[发明专利]高压金属氧化物半导体元件与制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压金属氧化物半导体元件，特别是指一种定义P型掺杂区范围，以加强元件崩溃防护电压(breakdown voltage)的N型高压金属氧化物半导体元件，或降低元件导通阻值(ON resistance)的P型高压金属氧化物半导体元件。本发明也涉及一种高压金属氧化物半导体元件的制作方法。

背景技术

金属氧化物半导体元件源极与漏极间的崩溃防护电压取决于源极与漏极间的PN接面。举例而言，突崩溃(avalanche breakdown)的发生肇因于PN接面空乏区电场的升高，因此也限制了源极与漏极所能施加的电压。若崩溃发生于源极与漏极间的PN接面，会使源极与漏极间的电流急速升高，且造成PN接面的损坏以及MOS元件的功能失常。

图1显示现有技术N型高压金属氧化物半导体元件的架构，包括：半导体基板11、P型井区12a、N型漂移区(drift region)14a、N型源极15a、N型漏极18a、N型淡掺杂区16a、临界电压调整P型掺杂区19a、以与门极结构17。其中，N型淡掺杂区16a以及N型漂移区14a都有加强该N型高压金属氧化物半导体元件崩溃防护电压的作用。两者皆是在浓掺杂区源极15a或漏极15b与P型井区12a间的PN接面，掺杂浓度较淡的N型杂质，以增加PN接面空乏区宽度，以加强该N型高压金属氧化物半导体元件崩溃防护电压。

随着元件尺寸的缩小与高压元件所需承受的电压的增加，上述的现有技术也遇到无法突破的瓶颈。因为上述的现有技术虽然增强了崩溃防护电压，却牺牲了另一个重要的元件操作参数，即导通电阻。

反过来说，P型高压金属氧化物半导体元件则有降低导通电阻的瓶颈。

有鉴于此，本发明即针对上述现有技术的不足，提出一种能够增强N型高压金属氧化物半导体元件崩溃防护电压且不牺牲导通电阻，以及能够降低P型高压金属氧化物半导体元件导通电阻且不牺牲崩溃防护电压的高压金属氧化物半导体元件与制作方法。

发明内容

本发明目的之一在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种N型高压金属氧化物半导体元件，能够增强元件崩溃防护电压且不牺牲导通电阻。

本发明目的之一在于，提出一种P型高压金属氧化物半导体元件，能够降低导通电阻且不牺牲元件崩溃防护电压。

本发明的另一目的在于，提出一种制作高压金属氧化物半导体元件的方法。

为达上述目的，就其中一个观点言，本发明提供了一种高压金属氧化物半导体元件，包含：一基板；位于该基板表面上的一栅极结构；位于该基板内部的一P型井区，从顶面视之此P型井区在水平面上构成一元件区；位于该P型井区内部的一第一N型漂移区；位于该P型井区内部的一N型源极；位于该第一N型漂移区内部的一N型漏极，其与该栅极结构以该第一N型漂移区隔开；以及位于该P型井区与该第一N型漂移区交界处且仅涵盖部分元件区的一第一P型掺杂区，该第一P型掺杂区以离子植入技术，植入P型杂质，以加强该高压金属氧化物半导体元件的崩溃电压。

在其中一种实施例中，从剖面图视之，该第一P型掺杂区的一端至多延伸至该N型漏极中点，另一端至少延伸至该栅极结构下方一部分。

上述高压金属氧化物半导体元件可为对称元件或非对称元件，当其为非对称元件时，宜设置一与该N型源极部分重叠且部分位于该栅极下方的N型轻掺杂区。当其为对称元件时，宜设置一位于该P型井区内部的一第二N型漂移区，以隔开该N型源极与该栅极结构；以及位于该P型井区与该第二N型漂移区交界处且仅涵盖部分元件区的一第二P型掺杂区。

就另一个观点言，本发明也提供了一种高压金属氧化物半导体元件，包含：一基板；位于该基板表面上的一栅极结构；位于该基板内部的一N型井区，从顶面视之此N型井区在水平面上构成一元件区；位于该N型井区内部的一第一P型漂移区；位于该N型井区内部的一P型源极；位于该第一P型漂移区内部的一P型漏极，其与该栅极结构以该第一P型漂移区隔开；以及位于该P型漏极与该第一P型漂移区交界处且仅涵盖部分元件区的一第一P型掺杂区，该第一P型掺杂区以离子植入技术，植入P型杂质，以降低该高压金属氧化物半导体元件的导通阻值。

在其中一种实施例中，从剖面图视之，该第一P型掺杂区的一端至多延伸至该N型井区与第一P型漂移区的交界处。