[发明专利]高压元件及其制造方法

说明书

本发明提出一种高压元件及其制造方法。高压元件包含：半导体层、绝缘结构、第一深阱区、第二深阱区、漂移阱区、第一阱区、第二阱区、本体区、本体极、高压阱区、栅极以及源极与漏极。其中，高压阱区形成于第二深阱区中，且不接触第一深阱区、第一阱区与第二阱区，且至少部分高压阱区位于所有漂移区正下方，而抑制寄生晶体管闩锁。

技术领域

本发明涉及一种高压元件及其制造方法，特别是指一种能够抑制寄生晶体管闩锁(latch-up)的高压元件及其制造方法。

背景技术

图1A与图1B分别显示一种已知高压元件100的俯视示意图与剖视示意图。所谓的高压元件，是指于正常操作时，施加于漏极的电压高于5V。一般而言，高压元件100的漏极19与栅极17间，具有漂移区12a(如图1B中虚框线范围所示意)，将漏极19与栅极17分隔，且漂移区12a在通道方向(如图1A与图1B中虚线箭头所示意)的长度根据高压元件100正常操作时所承受的操作电压而调整。如图1A与图1B所示，高压元件100包含：阱区12、绝缘结构13、漂移氧化区14、本体区16、本体极16’、栅极17、源极18、与漏极19。其中，阱区12的导电型为N型，形成于基板11上，绝缘结构13为区域氧化(local oxidation of silicon，LOCOS)结构，以定义操作区13a，作为高压元件100操作时主要的作用区。操作区13a的范围如图1A中，粗黑虚线框所示意。栅极17覆盖部分漂移氧化区14。

当高压元件100作为下桥(low-side)元件操作时，高压元件100会因为寄生晶体管导通而产生闩锁(latch-up)电流，以至于高压元件100无法正常操作。

有鉴于此，本发明提出一种能够在高压元件操作时，抑制寄生晶体管导通，提高安全操作区域(safe operation area，SOA)的高压元件及其制造方法。

发明内容

就其中一观点言，本发明提供了一种高压元件，包含：一半导体层，形成于一基板上，该半导体层于一垂直方向上，具有相对的一上表面与一下表面，其中该基板具有一第一导电型；一绝缘结构，形成于该上表面上并连接于该上表面，用以定义一操作区；一第一深阱区，具有该第一导电型，形成于该半导体层中；一第二深阱区，具有一第二导电型，形成于该半导体层中的该第一深阱区下方，且覆盖所有该第一深阱区下方并与该第一深阱区接触；一漂移阱区，具有该第二导电型，形成于该半导体层中的该第一深阱区上方，且覆盖部分该第一深阱区上方并与该第一深阱区接触，且于该垂直方向上，该漂移阱区位于上表面下并连接于该上表面；一第一阱区，具有该第一导电型，形成于该操作区外的该第二深阱区上，并接触该第一深阱区，用以与该第一深阱区电连接，且于该垂直方向上，该第一阱区位于上表面下并连接于该上表面；一第二阱区，具有该第二导电型，形成于该操作区外并于该第一阱区外的该第二深阱区上，且与该第二深阱区接触，用以与该第二深阱区电连接，且于该垂直方向上，该第二阱区位于上表面下并连接于该上表面；一本体区，具有该第一导电型，形成于该操作区中的该漂移阱区中，且于该垂直方向上，该本体区位于该上表面下并连接于该上表面；一本体极，具有该第二导电型，用以作为该本体区的一电气接点，于该垂直方向上，该本体极形成于该上表面下并连接于该上表面的该本体区中；一高压阱区，具有该第二导电型，形成于该第二深阱区中，且该高压阱区不接触该第一深阱区、该第一阱区与该第二阱区，且至少部分该高压阱区位于所有该漂移阱区正下方；一栅极，形成于该上表面上的该操作区中，于该垂直方向上，部分该漂移阱区位于该栅极的下方并连接于该栅极，其中，该栅极至少包含：一介电层，形成于该上表面上并连接于该上表面，且该介电层连接该漂移阱区；一导电层，用以作为该栅极的电气接点，形成所有该介电层上并连接于该介电层；以及一间隔层，形成于该导电层的两侧以作为该栅极的两侧的电气绝缘层；以及一源极与一漏极，具有该第二导电型，于该垂直方向上，该源极与该漏极形成于该上表面下并连接于该上表面的该操作区中，且该源极与该漏极分别位于该栅极的外部下方的该本体区中与远离该本体区侧的该漂移阱区中；其中，于一通道方向上，一反转区位于该源极与该漂移阱区间，连接该上表面的该本体区中，用以作为该高压元件在一导通操作中的一反转电流通道；其中，于该通道方向上，一漂移区位于该漏极与该本体区之间，连接该上表面的该漂移阱区中，用以作为该高压元件在一导通操作中的一漂移电流通道。