半导体结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明是关于一种半导体结构，特别是关于一种包括绝缘栅双极晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)的半导体结构。
【背景技术】
[0002]高压电源集成电路(high voltage power IC)是应用于切换式电源供应器(SMPS)、照明、马达控制及电浆驱动等领域。更高的效率、更佳的可靠度、更好的应变性以及系统级成本的降低是为人所追求。侧向式IGBT被广泛地用于电源集成电路技术。侧向式IGBT结合了双扩散金属氧化物半导体(DMOS)及双极晶体管二者的优点，例如高输入阻抗及良好的栅极控制(DM0S的优点)，以及在低的导通状态压降下具有高的电流电平(双极晶体管的优点)。此外，侧向式IGBT比起DMOS具有更低的导通状态电阻(Ron)，因此减少导通状态损失(on-state losses)。多通道侧向式IGBT因其具有更多的通道而使得顺向压降降低。垂直式IGBT相较于侧向式IGBT具有更低的导通状态损失。
【发明内容】
[0003]在本说明书中，提供一种包括改良式IGBT的半导体结构。
[0004]根据一实施例，一半导体结构包括一基板、一第一掺杂区、一第一阱、一第二掺杂区、多个第一重掺杂区、多个导电体及多个介电质、一第二重掺杂区、一第三重掺杂区、一第四重掺杂区、以及一第一栅电极及一第一栅介电质。第一掺杂区形成于基板中。第一掺杂区具有第一掺杂类型。第一阱形成于基板中。第一阱具有第一掺杂类型。第二掺杂区形成于基板中并围绕第一掺杂区。第二掺杂区将第一阱与第一掺杂区分离。第二掺杂区具有第二掺杂类型。第一重掺杂区形成于第一掺杂区中。第一重掺杂区具有第二掺杂类型。导电体及介电质形成于基板上并介于第一重掺杂区之间。导电体是形成于介电质上。第二重掺杂区形成于第一阱中。第二重掺杂区具有第一掺杂类型。第三重掺杂区形成于第二掺杂区中。第三重掺杂区具有第二掺杂类型。第四重掺杂区形成于第二掺杂区中并相邻于第三重掺杂区。第四重掺杂区具有第一掺杂类型。第一栅电极及第一栅介电质形成于基板上并介于第一重掺杂区与第四重掺杂区之间。第一栅电极是形成于第一栅介电质上。
[0005]根据另一实施例，一半导体结构包括一基板及一 IGBT。此一 IGBT包括一第一掺杂区、一第一阱、一第二掺杂区、多个第一重掺杂区、多个导电体及多个介电质、一第二重掺杂区、一第三重掺杂区、一第四重掺杂区、以及一第一栅电极及一第一栅介电质。第一掺杂区形成于基板中。第一掺杂区具有第一掺杂类型。第一阱形成于基板中。第一阱具有第一掺杂类型。第二掺杂区形成于基板中并围绕第一掺杂区。第二掺杂区将第一阱与第一掺杂区分离。第二掺杂区具有第二掺杂类型。第一重掺杂区形成于第一掺杂区中。第一重掺杂区形成于第一掺杂区中。第一重掺杂区具有第二掺杂类型。导电体及介电质形成于基板上并介于第一重掺杂区之间。导电体是形成于介电质上。第二重掺杂区形成于第一阱中。第二重掺杂区具有第一掺杂类型。第三重掺杂区形成于第二掺杂区中。第三重掺杂区具有第二掺杂类型。第四重掺杂区形成于第二掺杂区中并相邻于第三重掺杂区。第四重掺杂区具有第一掺杂类型。第一栅电极及第一栅介电质形成于基板上并介于第一重掺杂区与第四重掺杂区之间。第一栅电极是形成于第一栅介电质上。第一重掺杂区及第二重掺杂区是电性连接并作为IGBT的阳极，第三重掺杂区及第四重掺杂区是电性连接并作为IGBT的阴极。
[0006]为了对本发明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下:
【附图说明】
[0007]图1及图2为根据一实施例的半导体结构的示意图。
[0008]图3为根据一实施例的半导体结构的示意图。
[0009]图4为根据一实施例的半导体结构的示意图。
[0010]图5为根据一实施例的半导体结构的示意图。
[0011 ]图6?图8为根据本发明的范例及其对照例的特性曲线图。
[0012]图9为根据一实施例的半导体结构的应用图。
[0013]【符号说明】
[0014]100:半导体结构
[0015]102:基板
[0016]104:第一掺杂区
[0017]106:第一阱
[0018]108:第二掺杂区
[0019]110:第二阱
[0020]112:第三阱
[0021]114:第四阱
[0022]116:第一埋层
[0023]118:第五阱
[0024]120:第一重掺杂区
[0025]122:导电体
[0026]124:介电质
[0027]126:第二重掺杂区
[0028]128:第三重掺杂区
[0029]130:第四重掺杂区
[0030]132:第一栅电极
[0031]134:第一栅介电质
[0032]136:第六阱
[0033]138:第二埋层
[0034]140:第七阱
[0035]142:第八阱
[0036]144:第五重掺杂区
[0037]146:掺杂层
[0038]148:第六重掺杂区
[0039]150:第七重掺杂区
[0040]152:第二栅电极
[0041]154:第二栅介电质
[0042]156:场氧化物层
[0043]158:第一场氧化物
[0044]160:第二场氧化物
[0045]162:第三场氧化物
[0046]200:半导体结构
[0047]300:半导体结构
[0048]364:埋层氧化物
[0049]366:场板
[0050]400:半导体结构
[0051]402:阳极
[0052]404:阴极
[0053]406:栅极
【具体实施方式】
[0054]请参照图1，其绘示根据一实施例的一半导体结构100。半导体结构100包括一基板102、一第一掺杂区104、一第一阱106、一第二掺杂区108、多个第一重掺杂区120、多个导电体122及多个介电质124、一第二重掺杂区126、一第三重掺杂区128、一第四重掺杂区130、以及一第一栅电极132及一第一栅介电质134。
[0055]第一掺杂区104形成于基板102中。第一掺杂区104可包括一第二阱110及一第三阱112。第三阱112相邻于第二阱110并延伸至第二阱110下方。第二阱110的掺杂浓度高于第三阱112的掺杂浓度。第一阱106形成于基板102中。第二掺杂区108形成于基板102中并围绕第一掺杂区104。第二掺杂区108将第一阱106与第一掺杂区104分离。第二掺杂区108可包括一第四阱114、一第一埋层116及一第五阱118。第四阱114将第一阱106与第一掺杂区104分离。第五阱118与第四阱114分离。第一埋层116连接第四阱114与第五阱118。
[0056]第一重掺杂区120形成于第一掺杂区104中。更具体地说，第一重掺杂区120是形成于第二阱110中。第二重掺杂区126形成于第一阱106中。第三重掺杂区128形成于第二掺杂区108中。第四重掺杂区130第二掺杂区108中并相邻于第三重掺杂区128。更具体地说，第三重掺杂区128及第四重掺杂区130是形成于第五阱118中。
[0057]第一掺杂区104、第一阱106、第二重掺杂区126及第四重掺杂区130具有第一掺杂类型。第二掺杂区108、第一重掺杂区120及第三重掺杂区128具有第二掺杂类型。基板102可具有第二掺杂类型。第一掺杂类型可为η型，第二掺杂类型可为P型。根据一实施例，第一阱106及第三阱112可为高压η型阱，第二阱110可为η型阱，第四阱114及第五阱118可为高压深P型阱，第一埋层116可为P型埋层。
[0058]在一实施例中，第一阱106的掺杂浓度为1012cm-2?1013cm_2，第二阱110的掺杂浓度为1013cm 2?115Cm 2，第三讲112的掺杂浓度为112Cm 2?113Cm 2，第四讲114的掺杂浓度为112Cm 2?113Cm 2，第五讲118的掺杂浓度为112Cm 2?113Cm 2，第一埋层116的掺杂浓度为1012cm 2?1014cm 2,第一重掺杂区120的掺杂浓度为114Cm 2?1015cm 2,第二重掺杂区126的掺杂浓度为114Cm2?1015em 2，第三重掺杂区128的掺杂浓度为114Cm 2?1015cm 2，第四重掺杂区130的掺杂浓度为1014cm 2?115Cm 2。
[0059]导电体122及介电质124形成于基板102上并介于第一重掺杂区120之间。导电体122是形成于介电质124上。导电体122可由多晶硅、金属或多晶硅化物(poly-siIicide)等等所形成。
[0060]第一栅电极132及第一栅介电质134形成于基板102上并介于第一重掺杂区120与第四重掺杂区130之间。第一栅电极132是形成于第一栅介电质134上。第一栅电极132可由多晶硅、金属或多晶硅化物等等所形成。
[0061]第一掺杂区104、第一阱106、第二掺杂区108、第一重掺杂区120、导电体122及介电质124、第二重掺杂区126、第三重掺杂区128、第四重掺杂区130以及第一栅电极132及第一栅介电质134可构成一 IGBT，更具体地说，构成一结隔离侧向式IGBT (junct1n-1solated lateral IGBT，J1-LIGBT)。此时，第一重掺杂区 120 及第二重掺杂区126是电性连接并作为IGBT的阳极，第三重掺杂区128及第四重掺杂区130是电性连接并作为IGBT的阴极。
[0062]第一重掺杂区120及第二阱110可构成多个寄生PNP双极结晶体管(BJT)，如图2所示。如此一来，由空穴所贡献的电流增加，因而，总电流提高，且Ron下降。此外，导电体122是有助于电流分布。通过这样的结构，能改善特征导通状态电阻(Ron，sp)及BVdss特性。并且，基板电流系受到抑制。
[0063]半导体结构100还可包括一第六阱136。第六阱136形成于基板102中并相邻于第五阱118。第六阱136具有第一掺杂类型。第六阱136可为高压η型阱。半导体结构100还可包括一第二埋层138。第二埋层138连接第一阱106与第六阱136。第二埋层138具有第一掺杂类型。第二埋层138可为η型埋层。在一实施例中，第六阱136的掺杂