专利名称：高压侧半导体结构的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种半导体结构，且特别是有关于一种高压侧半导体结构。
背景技术：
随着半导体科技的发展，发展出一种高压侧半导体结构。高压侧半导体结构在基 板上形成掺杂离子的深井，半导体组件则设置于此深井内，以创造出较高的参考耐压(又 称为崩溃电压)。 在许多应用上，设计者必须试着增加高压侧半导体结构的参考耐压。然而，要高压 侧半导体结构的增加参考耐压是一件相当不容易的事情。为了改变高压侧半导体结构的参 考耐压，工艺上可能需要多出许多道黄光工艺，高压侧半导体结构的操作电压也可能会改 变。 因此，如何研发一种同时满足增加参考耐压、工艺简易且不会改变操作电压的高 压侧半导体结构，实为目前半导体业界研究发展的一重要目标。
发明内容
本发明是有关于一种高压侧半导体结构，其利用掺杂井、第一深井及第二深井相 互分开的设计，使得高压侧半导体结构同时满足增加参考耐压、工艺简易且不会改变操作 电压的效果。 根据本发明的一方面，提出一种高压侧半导体结构。高压侧半导体结构包括一基 板、一第一深井、一第二深井、一第一主动组件、一第二主动组件及一掺杂井。第一深井及第 二深井形成于基板内。其中第一深井及第二深井具有相同的离子掺杂型态。第一主动组件 及第二主动组件分别形成于第一深井及第二深井内。掺杂井形成于基板内，并形成于第一 深井及第二深井之间。掺杂井、第一深井及第二深井相互分开，且第一深井及第二深井与掺 杂井具有互补的离子掺杂型态。 为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细 说明如下
图1绘示第一实施例的高压侧半导体结构的示意图；以及 图2绘示本发明第二实施例的高压侧半导体结构的示意图。 主要组件符号说明 100、200 :高压侧半导体结构 DU、D12、D21、D22 :漏极 GU、G12、G21、G22 :栅极 N12、 N13、 N14、 N21、 N25、 N26、 Pn、 P15、 P16、 P22、 P23、 P24 :重离子掺杂区域 K、P2:第一主动组件
N2、P。第二主动组件 NS、PS:基板 NS^PSi :第一间隙区域 NS2、PS2 :第二间隙区域 丽。、NWU、丽21、 PW。、 PWn、 PW21 :掺杂井 丽DpPWD!:第一深井 NWD2、PWD2 :第二深井 SU、S12、S21、S22 :源极
具体实施例方式
以下是提出一实施例进行详细说明，实施例仅用以作为范例说明，并不会限縮本 发明欲保护的范围。此外，实施例中的图式省略不必要的组件，以清楚显示本发明的技术特 点。 第一实施例 请参照本发明第一实施例的高压侧半导体结构100的示意图，本实施例的高压侧 半导体结构100包括一基板PS、一第一深井丽Dp—第二深井丽D2、一第一主动组件Np — 第二主动组件Pi及一掺杂井PW。。 第一深井NWDi及第二深井NWD2形成于基板PS内。其中第一深井NWDi及第二深 井NWD2具有相同的离子掺杂型态。在本实施例中，基板PS为P型基板，第一深井NWD工及第 二深井丽02皆为N型深井。 第一主动组件&及第二主动组件P工分别形成于第一深井丽D工及第二深井NWD2 内。在本实施例中，第一主动组件K为一N型金氧半场效晶体管(NMOS)。第二主动组件P工 为一 P型金氧半场效晶体管(PMOS)。 其中，本实施例中，第一主动组件&包括一栅极Gu、一源极Su、一漏极Dn、一掺杂 井PWu及三重离子掺杂区域PU、N12、N13。 P型的掺杂井PWn形成于N型的第一深井丽D!内。 P型的重离子掺杂区域Pu及N型的重离子掺杂区域N12形成于P型的掺杂井PWn内。N型 的重离子掺杂区域N^形成于N型第一深井NWD工内。源极Sn设置于P型的重离子掺杂区 域Pn及N型重离子掺杂区域^上。漏极Dn设置于N型的重离子掺杂区域N^上。栅极 Gu设置于N型的第一深井丽D工之上。 此外，在本实施例中，第二主动组件P工包括一栅极G『一源极S『一漏极D『一掺 杂井PW21及、三重离子掺杂区域N14、P15、P16。 P型的掺杂井PW21形成于N型的第二深井NWD2 内。N型的重离子掺杂区域N14及P型的重离子掺杂区域P15形成于N型第二深井NWD2内。 P型的重离子掺杂区域P16形成于P型的掺杂井PW21内。源极S12设置于N型的重离子掺杂 区域NM及P型重离子掺杂区域Pw上。漏极D^设置于P型的重离子掺杂区域Pw上。栅 极G12设置于N型的第二深井NWD2之上。 掺杂井PW。则形成于基板PS内，并形成于第一深井NWD工及第二深井NWD2之间。在 本实施例中掺杂井PW。为P型井。 掺杂井PW。、第一深井丽D工及第二深井NWD2相互分开，而没有相互连接。也就是 说，掺杂井PW。与第一深井NWD工之间具有一第一间隙区域PS15掺杂井PW。与第二深井NWD2之间具有一第二间隙区域PS"第一间隙区域PS工及第二间隙区域PS2填充的是P型的基板 PS的材料，而不是P型的掺杂井PW。的材料。 N型组件与P型组件之间会形成一P-N接面。P-N接面之间可以下列关系式(1) 及关系式(2)表示 XPXNP = XNXNN = K..................... (1) BV = EX(XN+XP).....................(2) 其中，Xp为P型组件的空乏区的厚度。
Np为P型组件的离子掺杂浓度。
X,为N型组件的空乏区的厚度。
N,为N型组件的离子掺杂浓度。
Bv为参考耐压。
E为电场。 由上述关系式(1)可知，当P型组件的离子掺杂浓度Np降低时，P型组件的空乏区 的厚度XP会增加。 由上述关系式(2)可知，当P型组件的空乏区的厚度Xp增加时，参考耐压Bv会增 加。 在本实施例中，N型的第一深井NWDi与P型的第一间隙区域PSi之间形成一 P-N 接面。与N型的第一深井NWD工连接的是P型的第一间隙区域PS"此第一间隙区域的空乏 区厚度为Xp，而不是P型的掺杂井PW。。 P型的第一间隙区域PS工的离子掺杂浓度比P型的 掺杂井PW。的离子掺杂浓度低，所以P型的第一间隙区域PS工的空乏区厚度较大，参考耐压 也会较大。 根据多次实验结果，N型的第一深井NWD工与P型的掺杂井PW。连接时，参考耐压是 50V。 N型的第一深井NWD工与P型的第一间隙区域PS工连接时，参考耐压则提升至100V。
同样地，在本实施例中，N型的第二深井NWD2与P型的第二间隙区域PS2之间也形 成一 P-N接面。与N型的第二深井NWD2连接的是P型的第二间隙区域PS2，而不是P型的 掺杂井PW。。 P型的第二间隙区域PS2的离子餐杂浓度比P型的掺杂井PW。的离子掺杂浓度 低，所以P型的第二间隙区域P^的空乏区厚度会较大，参考耐压也会较大。
根据多次实验结果，N型的第二深NWD2井与P型的掺杂井PW。连接时，参考耐压是 50V。 N型的第二深井NWD2与P型的第二间隙区域PS2连接时，参考耐压则提升至IOOV。
并且，增加第一间隙区域PS工及第二间隙区域PS2并不会影响第一主动组件&及 第二主动组件Pi的操作电压。第一主动组件^及第二主动组件P工的操作电压仍可维持于 30V。 较佳地，第一间隙区域PS工及第二间隙区域PS2的宽度皆大于4微米(ym)时，可 以让第一间隙区域PS工及第二间隙区域P&完全展现出空乏区的厚度，参考耐压提升的效果 较佳。 此外，在一实施例中，可以将第一深井丽D工及第二深井NWD2向外移动来产生第一 间隙区域PS工及第二间隙区域PS2。如此一来，P型掺杂井PW。的宽度不会縮小，可以保持P 型的掺杂井PW。的功能。 再者，本实施例的第一间隙区域PS工及第二间隙区域P^的宽度实质上相等，使得
5第一主动组件&与第二主动组件P工之间可以保持平衡。
第二实施例 请参照图2，其绘示本发明第二实施例的高压侧半导体结构200的示意图。本实施 例的高压侧半导体结构200与第一实施例的高压侧半导体结构100不同之处在于离子掺杂 型态，其余相同之处不再重复叙述。 在本实施例中，基板NS为N型基板，第一深井PW^及第二深井PWD2皆为P型深 井。第一主动组件P2为一P型金氧半场效晶体管(PM0S)。第二主动组件N2为一N型金氧 半场效晶体管(NM0S)。 第一主动组件P2包括一栅极G『一源极S『一漏极D^、一掺杂井丽n及三重离子 掺杂区域N21、 P22、 P23。 N型的掺杂井丽n形成于P型的第一深井PWD!内。N型的重离子掺 杂区域N21及P型的重离子掺杂区域P22形成于N型的掺杂井丽n内。P型的重离子掺杂区 域P23形成于P型第一深井PWD工内。源极S21设置于N型的重离子掺杂区域N21及P型重离 子掺杂区域&上。漏极^设置于P型的重离子掺杂区域P^上。栅极^设置于P型的 第一深井PWDi之上。 此外，在本实施例中，第二主动组件N2包括一栅极G『一源极S『一漏极D『一掺 杂井丽21及三重离子掺杂区域P24、 N25、 N26。 N型的掺杂井丽21形成于P型的第二深井PWD2 内。P型的重离子掺杂区域P24及N型的重离子掺杂区域N25形成于P型第二深井PWD2内。 N型的重离子掺杂区域N26形成于N型的掺杂井NW21内。源极S22设置于P型的重离子掺杂 区域PM及N型重离子掺杂区域N^上。漏极^设置于N型的重离子掺杂区域N^上。栅 极G22设置于P型的第二深井PWD2之上。 掺杂井丽。则形成于基板NS内，并形成于第一深井PWD工及第二深井PWD2之间。在 本实施例中掺杂井NW。为N型井。 掺杂井丽。与第一深井PWD工之间具有一第一间隙区域NS"掺杂井丽。与第二深井 PWD2之间具有一第二间隙区域NS2。第一间隙区域NS工及第二间隙区域NS2填充的是N型的 基板NS的材料，而不是N型的掺杂井NW。的材料。 在本实施例中，P型的第一深井PWDi与N型的第一间隙区域之间形成一 P_N接 面。与P型的第一深井PWD工连接的是N型的第一间隙区域NS15而不是N型的掺杂井丽。。 N型的第一间隙区域NS工的离子餐杂浓度比N型的掺杂井NW。的离子掺杂浓度低，所以N型 的第一间隙区域NS工的空乏区厚度会较大，参考耐压也会较大。 根据多次实验结果，P型的第一深井PWD工与N型的掺杂井丽。连接时，参考耐压是 50V。 P型的第一深井PWD工与N型的第一间隙区域NS工连接时，参考耐压则提升至100V。
同样地，在本实施例中，P型的第二深井PWD2与N型的第二间隙区域NS2之间也形 成一 P-N接面。与P型的第二深井PWD2连接的是N型的第二间隙区域NS2，而不是N型的 掺杂井NW。。 N型的第二间隙区域NS2的离子餐杂浓度比N型的掺杂井NW。的离子掺杂浓度 低，所以N型的第二间隙区域N^的空乏区厚度会较大，参考耐压也会较大。
根据多次实验结果，P型的第二深井PWD2与N型的掺杂井丽。连接时，参考耐压是 50V。 P型的第二深井PWD2与N型的第二间隙区域NS2连接时，参考耐压则提升至100V。
本发明上述实施例所揭露的高压侧半导体结构，利用第一间隙区域及第二间隙区 域的设置，使得高压侧半导体结构具有多项优点，以下仅列举部分优点说明如下
第一、高压侧半导体结构的参考耐压可以大幅提高，如是由50V大幅提高至100V。
第二、高压侧半导体结构仍可保持原有的操作电压，例如是30V。
第三、不需额外增加工艺与材料。 综上所述，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发 明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动 与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
一种高压侧半导体结构，包括一基板；一第一深井及一第二深井，形成于该基板内，其中该第一深井及该第二深井具有相同的离子掺杂型态；一第一主动组件及一第二主动组件，分别形成于该第一深井及该第二深井内；以及一掺杂井，形成于该基板内，并形成于该第一深井及该第二深井之间，该掺杂井、该第一深井及该第二深井相互分开，且该第一深井及该第二深井与该掺杂井具有互补的离子掺杂型态。
2. 如权利要求1所述的半导体结构，其中该掺杂井与该第一深井之间具有一第一间隙 区域，该掺杂井与该第二深井之间具有一第二间隙区域。
3. 如权利要求2所述的半导体结构，其中该第一间隙区域及该第二间隙区域的宽度实 质上相等。
4. 如权利要求2所述的半导体结构，该第一间隙区域及该第二间隙区域的宽度皆大于 4微米(ii m)。
5. 如权利要求1所述的半导体结构，其中该掺杂井与该第一深井之间具有一第一间隙 区域，该掺杂井与该第二深井之间具有一第二间隙区域，该第一间隙区域及该第二间隙区 域的掺杂浓度小于该掺杂井的掺杂浓度。
6. 如权利要求1所述的半导体结构，其中该基板为一P型基板，该第一深井及该第二深 井为形成于该基板内的一N型深井。
7. 如权利要求6所述的半导体结构，其中该掺杂井为一 P型井。
8. 如权利要求1所述的半导体结构，其中该基板为一N型基板，该第一深井及该第二深 井为形成于该基板内的一 P型深井。
9. 如权利要求8所述的半导体结构，其中该掺杂井为一 N型井。
10. 如权利要求1所述的半导体结构，其中该第一主动组件为一N型金氧半场效晶体管 (NM0S)，该第二主动组件为一 P型金氧半场效晶体管(PM0S)。
全文摘要
一种高压侧半导体结构。高压侧半导体结构包括一基板、一第一深井、一第二深井、一第一主动组件、一第二主动组件及一掺杂井。第一深井及第二深井形成于基板内。其中第一深井及第二深井具有相同的离子掺杂型态。第一主动组件及第二主动组件分别形成于第一深井及第二深井内。掺杂井形成于基板内，并形成于第一深井及第二深井之间。掺杂井、第一深井及第二深井相互分开，且第一深井及第二深井与掺杂井具有互补的离子掺杂型态。
文档编号H01L27/088GK101789432SQ20101011897
公开日2010年7月28日 申请日期2010年1月27日 优先权日2010年1月27日
发明者蒋昕志, 邰翰忠 申请人:崇贸科技股份有限公司