[发明专利]半导体装置

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体装置，且特别是有关横向扩散金属氧化物半导体晶体管。

背景技术

功率金属氧化物半导体晶体管(power MOSFET)是一种高压晶体管，在操作时会导通大量的电流。横向扩散金属氧化物半导体晶体管(lateral diffusedMOS，LDMOS)是功率金属氧化物半导体晶体管中的一种。由于这些器件一般是在高压及高电流的环境下操作，因此容易发生热载流子效应，进而降低器件的电性效能，例如降低饱和电流(saturatin current)或增加导通电阻(onresistance，Rdson)等的效能退化。

传统的LDMOS，请参考例如图1所显示已知棋盘式分布的源极区及漏极区的LDMOS的俯视图，一般包括以掺杂方式形成的多个交互间隔的源极区404及漏极区406，而非仅形成一个源极区及漏极区。源极区404及漏极区406是位于被环状绝缘层402所围绕的区域内。每对相邻的源极区404及漏极区406可视为一个晶体管单位。在操作LDMOS时，例如在增加对漏极区所施加的电压时，LDMOS内的电场也同时增加。当施加于漏极区的电压超过骤回击穿电压(snapback breakdown voltage)，在高电场的环境下，电子-空穴对或由热生成的(thermal generated)载流子的移动速率会加快，而与晶格结构中的原子发生离子化碰撞(ionizing collision)。离子化碰撞会造成更多可动的带电载流子(mobile charge carrier)，使得流向漏极区的总带电载流子在越接近漏极区时，其所形成的电场高于实际施电压于漏极区的所应造成的电场。而上述由离子化碰撞造成的高电场会再增加载流子的移动速率而与晶格结构中的原子形成更多的解离碰撞。离子化碰撞会造成热载流子效应(hot carrier effect)，进而使LDMOS的操作效能变低。

图2A及图2B显示已知LDMOS中的部分源极区404及漏极区406的俯视图。一般源极区404是具有边长Ls的正方形结构，漏极区406是具有边长Ld的正方形结构。在图2A中，由于漏极区406的边长Ld小于源极区404的边长Ls，因此当带电载流子越接近漏极区406时，带电载流子的浓度越大，因而造成热载流子效应。反之，虽然图2B中的漏极区406的边长Ld大于源极区404的边长Ls能够改善上述热载流子效应，但这只是针对位于中心区域的漏极区或源极区做改善，对位于棋盘式分布的侧边或角落位置的漏极区或源极区的效果不大，因此对整体器件的效能改善程度有限。此外，漏极区的边长大于源极区的边长的条件会限制限缩器件工艺布局的弹性而不利微缩化工艺的发展。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供可降低热载流子效应(hot carrier effect)、可改善LDMOS晶体管的热载流子效能(hot carrier performance)，且利于微缩化工艺的发展半导体装置。

本发明提供一种半导体装置，包括：一衬底；一漏极区，位于所述衬底中，其中所述漏极区为一封闭环状以在所述衬底中定义一封闭区域；一栅极结构，位于所述封闭区域上，其中所述栅极结构具有一第一侧边及相对于所述第一侧边的一第二侧边；一第一源极区，位于邻近所述栅极结构第一侧边的封闭区域中；以及一隔离结构，位于所述第一源极区及所述漏极区之间。

本发明另外提供一种半导体装置，包括：一衬底；多个漏极区，位于所述衬底中，其中所述些漏极区构成一格状结构以在所述衬底中定义多个封闭区域；一栅极结构，位于所述封闭区域上，其中所述栅极结构具有一第一侧边及相对于所述第一侧边的一第二侧边；一第一源极区，位于邻近所述栅极结构第一侧边的封闭区域中；以及一隔离结构，位于所述第一源极区及所述漏极区之间。

本发明还提供一种半导体装置，包括：一衬底；一封闭环状漏极区，位于所述衬底中，其中所述封闭环状漏极区在所述衬底中定义一封闭区域；一封闭环状栅极结构，位于所述封闭区域上；一源极区，位于所述封闭环状栅极结构所围绕的封闭区域内；以及一隔离结构，位于所述源极区及所述封闭环状漏极区之间。