專利名稱：高壓側驅動器的半導體結構及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明有關一種半導體，且特別是有關一種高壓側驅動器的半導體結構及其制造方法。
背景技術：
對于具有兩個高電位端的高壓側驅動器來說，當兩個高電位端很接近時，在電位端下的p-n接面的崩潰電壓可能會增加，而導致p-n接面上兩個高電位端間的區(qū)域的漏電流增加。基本上降低漏電流的概念，就是增加兩個高電位端之間的距離。然而，這將會造成芯片尺寸及制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是提供一種高壓側驅動器的半導體結構。通過在兩高電位端下的基板區(qū)域形成兩部分連接的深阱，使兩高電位端的深阱間的阻抗可以增加以減少兩高電位端間的漏電流。因此，芯片尺寸及高壓側驅動器的成本得以減低。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種包括離子摻雜接面的高壓側驅動器的半導體結構。離子摻雜接面包括一基板、一第一深阱及一第二深阱、一第一重離子摻雜區(qū)域及一第二重離子摻雜區(qū)域。第一深阱及第二深阱形成于基板內(nèi)，兩深阱彼此部分連接且第一深阱及第二深阱具有相同的離子摻雜型態(tài)。于第一深阱內(nèi)形成用以連接第一高電壓的第一重離子摻雜區(qū)域，且第一重離子摻雜區(qū)域具有與第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。于第二深阱內(nèi)形成用以連接第二高電壓的第二重離子摻雜區(qū)域，且第二重離子摻雜區(qū)域具有與第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種高壓側驅動器的半導體結構的制造方法。該方法包括形成一基板；形成一第一深阱及一第二深阱于基板內(nèi)，其中第一深阱及第二深阱具有相同離子摻雜型態(tài)且彼此部分連接；以及，分別于第一深阱及第二深阱內(nèi)形成一用以連接第一高電壓的第一重離子摻雜區(qū)域以及一用以連接第二高電壓的第二重離子摻雜區(qū)域，其中第一重離子摻雜區(qū)域及第二重離子摻雜區(qū)域具有與第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。
為讓本發(fā)明的上述目的、特征、和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合附圖進行詳細說明如下


圖1A繪示根據(jù)本發(fā)明一較佳實施例的電源供應IC內(nèi)的高壓側驅動器的半導體結構的局部剖面圖；圖1B繪示于傳統(tǒng)具有兩高電位端的高壓側驅動器的離子摻雜接面處所產(chǎn)生的耗盡區(qū)；圖1C繪示于根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的具有兩高電位端的高壓側驅動器的離子摻雜接面處所產(chǎn)生的耗盡區(qū)；圖2繪示圖1A的高壓側驅動器的半導體結構的制造方法流程圖；圖3繪示以具有分離圖案的光掩模形成圖1A的部分連接的離子摻雜深阱的離子摻雜工序的示意圖；以及圖4繪示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的高壓側驅動器的半導體結構的模擬電場曲線圖。
具體實施例方式
請參照圖1A，其繪示根據(jù)本發(fā)明一較佳實施例的電源供應IC內(nèi)的高壓側驅動器的半導體結構的局部剖面圖。高壓側驅動器的半導體結構包括離子摻雜接面100、氧化層110、第一介電層120及導電電容結構130。離子摻雜接面100包括基板102、第一深阱104、第二深阱106、第一重離子摻雜區(qū)域105以及第二重離子摻雜區(qū)域107。第一深阱104及第二深阱106形成于基板102內(nèi)且于鄰近離子摻雜接面100的表面處彼此部分連接，其中第一深阱104及第二深阱106具有相同的離子摻雜型態(tài)。
用以連接第一高電壓V1(例如500V)的第一重離子摻雜區(qū)域105形成于第一深阱104內(nèi)，其中第一重離子摻雜區(qū)域105具有與第一深阱104相同的離子摻雜型態(tài)。用以連接第二高電壓V2(例如530V)的第二重離子摻雜區(qū)域107形成于第二深阱106內(nèi)，其中第二重離子摻雜區(qū)域107具有與第一深阱104相同的離子摻雜型態(tài)。
例如，離子摻雜接面100是p-n接面，基板102是P型基板，且第一深阱104及第二深阱106是形成于P型基板內(nèi)的N型深阱。第一重離子摻雜區(qū)域105及第二離子摻雜區(qū)域107是n+擴散區(qū)。
離子摻雜接面100還包括在基板102內(nèi)的第三深阱108。第三深阱108具有與第一深阱104相同的離子摻雜型態(tài)，且在導電電容結構130下與第一深阱104彼此部分連接。第三深阱108例如也是一N型深阱。此外，第一深阱104包括一第一阱104a且第三深阱108包括一第二阱108a，其中第一阱104a及第二阱108a具有與第一深阱104互補的離子摻雜型態(tài)。例如，第一阱104a及第二阱108a是P型阱(PW)或P型主體。離子摻雜接面100的崩潰電壓取決于第一阱104a于第一深阱104及第二阱108a于第三深阱108內(nèi)的形狀及相對位置。
較佳地，第一深阱104及第二深阱106間的距離D2大于0μm并小于20μm。第一深阱104、第二深阱106及第三深阱108的深度D是位于2μm到10m之間。第一深阱104及第二深阱106的摻雜濃度是位于1.7E17cm-3到8.3E18cm-3之間。第一阱104a及第二阱108a的摻雜濃度是位于3.3E17cm-3到1E19cm-3之間。
此外，氧化層110形成于離子摻雜接面100上，一部分位于兩重離子摻雜區(qū)域105和107之間且另一部份位于第一深阱104與第三深阱108之間。第一介電層120形成于氧化層110上，且導電電容結構130形成于第一介電層120上并連接第一高電壓V1。導電電容結構130包括第一金屬層132、第二介電層134及兩分離的第二金屬層136及138。第一金屬層132形成于第一介電層120上并位于第一阱104a及第二阱108a之上，且第二介電層134形成于第一金屬層132上。分離的第二金屬層136、138形成于第二介電層134上并位于第一金屬層132之上，其中的一第二金屬層136連接第一高電壓V1且另一第二金屬層138連接一低電壓，例如0V。
本發(fā)明不限于具有兩第二金屬層136、138且導電電容結構130可以具有兩個以上的第二金屬層(也就是有兩個以上的電容串連)，其中的一第二金屬層連接第一高電壓V1且另一第二金屬層連接低壓0V。
圖1B繪示于傳統(tǒng)具有兩高電位端的高壓側驅動器的離子摻雜接面處所產(chǎn)生的耗盡區(qū)。圖1C繪示于根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的具有兩高電位端的高壓側驅動器的離子摻雜接面處所產(chǎn)生的耗盡區(qū)。如圖1B所示，在傳統(tǒng)的高壓側驅動器中，用以連接兩高電壓V及V’的N+區(qū)域142及144分別形成于兩N型深阱146及148。形成于p-n接面140內(nèi)的耗盡區(qū)150，在兩N型深阱146及148之間的G1區(qū)域具有一不連續(xù)邊界，以及一對應凹邊界CB于基板內(nèi)。由于凹邊界CB，位于G1區(qū)域下的耗盡區(qū)150的電場扭曲并引起局部電場增強。電荷載體是被加速與晶格碰撞而產(chǎn)生更多的載體直到耗盡區(qū)150產(chǎn)生崩潰，因而減低p-n接面140的崩潰電壓并增加兩N+區(qū)域142及144間的漏電流。
然而，如圖1C所示，在本發(fā)明的高壓側驅動器中，深阱104及106是在兩重離子摻雜區(qū)域105及107間的區(qū)域部分彼此連接。因此，在離子摻雜接面100處產(chǎn)生的耗盡區(qū)160，與圖1B的耗盡區(qū)150不相似，在深阱104及106的部分連接處具有邊界，且基板102內(nèi)具有對應的平滑邊界SB。在本例中，耗盡區(qū)160的電場不會扭曲，因此離子摻雜接面100的崩潰電壓不會減低，且兩高電位端(V1及V2)間產(chǎn)生的漏電流可以大幅減低。
請參照圖2，其繪示圖1A的高壓側驅動器的半導體結構的制造方法流程圖。首先，如步驟200，形成基板102，例如一P型基板。接著，如步驟210，以如圖3的具有分離圖案302～304的光掩模300在溫度范圍1000℃到1200℃進行6～12小時的熱驅動工序中，形成彼此部分連接的第一深阱104、第二深阱106及第三深阱108(例如N型深阱)于基板102內(nèi)。分離圖案302及304間的距離d1與第一深阱104及第二深阱106間的距離d2成正比，并決定第一重離子摻雜區(qū)域105與第二重離子摻雜區(qū)域107(未繪示于圖中)之間的漏電流。較佳地，第一深阱104及第二深阱106間的距離d2大于0μm并小于20μm，且第一深阱104、第二深阱106及第三深阱108的深度D是位于2μm到10μm之間。此外，第一深阱104、第二深阱106及第三深阱108的摻雜濃度是位于1.7E17cm-3到8.3E18cm-3之間。
然后，如步驟220，于溫度范圍900℃到1100℃進行2～6小時的熱驅動工序中分別形成第一阱104a及第二阱108a(例如P型阱)于第一深阱104及第三深阱108內(nèi)。第一阱104a及第二阱108a的摻雜濃度較佳地是位于3.3E17cm-3到1E19cm-3之間。
接著，如步驟230，形成用以連接第一高電壓V1的第一重離子摻雜區(qū)域105(例如n+區(qū)域)于第一深阱104內(nèi)，以及用以連接第二高電壓V2的第二重離子摻雜區(qū)域107(例如n+區(qū)域)于第二深阱106內(nèi)。
如步驟240，形成氧化層110于具有深阱104、106及108的基板102上，其中氧化層110一部份位于兩重離子摻雜區(qū)域105及107之間，另一部份位于深阱104及108上。如步驟250，形成第一介電層120于氧化層110上。最后，如步驟260，通過形成第一金屬層132于第一介電層120上及第一阱104a與第二阱108a之上、形成第二介電層134于第一金屬層132上，并形成兩分離的第二金屬層136及138于第二介電層134上，以形成導電電容結構130于第一介電層120上并位于第一深阱104及第二深阱108上。其中第二金屬層136及138分別連接第一高電壓V1及低壓0V。
請參照圖4，其繪示根據(jù)本發(fā)明較佳實施例的高壓側驅動器的半導體結構的模擬電場曲線圖。從圖4可以清楚看出離子摻雜接面100內(nèi)的電場E非常均勻，展示通過使用具有部分分離的離子摻雜深阱(圖中未繪示)的離子摻雜接面100，具有兩高電位端的高壓側驅動器仍可達成良好的效果。
本發(fā)明上述實施例所揭示的高壓側驅動器的半導體結構及其制造方法，通過在用以連接兩高電壓的兩重離子摻雜區(qū)域間的基板區(qū)域形成部分連接的深阱，兩高電位端間這些深阱的阻抗得以增加，以降低兩高電位端間的漏電流而不會降低高壓接面的崩潰電壓。因此，芯片尺寸及高壓側驅動器的成本得以減低。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一較佳實施例揭示如上，然而其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作各種的等同的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視后附的本申請權利要求范圍所界定的為準。
權利要求
1.一種高壓側驅動器的半導體結構，包括一離子摻雜接面，包括一基板；一第一深阱及一第二深阱，形成于該基板內(nèi)，其中該第一深阱及該第二深阱是分開但彼此部分連接且具有相同的離子摻雜型態(tài)；一第一重離子摻雜區(qū)域，形成于該第一深阱內(nèi)以連接至一第一高電壓，其中該第一重離子摻雜區(qū)域具有與該第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)；以及一第二重離子摻雜區(qū)域，形成于該第二深阱內(nèi)以連接至一第二高電壓，其中該第二重離子摻雜區(qū)域具有與該第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。
2.如權利要求1所述的半導體結構，其特征在于該第一深阱及該第二深阱間的距離是大于0μm并小于20μm。
3.如權利要求1所述的半導體結構，其特征在于還包括一氧化層，形成于該離子摻雜接面上；以及一導電電容結構，形成于該氧化層上且連接至該第一高電壓。
4.如權利要求3所述的半導體結構，其特征在于該離子摻雜接面還包括一具有與該第一深阱相同離子摻雜型態(tài)的第三深阱且與該導電電容結構下的該第一深阱部分連接。
5.如權利要求4所述的半導體結構，其特征在于該離子摻雜接面還包括一第一阱于該第一深阱內(nèi)及一第二阱于該第三深阱內(nèi)，且該第一阱及該第二阱具有與該第一深阱互補的離子摻雜型態(tài)。
6.如權利要求5所述的半導體結構，其特征在于該離子摻雜接面的崩潰電壓是決定于該第一阱于該第一深阱內(nèi)及該第二阱于該第三深阱內(nèi)的形狀及相對位置。
7.如權利要求5所述的半導體結構，其特征在于該第一阱及該第二阱的摻雜濃度是位于3.3E17cm-3到1E19cm-3之間。
8.如權利要求4所述的半導體結構，其特征在于該第一深阱、該第二深阱及該第三深阱的深度是位于2μm到10μm之間。
9.如權利要求3所述的半導體結構，其特征在于還包括一第一介電層形成于該導電電容結構及該氧化層之間。
10.如權利要求9所述的半導體結構，其特征在于該導電電容結構包括一第一金屬層，形成于該第一介電層上；一第二介電層，形成于該第一金屬層上；多個分離的第二金屬層，形成于該第二介電層上，其中這些第二金屬層其中之一連接至該第一高電壓，且這些第二金屬層的另一是連接至一低電壓。
11.如權利要求1所述的半導體結構，其特征在于該基板是一P型基板，且該第一深阱及該第二深阱是形成于該P型基板內(nèi)的N型深阱。
12.如權利要求1所述的半導體結構，其特征在于該第一深阱及該第二深阱的摻雜濃度是位于1.7E17cm-3到8.3E18cm-3之間。
13.如權利要求1所述的半導體結構，其特征在于該第一深阱及該第二深阱是于鄰近該離子摻雜接面的一表面處彼此部分連接。
14.如權利要求1所述的半導體結構，其特征在于該第一高電壓及該第二高電壓的電壓差約為30V。
15.一種高壓側驅動器的半導體結構的制造方法，包括形成一基板；形成一第一深阱及一第二深阱于該基板內(nèi)，其中該第一深阱及該第二深阱具有相同的離子摻雜型態(tài)且彼此部分相互連接；以及分別于該第一深阱及該第二深阱內(nèi)形成一用以連接一第一高電壓的第一重離子摻雜區(qū)域及一用以連接一第二高電壓的第二重離子摻雜區(qū)域，其中該第一重離子摻雜區(qū)域及該第二重離子摻雜區(qū)域具有與該第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。
16.如權利要求15所述的方法，其特征在于該第一深阱及該第二深阱間的距離是大于0μm并小于20μm。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于形成該第一深阱及該第二深阱于該基板內(nèi)的步驟還包括于基板內(nèi)形成一具有相同的離子摻雜型態(tài)，并與該第一深阱部分連接的第三深阱，且形成該用以連接至該第一高電壓的第一重離子摻雜區(qū)域及該用以連接至該第二高電壓的第二重離子摻雜區(qū)域的步驟，還包括分別于該第一深阱及該第三深阱內(nèi)形成一第一阱及一第二阱，其中該第一阱及該第二阱具有與該第一深阱互補的離子摻雜型態(tài)。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于還包括形成一氧化層于具有該第一阱及該第二阱的該基板上；形成一導電電容結構于該氧化層上，并位于該第一深阱及該第三深阱之上。
19.如權利要求18所述的方法，其特征在于還包括形成一第一介電層于該氧化層上，其中形成該導電電容結構的步驟包括形成一第一金屬層于該第一介電層上；形成一第二介電層于該第一金屬層上；以及形成多個第二金屬層于該第二介電層上，其中這些第二金屬層之一連接至該第一高電壓且該第二金屬層的另一連接至一低電壓。
20.如權利要求17所述的方法，其特征在于分別于該第一深阱及該第三深阱內(nèi)形成該第一阱及該第二阱的步驟包括于溫度范圍900℃到1100℃進行2～6小時的一熱驅動工序中形成該第一阱及該第二阱。
21.如權利要求17所述的方法，其特征在于該第一阱及該第二阱的摻雜濃度是位于3.3E17cm-3到1E19cm-3之間。
22.如權利要求15所述的方法，其特征在于該基板是一P型基板且該第一深阱及該第二深阱是N型深阱。
23.如權利要求15所述的方法，其特征在于形成該第一深阱及該第二深阱于該基板內(nèi)的步驟包括以一具有兩分離圖案的光罩形成該第一深阱及該第二深阱。
24.如權利要求23所述的方法，其特征在于這些分離圖案間的距離是與該第一深阱及該第二深阱間的距離成正比并決定該第一重離子摻雜區(qū)域及該第二重離子摻雜區(qū)域間的漏電流。
25.如權利要求15所述的方法，其特征在于該第一深阱及該第二深阱的摻雜濃度是位于1.7E17cm-3到8.3E18cm-3之間。
26.如權利要求15所述的方法，其特征在于該第一深阱及該第二深阱的深度是位于2μm到10μm之間。
27.如權利要求15所述的方法，其特征在于形成該第一深阱及該第二深阱于該基板內(nèi)的步驟包括于溫度范圍1000℃到1200℃進行6～12小時的一熱驅動工序中形成該第一深阱及該第二深阱。
全文摘要
一種包括離子摻雜接面的高壓側驅動器的半導體結構。離子摻雜接面包括一基板、一第一深阱、一第二深阱、一第一重離子摻雜區(qū)域及一第二重離子摻雜區(qū)域。第一深阱及第二深阱彼此部分連接形成于基板內(nèi)，且第一深阱及第二深阱具有相同離子摻雜型態(tài)。于第一深阱內(nèi)形成用以連接第一高電壓的第一重離子摻雜區(qū)域，且第一重離子摻雜區(qū)域具有與第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。于第二深阱內(nèi)形成用以連接第二高電壓的第二重離子摻雜區(qū)域，且第二重離子摻雜區(qū)域具有與第一深阱相同的離子摻雜型態(tài)。
文檔編號H01L21/70GK1967844SQ20061014338
公開日2007年5月23日 申請日期2006年11月2日 優(yōu)先權日2006年11月2日
發(fā)明者蔣秋志, 黃志豐 申請人:崇貿(mào)科技股份有限公司