[发明专利]半导体装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体装置的制造方法，且特别是有关于一种用可提高操作电压的半导体装置的制造方法。

背景技术

高压金属氧化物半导体晶体管被广泛地应用于许多电子装置中，如中央处理器的电压供应器、电源管理系统、交直流转换器等。由于高压金属氧化物半晶体管通常是操作于高操作电压之下，因此可能会造成一高电场而导致沟道与漏极的接合面附近产生极多的热电子。这些热电子会将漏极附近的电子提升至导通带中而形成电子-空穴对，而对漏极附近的共价电子造成影响。大部份因热电子而被离子化后的电子会移动至漏极并增大漏极电流Id，而另一少部份的离子化电子会注入且陷入栅极氧化层中，导致栅极临限电压的改变。相反地，因热电子而产生的空穴会流向衬底而产生一漏极电流Isub。当操作电压上升时，电子-空穴对的数量也会跟着增加而造成所谓的“载流子倍增”(carrier multiplication)现象。

图1显示一传统具有侧边扩散漏极区的高压金属氧化物半导体晶体管的剖面图。如图1所示，高压金属氧化物半导体晶体管130形成于一半导体晶片110上。半导体晶片110具有一P型硅衬底111以及一形成于P型硅衬底111表面上的P型外延(epitaxial)层112。高压金属氧化物半导体晶体管130具有一P型阱121、一形成于P型阱121中的N型源极区122、一形成于P型外延层112中的N型漏极区124、以及一栅极114。

当上述的漏极电流Isub流经P型硅衬底111时，P型硅衬底111本身的电阻Rsub会产生一个感应电压Vb。如果感应电压Vb够大时，P型硅衬底111与源极122间便会发生顺向偏压且同时形成所谓的寄生双载流子结晶体管140。当寄生晶体管140被导通时，由漏极124流向源极122的电流会大增，而产生电崩溃现象，导致高压金属氧化物半导体晶体管130故障。

在某些高压金属氧化物半导体晶体管中，为了提供一更高的崩溃电压，其源/漏极都使用了一种称为双扩散漏极(Double Diffuse Drain)的结构。图2显示了在美国第5770880号所揭露的具有双扩散漏极的高压金属氧化物半导体晶体管。一衬底210具有N型基体212。在栅极氧化层222上的栅极220形成于一源极230及漏极240之间。源极与漏极实质上是相同而可互换的，因此以下将仅对漏极进行说明。每一个漏极具有一双重扩散区，包括一第一重的浓掺杂接触区214以及一淡掺杂区216。这些扩散掺杂区是经由在氧化层218上形成开口219后对衬底210露出的表面进行P型离子(如硼离子)植入、再进行退火步骤使离子扩散进入衬底210而形成P型掺杂区214及216。接触区214通常是被局限于表面而没有深入N型基体212中。第二重的淡掺杂区216则是深入基体212中且有部份位于栅极220下方。掺杂区216与N型基体212间形成一接合面，此接合面即提供了元件的崩溃电压值。扩散掺杂区216具有一低掺杂浓度梯度，可降低在基体-漏极接合面附近造成反向偏压的电场大小。如此可使得元件在崩溃电压达到之前，可于一高电压之下操作。然而，制造上述元件需要较复杂的工艺且可能需要额外的掩膜，因此制造成本也较高。

因此，极需一种新的半导体装置及其制造方法，可改善元件的崩溃电压且不需额外增加制造成本。

发明内容

本发明提供一种半导体装置及其制造方法，该半导体装置包括：一半导体衬底，包括一第一型阱和一第二型阱；多个结区，位于该第一型阱和一第二型阱之间，其中每个结区位于该第一型阱和该第二型阱之间，且紧邻该第一型和第二型阱，其中所述多个结区掺杂有P型离子和N型离子；一栅极，设置于该半导体衬底上，且该栅极位于所述多个结区之至少二者之上；以及一源极和一漏极，设置于该栅极两侧的该半导体衬底中。

本发明又提供一种半导体装置的制造方法，包括：提供一半导体衬底；形成一第一型阱于该半导体衬底中；以及形成一第二型阱和多个结区于该半导体衬底中，其中所述多个结区的每一个位于该第一型阱和该第二型阱之间，且紧邻该第一型阱和该第二型阱；

其中所述第一型阱、所述第二型阱和所述多个结区的形成方法包括：

形成一第一光阻层于所述半导体衬底上；

提供一第一掩膜；

利用所述第一掩膜进行一曝光工艺，以转移所述第一掩膜上的图案至所述半导体衬底上的所述第一光阻层中；

以所述第一光阻层作为掩膜，进行一第一型离子布植工艺，以形成所述第一型阱于所述半导体衬底中；

移除所述第一光阻层；

形成一第二光阻层于所述半导体衬底上；

提供一第二掩膜；