半导体装置及其形成方法与流程

本发明是关于半导体装置及其形成方法，特别是关于超高压装置平台工艺中的金属氧化物半导体场效晶体管装置及其形成方法。

背景技术：

1、高压半导体装置适用于高电压与高功率的集成电路(ic)领域，其优点在于符合成本效益，且易相容于其他工艺，已广泛应用于显示器驱动集成电路元件、电源供应器、电力管理、通信、车用电子或工业控制等领域中。

2、在超高压(uhv)装置平台工艺中，可提供具不同操作电压的金属氧化物半导体场效晶体管(mosfet)。根据日益增加的应用需求，有需要在不增加额外光罩及节省元件面积的前提下，增加不同应用电压的金属氧化物半导体场效晶体管装置。

技术实现思路

1、本发明一些实施例提供一种半导体装置。半导体装置包括半导体基板、井区、隔离结构、栅极结构和场掺杂区。井区设置于半导体基板中，井区具有第一导电类型。隔离结构设置于井区内的半导体基板上。栅极结构设置于井区内的半导体基板上，并延伸覆盖部分隔离结构。场掺杂区设置于井区上，其中场掺杂区具有第二导电类型，其中场掺杂区具有与隔离结构重叠的第一部分，和与第一部分连接且延伸远离栅极结构的第二部分，第一部分的第一底面距半导体基板的顶面的第一深度大于第二部分的第二底面距半导体基板的顶面的第二深度。

2、本发明另一些实施例提供一种半导体装置。半导体装置包括半导体基板、井区、隔离结构、栅极结构和场掺杂区。井区设置于半导体基板中，井区具有第一导电类型。隔离结构设置于井区内的半导体基板上。栅极结构设置于井区内的半导体基板上，并延伸覆盖部分隔离结构。场掺杂区设置于井区上，且与隔离结构部分重叠，其中场掺杂区具有位于隔离结构下方的第一底面，和位于漏极接触掺杂区下方的第二底面，其中第二底面沿垂直半导体基板的顶面的方向位于第一底面和半导体基板的顶面之间。

3、本发明又一些实施例提供一种半导体装置的形成方法。半导体装置的形成方法包括于半导体基板中形成第一井区。于半导体基板的顶面上形成垫氧化层和多个绝缘图案。对半导体基板进行第一场掺杂工艺，于未被绝缘图案覆盖的第一井区中形成第一场掺杂区的第一部分，在被绝缘图案覆盖的第一井区中形成第一场掺杂区的第二部分，其中第一场掺杂区的第一部分的第一底面距半导体基板的顶面的第一深度大于第一场掺杂区的第二部分的第二底面距半导体基板的顶面的第二深度。进行热氧化工艺，使第一井区中未被绝缘图案覆盖的垫氧化层成长为第一隔离结构。移除绝缘图案。于第一井区内的半导体基板上形成第一栅极结构，第一栅极结构延伸覆盖部分第一隔离结构和第一场掺杂区的第一部分。

4、本发明实施例的半导体装置设置于单一井区中，利用调控与单一井区的导电类型相反的另一井区掺杂浓度的场掺杂区工艺及硅局部氧化(locos)工艺，可在不增加额外光罩的情形下，在上述单一井区上形成与单一井区的导电类型相反的场掺杂区，作为半导体装置的漏极掺杂区。在一些实施例中，场掺杂区在栅极结构下方的第一部分的掺杂深度大于场掺杂区在远离栅极结构的第二部分的掺杂深度，以达到装置操作电压及电性的要求。另外，本发明实施例的半导体装置的漏极掺杂区并非由另一井区形成，不会因形成井区后进行的热扩散工艺而增加装置尺寸。因此，本发明实施例的半导体装置可维持小装置尺寸，并同时达到装置操作电压及耐压的要求。

技术特征：

1.一种半导体装置，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，更包括：

3.如权利要求2所述的半导体装置，其特征在于，更包括：

4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该第一深度与该第二深度的比率范围从约3：1至约20：1。

5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该隔离结构与该场掺杂区的该第二部分于一垂直投影该半导体基板的方向完全不重叠。

6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该栅极结构与该场掺杂区的该第一部分于一垂直投影该半导体基板的方向部分重叠。

7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该场掺杂区的该第一部分的该第一底面与该场掺杂区的该第二部分的该第二底面彼此不共平面。

8.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该场掺杂区的该第二部分邻接该隔离结构。

9.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，该第二底面沿垂直该半导体基板的一顶面的一方向位于该第一底面和该半导体基板的该顶面之间。

10.一种半导体装置的形成方法，其特征在于，包括：

11.如权利要求10所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，该垫氧化层的厚度与该些绝缘图案的厚度的比率范围从约1：3至约1：20。

12.如权利要求10所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

13.如权利要求10所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

14.如权利要求10所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

15.如权利要求10所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

16.如权利要求15所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

17.如权利要求16所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

18.如权利要求17所述的半导体装置的形成方法，其特征在于，更包括：

技术总结
本发明实施例提供半导体装置及其形成方法。半导体装置包括半导体基板、井区、隔离结构、栅极结构和场掺杂区。井区设置于半导体基板中，井区具有第一导电类型。隔离结构设置于井区内的半导体基板上。栅极结构设置于井区内的半导体基板上，并延伸覆盖部分隔离结构。场掺杂区设置于井区上且具有第二导电类型，其中场掺杂区具有与隔离结构重叠的第一部分，和与第一部分连接且延伸远离栅极结构的第二部分，第一部分的第一底面距半导体基板的顶面的第一深度大于第二部分的第二底面距半导体基板的顶面的第二深度。本发明实施例的半导体装置可维持小装置尺寸，并同时达到装置操作电压及耐压的要求。

技术研发人员：胡钰豪
受保护的技术使用者：世界先进积体电路股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15