[发明专利]减少表面电场的结构及横向扩散金氧半导体元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件，尤其涉及一种减少表面电场(reduced surface field；RESURF)的结构及包含此结构的横向扩散金氧半导体(lateral diffused metal oxide semiconductor；LDMOS)元件。

背景技术

近年来，横向扩散金氧半导体(LDMOS)元件已广泛地应用在各种电源集成电路或智能型电源集成电路上。LDMOS元件在使用上需具有高崩溃电压(breakdown voltage)与低的开启电阻(on-state resistance；Ron)，以提高元件的效能。为获得高崩溃电压及降低开启电阻，一种被称之为减少表面电场(RESURF)的LDMOS元件应运而生。其主要的原理是于场氧化层下方N型掺杂漂移区域中植入P型掺杂区。在元件区内N型区域与P型区域在反逆向偏压时，N型与P型的电荷须要达到平衡才可达到高崩溃电压。因P型掺杂区加入，势必N型掺杂漂移区浓度也必须提高，因而也可降低开启电阻。

一般而言，在LDMOS元件中作为减少表面电场用的掺杂区是以单植入的方式于场氧化层下方形成一整片。此掺杂区受限于植入能量的限制，只能在表面，因此只能做一维的电荷平衡对于元件效能的提升有限。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种减少表面电场(RESURF)的结构及包含此结构的横向扩散金氧半导体(LDMOS)元件，可以使P型掺杂区的位置深度更深，进一步可做二维的电荷平衡。此外，N型掺杂漂移区浓度也可更提高，进而提升元件的效能。

本发明提供一种横向扩散金氧半导体元件，包括第一导电型的一基底、具有第二导电型的一外延层、具有第一导电型的一井区、具有第二导电型的一深井区、具有第二导电型的一源极区、具有第二导电型的一漏极区、一隔离结构、一栅极、至少一沟渠绝缘结构及具有第一导电型的至少一掺杂区。外延层位于基底上。井区位于外延层中。深井区位于外延层中。源极区位于井区中。漏极区位于深井区中。隔离结构位于深井区上。栅极位于漏极区以及源极区之间的外延层上并延伸至部分隔离结构上。沟渠绝缘结构位于隔离结构下方的深井区中。掺杂区位于深井区中且环绕沟渠绝缘结构的侧壁及底面。

在本发明的一实施例中，上述横向扩散金氧半导体元件还包括具有第二导电型的埋层，位于深井区下方的基底中。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构及埋层实体连接。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构实体连接，但未与埋层实体连接。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构及基底实体连接。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构实体连接，但未与基底实体连接。

在本发明的一实施例中，上述沟渠绝缘结构的材料包括氧化硅。

在本发明的一实施例中，上述隔离结构包括场氧化物结构或浅沟渠隔离结构。

在本发明的一实施例中，上述横向扩散金氧半导体元件还包括具有第一导电型的一基体区，位于井区中。

在本发明的一实施例中，上述横向扩散金氧半导体元件还包括一栅氧化层，位于栅极与外延层之间。

在本发明的一实施例中，上述第一导电型为P型，第二导电型为N型；或第一导电型为N型，第二导电型为P型。

本发明另提供一种减少表面电场的结构，包括具有第一导电型的一基底、具有第二导电型的一深井区、一隔离结构、至少一沟渠绝缘结构及具有第一导电型的至少一掺杂区。深井区位于基底中。隔离结构位于基底上。沟渠绝缘结构位于隔离结构下方的深井区中。掺杂区位于深井区中且环绕沟渠绝缘结构的侧壁及底面。

在本发明的一实施例中，上述减少表面电场的结构还包括具有第二导电型的埋层，位于深井区下方的基底中。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构及埋层实体连接。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构实体连接，但未与埋层实体连接。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构及基底实体连接。

在本发明的一实施例中，上述掺杂区与隔离结构实体连接，但未与基底实体连接。

在本发明的一实施例中，上述沟渠绝缘结构的材料包括氧化硅。

在本发明的一实施例中，上述隔离结构包括场氧化物或浅沟渠隔离结构。

在本发明的一实施例中，上述第一导电型为P型，第二导电型为N型；或第一导电型为N型，第二导电型为P型。