发明名称 非对称异掺杂高电压金氧半导体场效电晶体
摘要 本发明系关于一种非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其包括一基板及一位于该基板之顶部上且安置于一源极区与一汲极区之间的绝缘闸极。在该闸极之一侧上形成异掺杂槽区及源极区。该槽区具有第二极性之掺杂剂。一源极区安置于各个槽区内部且具有与该第二极性相反之第一极性的掺杂剂。在该闸极之另一侧上形成异掺杂缓冲区及漂移区。该等缓冲区包含该第二极性之掺杂剂。该等漂移区安置于该等缓冲区内部且以该第一极性之掺杂剂掺杂。一汲极N+分接头区安置于该漂移区中。
申请公布号 TWI378564 申请公布日期 2012.12.01
申请号 TW094123607 申请日期 2005.07.12
申请人 菲尔却德半导体公司 发明人 蔡军;麦可 哈利 使德;金G 哈特
分类号 H01L29/94 主分类号 H01L29/94
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 一种用于形成一异掺杂半导体设备之方法,其包含以下步骤:提供一半导体基板;在该基板上形成一或多个绝缘闸极;在该等闸极之一侧附近形成一曝露该基板之表面之曝露部分的第一遮罩;经该第一遮罩以相反极性之掺杂剂植入该表面之该等曝露部分以在该闸极之该一侧附近形成相反极性之掺杂剂的槽区及源极区;在该等闸极之另一侧附近形成一曝露该基板之该表面之部分的第二遮罩;及经该第二遮罩以相反极性之掺杂剂植入该表面之该等曝露部分以在该闸极之该另一侧附近形成相反极性之掺杂剂的缓冲区及漂移区。如请求项1之方法,其中植入该等闸极之该一侧附近的该等掺杂剂与植入该等闸极之该另一侧附近的该等掺杂剂非对称。如请求项2之方法,其中该等槽区掺杂剂之浓度大于该等缓冲区掺杂剂之浓度,且该等源极区掺杂剂之浓度大于该等漂移区掺杂剂之浓度。如请求项2之方法,其中该槽植入体及该缓冲植入体具有相同极性,且该槽植入体之长度小于该缓冲植入体之长度。如请求项2之方法,其中该源极植入体及该漂移植入体具有相同极性,且该源极植入体之长度小于该漂移植入体之长度。如请求项2之方法,其中该槽植入体及该缓冲植入体具有相同极性且该槽植入体之深度小于该缓冲植入体之深度。如请求项2之方法,其中该源极植入体及该漂移植入体具有相同极性,且该源极植入体之深度小于该漂移植入体之深度。如请求项1之方法,其进一步包含以下步骤:在该等闸极之该等侧上及该等源极区上方形成侧壁间隔片及以与该槽植入体中之掺杂剂极性相同的该等掺杂剂之一重掺杂分接头植入体来植入该基板以形成一重叠该源极区之分接头区。如请求项1之方法,其中该缓冲区之该掺杂浓度大体上大于邻接该缓冲区的该基板之部分中之该掺杂浓度。一种用于形成一异掺杂半导体设备之方法,其包含以下步骤:提供一半导体基板;在该基板上形成一磊晶层,该层具有一表面;在该磊晶层上形成复数对绝缘闸极;隔离该等对闸极与相邻对闸极;遮蔽该表面以曝露各个闸极之部分及各个曝露闸极部分附近之区域的部分;以第一及第二相反极性之掺杂剂植入该表面及该等闸极之该等曝露部分,以在该基板中形成源极区及阱区;剥离该遮罩且遮蔽该表面之该等植入部分及该等闸极之该等植入部分以曝露该等闸极之剩余部分及在该等闸极之间的该表面之一部分;以第一及第二相反极性之掺杂剂植入该等闸极的该等曝露部分及在该等闸极之间的该表面之该曝露部分,以在该等闸极之间于该基板中形成漂移区及缓冲区;进一步遮蔽该表面以曝露在该等闸极之间的该表面之一部分;以一第一极性之一掺杂剂植入该等闸极之间的该表面之该曝露部分,以形成一汲极N+分接头;进一步遮蔽该表面以曝露在该等闸极之间的该表面之一部分;及以一第二极性之一掺杂剂植入在该等闸极之间的该表面之该曝露部分,以形成一P+分接头。如请求项10之方法,其中使用相同遮罩来曝露并植入该等漂移区及该等缓冲区。如请求项10之方法,其中使用相同遮罩来曝露该等源极区及该等槽区。如请求项10之方法,其中该等源极区由其个别槽区包围且该等漂移区由其个别缓冲区包围。如请求项10之方法,其进一步包含用于在与该异掺杂设备相同之基板上形成CMOS设备之步骤且进一步包含在形成用于该等CMOS设备之重掺杂源极接点及汲极接点期间于该异掺杂设备中同时形成第一及第二极性之掺杂剂的高掺杂分接头植入体之步骤。如请求项10之方法,其中该第一极性掺杂剂为N型且该第二极性掺杂剂为P型。如请求项15之方法,其中该P型掺杂剂为硼且该N型掺杂剂为砷及磷。如请求项15之方法,其中用于该槽之该等掺杂剂具有一介于5E16原子/cm3与1E18原子/cm3之间的浓度且具有一介于0.2 μm与0.9 μm之间的深度。如请求项15之方法,其中用于该源极之该等掺杂剂具有一介于1E19原子/cm3与1E21原子/cm3之间的浓度且具有一介于0.03 μm与0.12 μm之间的深度。如请求项15之方法,其中用于该等缓冲区之该等掺杂剂具有一介于4E15原子/cm3与4E17原子/cm3之间的浓度及一介于0.2 μm与0.8 μm之间的深度。如请求项15之方法,其中用于该等漂移区之该等掺杂剂具有一介于5E16原子/cm3与5E18原子/cm3之间的浓度及一介于-0.1 μm与0.4 μm之间的深度。如请求项10之方法,其中该漂移区中之该掺杂剂浓度大于该缓冲区中之该掺杂剂浓度。如请求项21之方法,其中该缓冲区中之该掺杂剂浓度大体上大于该P磊晶区域中之该掺杂浓度。如请求项10之方法,其进一步包含以下步骤:形成一包含一用于隔离该等漂移区及缓冲区与该基板之接合结构的隔离环。一种非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其包含:一基板;一绝缘闸极,其位于该基板之顶部且安置于一源极区与一汲极区之间;异掺杂槽区及源极区,其位于该闸极之一侧上,其中该槽区具有一第二极性之掺杂剂,且一源极区安置于该槽区内部且具有与该第二极性相反之一第一极性的掺杂剂;异掺杂缓冲区及漂移区,其位于该闸极之另一侧上,其中该等缓冲区包含该第二极性之掺杂剂且该漂移区安置于该缓冲区内部且包含该第一极性之掺杂剂;及一汲极分接头区,其安置于该漂移区中且包含该第一极性之掺杂剂的一重掺杂区域。如请求项24之AH2MOS,其中植入该等闸极之该一侧附近的掺杂剂与植入该等闸极之该另一侧附近的该等掺杂剂非对称。如请求项25之AH2MOS,其中该槽区中之掺杂剂之浓度大于该缓冲区中之掺杂剂之浓度,且该源极区中之该等掺杂剂之浓度大于该漂移区中之掺杂剂之浓度。如请求项25之AH2MOS,其中该槽植入体及该缓冲植入体具有相同极性,且该槽植入体之长度小于该缓冲植入体之长度。如请求项25之AH2MOS,其中该源极植入体及该漂移植入体具有相同极性,且该源极植入体之长度小于该漂移植入体之长度。如请求项25之AH2MOS,其中该槽植入体及该缓冲植入体具有相同极性,且该槽植入体之深度小于该缓冲植入体之深度。如请求项25之AH2MOS,其中该源极植入体及该漂移植入体具有相同极性,且该源极植入体之深度小于该漂移植入体之深度。如请求项24之AH2MOS,其进一步包含该等闸极之该等侧上及该等源极区上方之侧壁间隔片及与该槽植入体中之掺杂剂极性相同的该等掺杂剂之一重掺杂分接头植入体,以形成一重叠该源极区之分接头区。如请求项24之AH2MOS,其中该缓冲区之该掺杂浓度大体上大于邻接该缓冲区的该基板之部分中之该掺杂浓度。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其中该缓冲区中之该掺杂剂浓度大体上大于邻接该缓冲区的该基板之该部分中之该掺杂剂浓度,以在该漂移区中于反向偏压期间产生一较宽之空乏区。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其中该源极区及该槽区与该闸极之一侧自对准,且该缓冲区及该漂移区与该闸极之另一侧自对准。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其中该源极区、该槽区、该缓冲区及该漂移区经异掺杂。如请求项35之AH2MOS功率半导体,其中该源极区及该槽区之该异掺杂与该漂移区及该缓冲区之该异掺杂非对称。如请求项36之AH2MOS功率半导体,其中该缓冲区比该槽区更深地延伸入磊晶区。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其中该漂移区中之该掺杂剂浓度大于该缓冲区中之该掺杂剂浓度。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其中该源极区中之该掺杂剂浓度大于该槽区中之该掺杂剂浓度水平。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其进一步包含一隔离环,该隔离环包含一用于隔离该漂移区及该缓冲区与该基板之接合结构。如请求项24之AH2MOS功率半导体,其中该第一极性掺杂剂为N型且该第二极性掺杂剂为P型。如请求项41之AH2MOS功率半导体,其中该P型掺杂剂为硼且该N型掺杂剂为砷及磷。如请求项41之AH2MOS功率半导体,其中用于该槽之该等掺杂剂具有一介于5E16原子/cm3与1E18原子/cm3之间的浓度且具有一介于0.2 μm与0.9 μm之间的深度。如请求项41之AH2MOS功率半导体,其中用于该源极之该等掺杂剂具有一介于1E19原子/cm3与1E21原子/cm3之间的浓度且具有一介于0.03 μm与0.12 μm之间的深度。如请求项41之AH2MOS功率半导体,其中用于该等缓冲区之该等掺杂剂具有一介于4E15原子/cm3与4E17原子/cm3之间的浓度及一介于0.2 μm与0.8 μm之间的深度。如请求项41之AH2MOS功率半导体,其中用于该等漂移区之该等掺杂剂具有一介于5E16原子/cm3与5E18原子/cm3之间的浓度及一介于-0.1 μm与0.4 μm之间的深度。一种低侧非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其包含:一基板;一绝缘闸极,其位于该基板之顶部上且安置于一源极区与一汲极区之间;异掺杂槽区及源极区,其位于该闸极之一侧上,其中该槽区具有一第二极性之掺杂剂且一源极区安置于该槽区内部且具有与该第二极性相反之一第一极性的掺杂剂;异掺杂缓冲区及漂移区,其位于该闸极之另一侧上,其中该等缓冲区包含该第二极性之掺杂剂且该漂移区安置于该缓冲区内部且包含该第一极性之掺杂剂;一汲极分接头区,其安置于该漂移区中且包含该第一极性之掺杂剂的一重掺杂区;及一导体,其用于将分接头区及源极区连接至一参考电位。如请求项47之低侧非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其中该参考电位为地面。一种高侧非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其包含:一基板;一绝缘闸极,其位于该基板之顶部上且安置于一源极区与一汲极区之间;异掺杂槽区及源极区,其位于该闸极之一侧上,其中该槽区具有一第二极性之掺杂剂且一源极区安置于该槽区内部且具有与该第二极性相反之一第一极性的掺杂剂;异掺杂缓冲区及漂移区,其位于该闸极之另一侧上,其中该等缓冲区包含该第二极性之掺杂剂且该漂移区安置于该缓冲区内部且包含该第一极性之掺杂剂;一汲极分接头区,其安置于该漂移区中且包含该第一极性之掺杂剂的一重掺杂区;一导体,其用于将分接头及源极区连接至一参考电位;及一隔离环,其包含安置于该基板与该异掺杂槽源极区、该缓冲区及该漂移区之间的第一极性掺杂剂之一第一区域与第二极性掺杂剂之一第二区域的一接合结构。如请求项49之高侧非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其中该设备具有包括源极端子、闸极端子及汲极端子之三个端子,且该源极端子连接至该等源极区及该隔离环。如请求项49之高侧非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其中该隔离环接合结构包含一第一极性之掺杂剂的一第一接合槽及具有该第一槽之边界的一第二极性之掺杂剂的一第二接合槽。一种隔离非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其包含:一基板;一绝缘闸极,其位于该基板之顶部上且安置于一源极区与一汲极区之间;异掺杂槽区及源极区,其位于该闸极之一侧上,其中该槽区具有一第二极性之掺杂剂且一源极区安置于该槽区内部且具有与该第二极性相反之一第一极性的掺杂剂;异掺杂缓冲区及漂移区,其位于该闸极之另一侧上,其中该等缓冲区包含该第二极性之掺杂剂且该漂移区安置于该缓冲区内部且包含该第一极性之掺杂剂;一汲极分接头区,其安置于该漂移区中且包含该第一极性之掺杂剂的一重掺杂区;一导体,其用于将分接头区及源极区连接至一参考电位;一隔离环,其包含安置于该基板与该异掺杂槽源极区、该缓冲区及该漂移区之间的第一极性掺杂剂之一第一区域与第二极性掺杂剂之一第二区域的一接合结构,其中该隔离环连接至一局部高电压。如请求项52之隔离非对称异掺杂金氧(AH2MOS)半导体设备,其中该隔离环接合结构包含一第一极性之掺杂剂的一第一接合槽及具有该第一槽之边界的一第二极性之掺杂剂的一第二接合槽。
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