下方处。此N型 源极掺杂区170电性连接至一源极S。并且，在N型源极掺杂区170与N型外延层120之间 具有P型第一井区160。 P型第二井区130位于N型外延层120内，并且是由第一延伸部152的底部向下延 伸至N型基板110附近。值得注意的是，此P型第二井区130的底部与位于其下方的N型 基板IIO之间间隔有一定厚度的N型外延层120，并且，此P型第二井区130并未直接与第 一延伸部152相接触。就一较佳实施例而言，P型第二井区130与第一延伸部152之间至 少间隔一氧化层140。惟，此P型第二井区130紧邻于第一延伸部152，确保P型第二井区 130的电位会受到第一延伸部152的电位影响。此外，此P型第二井区130与P型第一井区 160间必须留有足够宽度的N型外延层120，作为此金氧半导体组件导通时的导电通道。
如图2A所示，当此金氧半导体组件的栅极G与源极S的压差(VGS)小于一临界电 压(VTH)时，在N型源极掺杂区170与N型外延层120间的P型第一井区160内不会产生 通道(channel)。此时，若在漏极D (对应于N型基板110)与源极S (对应于N型源极掺杂 区170)间施以顺向偏压，在P型第一井区160 (电性连接至源极S)与N型外延层120 (电 性连接至漏极D)间的空乏区(d印letion region)的范围会加大(如图中虚线所示)。
同时，当金氧半导体组件关断时，栅极G(对应于导电结构150)的电位与源极 S(对应于N型源极掺杂区170)的电位大致相等。因此，当漏极D与源极S间的顺向偏压提 高，在P型第二井区130 (通过导电结构150电性连接至栅极G)与N型外延层120 (电性连 接至漏极D)之间的空乏区的范围亦会加大(如图中虚线所示)。前述形成于P型第一井 区160与N型外延层120之间以及P型第二井区130与N型外延层120之间的空乏区，会 夹断N型源极掺杂区170至N型基板110间的导电通道。由于空乏区具有优异的电压阻断 能力，因而可以大幅提高金氧半导体组件的耐压。 如图2B所示，当栅极G与源极S的压差(VGS)大于一临界电压(VTH)，在N型源 极掺杂区170与N型外延层120间的P型第一井区160内(即对应于第二延伸部154下方 处)会产生一通道。此时，N型源极掺杂区170的电子可通过前述信道进入空乏区中，恢复 N型外延层120的电性，进而形成一导电路径。如图中箭头所示，此导电通道由N型源极掺 杂区170沿着第二延伸部154的下方，再转而沿着第一延伸部152与P型第二井区130的侧边垂直向下至N型基板110。 就一较佳实施例而言，如图中所示，P型第二井区130的宽度大于第一延伸部152 的宽度，避免因为P型第二井区130与P型第一井区160间的N型外延层120的厚度过大， 进而影响组件导通时，N型外延层120恢复导电性所需的时间。又，P型第二井区130的上 缘包覆第一延伸部152的底部。此外，本发明的金氧半导体组件着眼于其高耐压的特性，并 且，此金氧半导体组件的耐压值与P型第二井区130的延伸距离具有正相关。因此，就实际 应用上而言，P型第二井区130的延伸距离远大于第一延伸部152的长度。
虽然前揭实施例以高压金氧半导体场效晶体管为例进行说明，不过，本发明的适 用范围不限于金氧半导体场效晶体管。本发明只需要将前揭实施例所使用的N型基板110， 改为P型基板，即构成一绝缘栅双极性晶体管(IGBT)。 图3为本发明高压金氧半导体组件另一较佳实施例的示意图。不同于图2的实施 例，本实施例的导电结构150'的第一延伸部152'与第二延伸部154'之间具有一介电层 156，例如一氧化层，以使第一延伸部152'与第二延伸部154'的电性互相分离。并且，此导 电结构150'的第二延伸部154'电性连接至栅极G，第一延伸部152'则是电性连接至源极 S。 图2的高压金氧半导体组件中，P型第二井区130的电位是受到栅极G的影响。相 较之下，本实施例的P型第二井区130的电位则是受到源极S影响。不过，当栅极G与源极 S的压差(VGS)小于临界电压(VTH)时，如同图2的实施例，本实施例在P型第一井区160 与N型外延层120间以及P型第二井区130与N型外延层120间亦会产生空乏区夹断N型 源极掺杂区170至N型基板110间的导电信道，提供优异的电压阻断能力。
图4A至图4H为本发明高压金氧半导体组件的制作方法的一较佳实施例。以下以 一N型金氧半导体组件的制作流程为例。如图4A所示，首先，提供一N型基材210。然后， 如图4B所示，于此基材210上制作一N型第一外延层220a，利用一掩膜(未图示)于此N 型第一外延层220a上方制作一光阻图案层PR，以定义一掺杂范围，并植入P型离子于此N 型第一外延层220a内，以构成一 P型第一掺杂区230a。 接下来，如图4C所示，重复图4B的制作步骤至少一个循环，重复的次数的多少与 所欲制作的高压金氧半导体组件的耐压值的高低呈正相关。在本实施例中所制作的金氧半 导体组件的耐压值为600V，因此，重复六次图4B的制作步骤，而在基材210上堆栈六层N型 第一外延层220a，并且对应于六层N型第一外延层220a，在此N型第一外延层220a的堆栈 中，亦具有六个P型第一掺杂区230a。 值得注意的是，图4B的制作步骤必须使用掩膜以定义掺杂范围。在本实施例中， 在各个N型第一外延层中220a形成P型第一掺杂区230a所使用的是同一个掩膜，并且，各 个N型第一外延层220a中所形成的第一掺杂区是沿着垂直方向对齐。此外，由于在外延层 的制作步骤中涉及高温工艺，因此，P型第一掺杂区230a的范围会因为后续的外延层制作 步骤而扩大。如图4C所示，在本实施例中，通过适当控制P型第一掺杂区230a的掺杂物的 植入深度、植入浓度、以及相对应的N型第一外延层层220a的厚度，可以使各个N型第一外 延层220a内的P型第一掺杂区230a互相重叠，而形成单一个P型垂直井区230 (此P型垂 直井区230即对应于图2A与图2B的P型第二井区130)。不过，此P型垂直井区230与其 下方的基材210仍然保持一定距离。
随后，如图4D所示，制作一 N型第二外延层220b于这些N型第一外延层220a上， 此N型第二外延层220b与这些N型第一外延层220a整体构成一 N型第二外延层220作为 此金氧半导体组件的本体。然后，制作一沟渠248暴露最上方的P型第一掺杂区230a，也就 是暴露这些P型第一掺杂区230a所构成的P型垂直井区230的上缘。接下来，同时请参照 图4E所示，制作一氧化层240，覆盖该N型第二外延层220b的裸露表面。然后，全面沉积一 多晶硅层(未图示)，并填满沟渠248。接下来，利用一掩膜定义出导电结构250的位置，并 蚀刻去除多余的多晶硅层，以形成多晶硅导电结构250于N型第二外延层220b上。此导电 结构具有一第一延伸部252与一第二延伸部254，第一延伸部252位于沟渠248内，第二延 伸部254沿着N型第二外延层220b的上表面延伸。 接下来，如图4F所示，直接利用此导电结构250为屏蔽，植入P型离子于N型第二 外延层220b内，以构成多个P型第一井区260。此P型第一井区260与第一延伸部252间 隔一预设距离。也就是说，在P型第一井区260与第一延伸部252间夹有N型第二外延层 220b。值得注意的是，此P型第一井区260与位于第一延伸部252下方的P型垂直井区230 间夹有足够宽度的N型外延层，作为金氧半导体组件导通时的导电通道。
随后，如图4G所示，利用一掩膜(未图示)于P型第一井区260上制作一光阻图 案层PR，以定义源极掺杂区270的位置，并植入N型离子于P型第一井区260内，以构成多 个源极掺杂区270于P型第一井区260内。接下来，如图4H所示，沉积一介电层280，并于 介电层280中制作多个接触窗282，暴露位于介电层280下方的源极掺杂区270与P型第一 井区260。然后，通过介电层280植入P型离子于P型第一井区260内，以构成多个P型重 掺杂区290于P型第一井区260内。 如图4H所示，在前揭实施例中，形成于N型第二外延层220的各个P型第一掺杂 区230a是互相重叠以构成一垂直井区230。不过，本发明并不限于此。如图5所示，制作于 N型第二外延层220各个第一掺杂区330a亦可以互相分离。不过，各个第一掺杂区330a的 间隔距离不得太大，以确保各个第一掺杂区330a的电位可以互相感应。
图6A至图6E本发明高压金氧半导体组件另一较佳实施例的制作流程。承接图4D 的步骤，如图6A所示，制作一第一氧化层241 ，覆盖该N型第二外延层220b的裸露表面。然 后，全面沉积一第一多晶硅层，并且填满沟渠248。接下来，回蚀(etch back)去除多余的 第一多晶硅层，仅留下位于沟渠248内由多晶硅材料所构成的导电结构350的第一延伸部 352。 接下来，如图6B所示，制作一第二氧化层242，覆盖第一延伸部352的裸露表面。 然后，全面沉积一第二多晶硅层，覆盖第二氧化层242。接下来，利用一掩膜(未图示)定义 第二延伸部354的位置，并蚀刻去除多余的第二多晶硅层，以形成由多晶硅材料所构成的 导电结构350的第二延伸部354。 接下来，如图6C所示，直接利用第二延伸部354为屏蔽，植入P型离子于N型第二 外延层220b内，以构成多个P型第一井区260。随后，如图6D所示，利用一掩膜(未图示) 制作一光阻图案层PR于P型第一井区260上，以定义源极掺杂区270的位置，并植入N型 离子于P型第一井区260内，以构成多个源极掺杂区270于P型第一井区260内。接下来， 如图6E所示，沉积一介电层280，并于介电层280中制作多个接触窗282，暴露位于介电层 280下方的源极掺杂区270与P型第一井区260。然后，通过介电层280植入P型的离子于P型第一井区260内，以构成多个P型重掺杂区290于P型第一井区260内。
值得注意的是，通过前述图6A与图6B的步骤所制作的第一延伸部352与第二延 伸部354是彼此分离。就一较佳实施例而言，第二延伸部354可电性连接至栅极G，以控制 此金氧半导体组件的运作。第一延伸部352则可电性连接至源极S。为了将此第一延伸部 352电性连接至源极S，就一较佳实施例而言，如图7所示，可在介电层280邻近于此高压金 氧半导体组件的边缘处的制作一开口 284，暴露此第一延伸部352，然后再利用一源极金属 层295同时连接至第一延伸部352与源极掺杂区270，即可使第一延伸部352电性连接至源 极S。 图8为本发明高压金氧半导体组件又一较佳实施例的示意图。图中以一高压金 氧半导体场效晶体管为例。如图中所示，此高压金氧半导体组件具有一N型外延层120、一 栅极导电层450、二个P型第一井区160、二个N型源极掺杂区170与一P型第二井区130。 其中，N型外延层120位于一N型基板110上，作为此高压金氧半导体组件的本体。栅极导 电层450沿着N型外延层120的上表面延伸。二个P型第一井区160位于N型外延层120 内，且对应于栅极导电层450的相对两侧边。此二个P型第一井区160是间隔一定距离。
二个N型源极掺杂区170分别位于二个P型第一井区160内，且位于栅极导电层 450的相对两侧边的下方处。P型第二井区130且位于N型外延层120内，由栅极导电层 450的下方，向下延伸至N型基板llO附近。此N型基板IIO可视为一N型的漏极掺杂区。 P型第二井区130与二个P型第一井区160间分别间隔一预设距离。此P型第二井区130 电性连接至一栅极G或一源极S。并且，就一较佳实施例而言，P型第二井区130与栅极导 电层450的间隔距离大于P型第一井区160的深度。 同时请参照图9A与图9B，为了将P型第二井区130电性连接至此高压金氧半导体 组件的栅极G或源极S，就一较佳实施例而言，可利用此高压金氧半导体组件的边缘处的保 护环(guard ring)460作为媒介以进行电性连接。如图中所示，P型保护环460位于N型 本体内，且环绕位于主动区域A内的P型第一井区160。此保护环460的深度大于P型第一 井区160的深度。P型第二井区130由此高压金氧半导体组件的主动区域A延伸至保护环 460的下方，而与保护环460相接。 如图9A所示，为了使连接至保护环460的P型第二井区130电性连接至源极S，本 实施例在介电层180中制作有开口 186以暴露保护环460。并且，在介电层180上沉积有源 极金属层195，同时连接至N型源极掺杂区170与保护环460，以使保护环460电性连接至 源极S。如图9B所示，为了使连接至保护环460的P型第二井区130电性连接至栅极G，本 实施例直接利用主动区域A边缘的栅极导电层450'。将此栅极导电层450'延伸至保护环 460的上表面而与保护环460相连接，以使保护环460电性连接至栅极G。
图10A至图10C显示图8的金氧半导体组件连同其保护环460的制作方法的一较 佳实施例。承接图4C的步骤，如图10A所示，在制作N型第二外延层220b之后，制作一 P 型的保护环460于N型第二外延层220b内，定义出一主动区域A。由N型第二外延层220b 的上方观之，此保护环460的位置与位于外延层220内的P型垂直井区230(即对应于图8 的P型第二井区130)的位置重叠。随后，制作一栅极导电层450于N型第二外延层220b 的上表面，且对准垂直井区230。 接下来，如图10B所示，以此栅极导电层450为屏蔽，植入P型离子于N型第二外
11延层220b内，并驱入这些P型离子，以构成多个P型第一井区260。这些P型第一井区260 与P型垂直井区230分别间隔一预设距离。值得注意的是，在驱入P型离子的步骤中，保护 环460内的P型离子也会向下扩散，而使保护环460的范围向下扩张与P型垂直井区230 相连接。 随后，如图10C所示，利用一掩膜定义源极的位置，并植入N型离子于P型第一井 区260内，以构成多个源极掺杂区270。然后，沉积一介电层280，并于介电层280中制作多 个接触窗282，暴露位于介电层280下方的源极掺杂区270与P型第一井区260。接下来， 通过介电层280植入P型离子于第一井区260内，以构成P型重掺杂区290于P型第一井 区260内。 本发明的高压金氧半导体组件具有下列优点 首先，如图2A与图2B所示，当栅极G与源极S的压差(VGS)小于一临界电压(VTH) 时，若在漏极D与源极S间施以顺向偏压，在P型第一井区160与P型第二井区130间会产 生空乏区完全阻断其间的N型外延层120。此空乏区具有优异的电压阻断能力，因而可以大 幅提高金氧半导体组件的耐压。另一方面，当栅极G与源极S的压差(VGS)大于一临界电 压(VTH)时，在N型源极掺杂区170与N型外延层120间的P型第一井区160内会产生通 道。此时，N型源极掺杂区170的电子可通过前述信道进入空乏区中，恢复N型外延层120 的电性，进而形成一导电路径。基本上，通过适度提高N型外延层120的掺杂浓度，可以获 致优异的导通电阻，达到降低导通损耗的目的。 其次，如图2A所示，本发明的高压金氧半导体组件在关断时所形成的空乏区是位 于P型第一井区160与P型第二井区130之间。P型第一井区160与P型第二井区130的 间隔距离通常是小于相邻二金氧半导体组件的栅极的间隔距离。因此，本发明的高压金氧 半导体组件关断后，填充电子至空乏区以回复至导通状态的速度会优于传统的具有横向PN 接面的高压金氧半导体组件，例如CoolmosTM与Super junction半导体组件。
此外，如图2A所示，本发明的高压金氧半导体组件除了在重掺杂区190、 P型第一 井区160与N型外延层120间具有一与生倶来的齐纳二极管，在P型第二井区130与N型 外延层120间亦具有一齐纳二极管。当雪崩崩溃(avalanche breakdown)产生时，崩溃电 流不会完全集中于重掺杂区190、P型第一井区160与N型外延层120间的齐纳二极管。因 此，本发明的高压金氧半导体组件可以减少流经第二延伸部154下方的横向电阻的电流， 进而可以防止形成于N型外延层120、P型第一井区160与N型源极掺杂区170间的双极性 接面晶体管因为过大的电流而毁损。 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟 悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变 形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种高压金氧半导体组件，其特征在于，包括一第一导电型的本体；一导电结构，具有一第一延伸部与一第二延伸部，该第一延伸部由该本体的上表面朝向该本体的内部延伸，该第二延伸部沿着该本体的该上表面延伸；一第二导电型的第一井区，位于该本体内及位于该第二延伸部的下方，该第一井区与该第一延伸部间隔一预设距离；一第一导电型的源极掺杂区，位于该第一井区内；以及一第二导电型的第二井区，位于该本体内，由该第一延伸部的底部延伸至一漏极掺杂区附近。
2. 根据权利要求1所述的高压金氧半导体组件，其特征在于，其中，该第一延伸部连接 至该第二延伸部。
3. 根据权利要求1所述的高压金氧半导体组件，其特征在于，其中，该第一延伸部与该 第二延伸部间具有一介电层，该第一延伸部电性连接至该源极掺杂区，该第二延伸部电性 连接至一栅极。
4. 根据权利要求1所述的高压金氧半导体组件，其特征在于，其中，该漏极掺杂区位于 该本体的底部。
5. —种高压金氧半导体组件，其特征在于，包括 一第一导电型的本体；一栅极导电层，沿着该本体的上表面延伸；二个第二导电型的第一井区，位于该本体内，且对应于该栅极导电层的相对两侧边； 二个第一导电型的源极掺杂区，分别位于该二个第一井区内，且位于该栅极导电层的相对两侧边的下方；以及一第二导电型的第二井区，电性连接至一栅极或一源极，且位于该本体内，由该栅极导电层的下方向下延伸至一基材附近，该第二井区与该二个第一井区间分别间隔一预设距离，该第二井区与该栅极导电层的间隔距离大于该第一井区的深度。
6. 根据权利要求5所述的高压金氧半导体组件，其特征在于，其中，该高压金氧半导体 组件还包括一第二导电型的保护环，位于该本体内且环绕该些第一井区，该保护环的深度 大于该第一井区的深度，该保护环的下缘与该第二井区相接触。
7. 根据权利要求6所述的高压金氧半导体组件，其特征在于，其中，该保护环通过一源 极金属层电性连接至一源极。
8. 根据权利要求6所述的高压金氧半导体组件，其特征在于，其中，该保护环通过该栅 极导电层电性连接至一栅极。
9. 一种高压金氧半导体组件的制作方法，其特征在于，包括(a) 提供一基材；(b) 于该基材上制作一第一导电型的第一外延层；(c) 利用一掩膜于该第一外延层中定义一掺杂范围，并植入第二导电型的离子于该第 一外延层内，以构成一第一掺杂区；(d) 重复前述步骤(b)与(C)至少一个循环；(e) 制作一第二外延层于该些第一外延层上；(f) 制作一沟渠暴露最上方的该第一掺杂区；(g) 制作一导电结构于该第二外延层上，该导电结构具有一第一延伸部与一第二延伸 部，该第一延伸部位于该沟渠内，该第二延伸部沿着该第二外延层的上表面延伸；(h) 以该导电结构为屏蔽，植入第二导电型的离子于该第二外延层内，以构成多个第一 井区，该第一井区与该第一延伸部间隔一预设距离；(i) 利用一掩膜定义源极的位置，植入第一导电型的离子于该第一井区内，以构成多个 源极掺杂区；(j)沉积一介电层，于该介电层中制作多个接触窗，暴露位于该介电层下方的该些源极 掺杂区与该第一井区；以及(k)通过该介电层植入第二导电型的离子于该第一井区内，以构成多个第二导电型的 重掺杂区于该第一井区内。
10. 根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，其中，制作该导电结构的步骤包括 制作一第一氧化层，覆盖该第二外延层的裸露表面；全面沉积一多晶硅层；以及利用一掩膜定义该导电结构的位置，并蚀刻去除多余的该多晶硅层。
11. 根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，其中，制作该导电结构的步骤包括 制作一第一氧化层，覆盖该第二外延层的裸露表面； 全面沉积一第一多晶硅层；回蚀该第一多晶硅层，以构成该第一延伸部； 制作一第二氧化层覆盖该第一延伸部的裸露表面； 全面沉积一第二多晶硅层；利用一掩膜定义该第二延伸部的位置，且蚀刻去除多余的该第二多晶硅层；以及 将该第一延伸部电性连接至该源极掺杂区。
12. 根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，其中，该第一掺杂区的宽度大于该 沟渠的宽度。
13. —种高压金氧半导体组件的制作方法，其特征在于，包括(a) 提供一基材；(b) 于该基材上制作一第一导电型的第一外延层；(c) 利用一掩膜于该第一外延层中定义一掺杂范围，并植入第二导电型的离子于该第 一外延层内，以构成一第一掺杂区；(d) 重复前述步骤(b)与(C)至少一个循环；(e) 制作一第二外延层于该些第一外延层上，该些第一掺杂区受热扩张，互相连接形成 一垂直井区，该垂直井区与该基材间隔一预定距离；(f) 制作一第二导电型的保护环于该第二外延层内，定义一主动区域，该保护环的位置 与该垂直井区的位置重叠；(g) 制作一栅极导电层于该第二外延层的上表面，且对准该垂直井区；(h) 以该栅极导电层为屏蔽，植入第二导电型的离子于该第二外延层内，并驱入该些第 二导电型的离子，以构成多个第一井区，该些第一井区与该垂直井区分别间隔一预设距离， 同时，该保护环的范围向下扩张而与垂直井区相连接；(i)利用一掩膜定义源极的位置，并植入第一导电型的离子于该第一井区内，以构成多 个源极掺杂区；(j)沉积一介电层，并于该介电层中制作多个接触窗，暴露位于该介电层下方的该些源 极掺杂区与该第一井区；以及(k)通过该介电层植入第二导电型的离子于该第一井区内，以构成多个第二导电型的 重掺杂区于该第一井区内。
14. 根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，其中，制作于该第二外延层上表面 的该栅极导电层延伸连接该保护环。
15. 根据权利要求13所述的制作方法，其特征在于，还包括制作一源极金属层于该介 电层上，同时连接该保护环与该源极掺杂区。
全文摘要
一种高压金氧半导体组件，包括一第一导电型的本体、一导电结构、一第二导电型的第一井区、一第一导电型的源极掺杂区与一第二导电型的第二井区。其中，导电结构具有一第一延伸部与一第二延伸部。第一延伸部由本体的上表面朝向本体的内部延伸。第二延伸部沿着本体的上表面延伸。第一井区位于本体内，位于第二延伸部的下方，并且，第一井区与第一延伸部间隔一预设距离。源极掺杂区位于第一井区内。第二井区位于本体内，由第一延伸部的底部延伸至一漏极掺杂区附近。
文档编号H01L29/06GK101728430SQ20081017053
公开日2010年6月9日 申请日期2008年10月17日 优先权日2008年10月17日
发明者涂高维 申请人:尼克森微电子股份有限公司