專利名稱：半導(dǎo)體設(shè)備及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備，比如高壓二極管(用于耐受高壓)，其是一種用于進(jìn)行整流的器件；以及一種用于制造所述半導(dǎo)體設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
本非臨時(shí)申請?jiān)?5 U. S. C. § 119(a)下要求2010年6月18日提交的專利申請 No. 2010-139931的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容由此通過引用被結(jié)合。高壓二極管(比如這種類型的常規(guī)半導(dǎo)體設(shè)備)在電力管理領(lǐng)域內(nèi)扮演重要角色， 并且是用于進(jìn)行整流的典型二極管器件，比如升壓轉(zhuǎn)換器、降壓轉(zhuǎn)換器和電池充電器，其被形成在單片集成電路中。然而，當(dāng)在集成電路中形成高壓二極管時(shí)，由于在接合部附近的寄生雙極型晶體管的影響，在正向方向上的使用期間會出現(xiàn)到基板(substrate)的泄漏電流的問題，從而導(dǎo)致功率消耗增大。在下文中將參照圖18 (a)和18 (b)詳細(xì)描述在參考文獻(xiàn)1中所描述的常規(guī)高壓二極管100。圖18 (a)是示意性地示出在參考文獻(xiàn)1中所公開的常規(guī)高壓二極管的縱向截面圖。圖18 (b)是描述圖18 (a)的縱向截面圖中的正向偏置下的電流路徑Il和12以及基板泄漏電流的圖。如圖18 (a)中所示，常規(guī)高壓二極管100包括P型半導(dǎo)體基板101 ；形成在P型半導(dǎo)體基板101上的N型半導(dǎo)體層102 ；并且在N型半導(dǎo)體層102中還有充當(dāng)陽極區(qū)的第一 P型擴(kuò)散區(qū)103、與P型擴(kuò)散區(qū)103電連接的第二 P型擴(kuò)散區(qū)104、以及與P型擴(kuò)散區(qū)103 分開形成的N型擴(kuò)散區(qū)107。另外，在P型擴(kuò)散區(qū)103中形成高濃度P型擴(kuò)散區(qū)106。此外，在P型擴(kuò)散區(qū)104 中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105，并且在N型擴(kuò)散區(qū)107中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105A。在高濃度P型擴(kuò)散區(qū)106上方形成陽極電極，并且在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105上方形成陰極電極。高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105A通過相同電位下的所述陰極電極與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105電連接。一般來說，通過由P型擴(kuò)散區(qū)構(gòu)成的陽極區(qū)與由N型擴(kuò)散區(qū)構(gòu)成的陰極區(qū)的PN結(jié)形成PN結(jié)二極管。所述PN結(jié)二極管具有所謂的整流動(dòng)作，其中正向電流在正向偏置下從陽極區(qū)流到陰極區(qū)，并且所述電流在反向偏置下停止。在常規(guī)高壓二極管100中，在反向偏置下，圖18 (a)中所示的長度L以及P型擴(kuò)散區(qū)103和P型擴(kuò)散區(qū)104的輪廓受到調(diào)節(jié)，從而可以獲得對于高壓的耐受性，并且可以有利地停止反向偏置下的電流。另一方面，在正向偏置下，如圖18 (b)中所示，正電源被連接到陽極高濃度P型擴(kuò)散區(qū)106，并且陰極高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105A接地。結(jié)果，存在一條從高濃度P型擴(kuò)散區(qū)106開始經(jīng)由第一 P型擴(kuò)散區(qū)103和第二 P型擴(kuò)散區(qū)104到達(dá)高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105的電流路徑Il ；并且還存在一條從高濃度P型擴(kuò)散區(qū)106開始經(jīng)由第一 P 型擴(kuò)散區(qū)103、N型半導(dǎo)體層102和N型擴(kuò)散區(qū)107到達(dá)高濃度N型擴(kuò)散區(qū)105A的電流路徑12。在這種結(jié)構(gòu)中形成寄生PNPTr，其由所述陽極區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)(第一 P型擴(kuò)散區(qū) 103、第二 P型擴(kuò)散區(qū)104和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)106 ；發(fā)射極)、N型半導(dǎo)體層102 (基極)、以及P型半導(dǎo)體基 板101 (集電極)構(gòu)成。雖然電流路徑Il沒有問題，但是N型半導(dǎo)體層102 的雜質(zhì)濃度低，并且N型半導(dǎo)體層102的電位由于電流路徑12而相對于陽極區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)變?yōu)檎蚱?。結(jié)果存在一個(gè)待解決的問題，其中所述寄生PNPTr被接通，并且基板泄漏電流流到P型半導(dǎo)體基板101中。如圖18 (b)中所示，為了抑制常規(guī)結(jié)構(gòu)中的正向偏置下的基板泄漏電流，能夠想到提高N型半導(dǎo)體層102的雜質(zhì)濃度或者增大N型半導(dǎo)體層102的厚度。一般來說，N型半導(dǎo)體層102還由另一個(gè)器件使用。因此，考慮到對所述另一個(gè)器件的大的影響，這些想法難以實(shí)現(xiàn)。基板泄漏電流的增大還將增大功率消耗，并且導(dǎo)致基板電位不穩(wěn)定地波動(dòng)，從而導(dǎo)致故障。因此，為了抑制正向偏置期間的基板泄漏電流，參考文獻(xiàn)2公開了另一種裝置。在下文中將參照圖19描述在參考文獻(xiàn)2中所描述的常規(guī)高壓二極管200。圖19是示意性地示出在參考文獻(xiàn)2中所公開的常規(guī)高壓二極管的基本部分的截面結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。如圖19中所示，常規(guī)高壓二極管200包括P型半導(dǎo)體基板201 ；在P型半導(dǎo)體基板201上形成的N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208 ；以及進(jìn)一步形成在其上的P型半導(dǎo)體層202。在P型半導(dǎo)體層202中包括充當(dāng)陽極區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)203以及與P型擴(kuò)散區(qū)203分開形成的N型擴(kuò)散區(qū)207。另外還包括N型下沉區(qū)209，其與P型擴(kuò)散區(qū)203分開形成并且在底部與N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208連接。此外還包括P型擴(kuò)散區(qū)204，其被形成在N型擴(kuò)散區(qū)207與N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208之間。此外，在每一個(gè)P型擴(kuò)散區(qū)203中形成高濃度P型擴(kuò)散區(qū)206。另外，在N型擴(kuò)散區(qū)207中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)205。此外還在每一個(gè)N型下沉區(qū)209中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)205A。在高濃度P型擴(kuò)散區(qū)206上形成陽極電極，并且在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)205上形成陰極電極。高濃度N型擴(kuò)散區(qū)205A通過處于相同電位下的所述陰極電極與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)205電連接。此外還在所述陽極區(qū)與陰極區(qū)之間形成柵極電極210，以用于耐受反向偏置期間的高壓。所述陽極電極和柵極電極210在相同電位下彼此電連接。在常規(guī)高壓二極管200中，在反向偏置下，圖19中所示的長度L和N型擴(kuò)散區(qū)207 的輪廓受到調(diào)節(jié)，從而可以獲得對于高壓的耐受性并且可以有利地停止反向偏置下的電流。另一方面，如圖19中所示，正向偏置下的電流路徑從高濃度P型擴(kuò)散區(qū)206開始經(jīng)由第一 P型擴(kuò)散區(qū)203、p型半導(dǎo)體層202和N型擴(kuò)散區(qū)207進(jìn)一步到達(dá)高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 205。在這種結(jié)構(gòu)中形成寄生PNPTr，其由所述陽極區(qū)的P型擴(kuò)散區(qū)(P型半導(dǎo)體層202、 P型擴(kuò)散區(qū)203和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)206 ；發(fā)射極)、N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208 (基極)以及P型半導(dǎo)體基板201 (集電極)構(gòu)成。N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208的雜質(zhì)濃度高。此外，在正向偏置下，N 型隱埋擴(kuò)散區(qū)208在與陽極電位相同的電位下與高濃度N型下沉區(qū)209連接。由于這些事實(shí)，所述寄生PNPTr的操作(即正向偏置操作)可以得到控制，并且在正向偏置下可以大大改進(jìn)到P型半導(dǎo)體基板201的基板泄漏電流。參考文獻(xiàn)1 日本國家階段PCT特許公開公布No. 2009-520349CUS 7659584 B2)0參考文獻(xiàn)2 日本國家階段PCT特許公開公布No. 2007_535812(US 7095092 B2)。

發(fā)明內(nèi)容
在參考文獻(xiàn)2中所描述的常規(guī)高壓二極管200中，特征結(jié)構(gòu)包括N型隱埋擴(kuò)散區(qū) 208。因此，難以通過高能注入把高濃度N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208隱埋到P型半導(dǎo)體基板201的深部?；旧蟻碚f，在外延生長之后，必須在其中形成高濃度N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208，這導(dǎo)致制造和成本方面的缺點(diǎn)。另外，由于N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208的電位被設(shè)定成與陽極電位相同，因此必須有到達(dá) P型半導(dǎo)體基板201的深部的N型下沉區(qū)209。此外，在N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208與N型擴(kuò)散區(qū) 207之間必須有反向傳導(dǎo)類型的P型擴(kuò)散區(qū)204，以便將N型隱埋擴(kuò)散區(qū)208與陰極區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)207和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)205)電分離。由于這些事實(shí)，必須有額外的擴(kuò)散區(qū)，比如 N型下沉區(qū)209和P型擴(kuò)散區(qū)204。本發(fā)明意圖解決上面描述的常規(guī)問題。本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種半導(dǎo)體設(shè)備，其能夠高效地抑制正向偏置操作期間的基板泄漏電流并且被以低成本形成，而沒有常規(guī)的外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)；以及一種用于制造所述半導(dǎo)體設(shè)備的方法。根據(jù)本發(fā)明的一種形成在第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層上的半導(dǎo)體設(shè)備包括形成在所述半導(dǎo)體層上的第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)；形成在第一擴(kuò)散區(qū)中的第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)；形成在第二擴(kuò)散區(qū)中的第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)；第一擴(kuò)散區(qū)中的形成在與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處的第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)；以及形成在第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方并且處于二者之間的柵極電極，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)重疊，并且所述柵極電極在相同電位下與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接，從而實(shí)現(xiàn)上面所描述的目的。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，第一高濃度擴(kuò)散區(qū)、第三高濃度擴(kuò)散區(qū)、以及提供在其間的柵極電極構(gòu)成反向偏置M0SFET。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，所述柵極電極的一端與第三高濃度擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，第一高濃度擴(kuò)散區(qū)、第二高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述柵極電極與陽極電極連接，并且第三高濃度擴(kuò)散區(qū)與陰極電極連接。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)被包括在第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)中，并且第三高濃度擴(kuò)散區(qū)被包括在第三擴(kuò)散區(qū)中。
另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，在第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)中包括絕緣分隔膜，所述絕緣分隔膜被形成在第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)與第三高濃度擴(kuò)散區(qū)之間。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)被包括在第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)中；第三高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述絕緣分隔膜被包括在第三擴(kuò)散區(qū)中；并且所述絕緣分隔膜被形成在第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)與第三高濃度擴(kuò)散區(qū)之間。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，第二擴(kuò)散區(qū)和第三擴(kuò)散區(qū)在所述柵極電極下方彼此分隔開給定距離。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，第二擴(kuò)散區(qū)和所述絕緣分隔膜在所述柵極電極下方彼此分隔開給定距離。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，提供給定長度的所述絕緣分隔膜， 其包括所述柵極電極的更靠近第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的一側(cè)的下端。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，通過高能注入形成的第二傳導(dǎo)類型的隱埋擴(kuò)散區(qū)被包括在第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的底部。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層是第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體基板。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層是第一傳導(dǎo)類型的擴(kuò)散區(qū)。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，所述半導(dǎo)體設(shè)備是高壓二極管。根據(jù)本發(fā)明的一種用于制造形成在第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層上的半導(dǎo)體設(shè)備的方法包括在所述半導(dǎo)體層上形成第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)的步驟；在第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的步驟；在第二擴(kuò)散區(qū)中形成第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)、并且在第一擴(kuò)散區(qū)中的與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的步驟；在第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方形成處于二者之間的柵極電極的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)垂直重疊；以及在相同電位下將所述柵極電極與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接的步驟，從而實(shí)現(xiàn)上面所描述的目的。優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法中在第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括在第一擴(kuò)散區(qū)中形成與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)的步驟；并且在第一擴(kuò)散區(qū)中的與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的所述步驟是在第一擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的第三擴(kuò)散區(qū)中形成第三高濃度擴(kuò)散區(qū)。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法中，在第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括在第一擴(kuò)散區(qū)中形成與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的絕緣分隔膜的步驟。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法中在第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括在第一擴(kuò)散區(qū)中形成與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)、并且在第三擴(kuò)散區(qū)中形成與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的絕緣分隔膜的步驟；并且在第一擴(kuò)散區(qū)中的與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的所述步驟是在第一擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的第三擴(kuò)散區(qū)中形成第三高濃度擴(kuò)散區(qū)。另外優(yōu)選的是，在根據(jù)本發(fā)明的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法中，在第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括通過高能注入在第二擴(kuò)散區(qū)的底部形成第二傳導(dǎo)類型的隱埋擴(kuò)散區(qū)的步驟。下文中將描述具有上面所描述的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的功能。在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備中，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括形成在所述半導(dǎo)體層上的第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)；形成在第一擴(kuò)散區(qū)中的第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)；形成在第二擴(kuò)散區(qū)中的第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)； 第一擴(kuò)散區(qū)中的形成在與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開的位置處的第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)；以及形成在第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方并且處于二者之間的柵極電極，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)重疊，并且所述柵極電極在相同電位下與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接。在用于制造這種情況下的半導(dǎo)體設(shè)備的方法中，所述方法包括在所述半導(dǎo)體層上形成第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)的步驟；在第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的步驟；在第二擴(kuò)散區(qū)中形成第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)的步驟; 在第一擴(kuò)散區(qū)中的與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的步驟；在第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方形成處于二者之間的柵極電極的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)垂直重疊；以及在相同電位下將所述柵極電極與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接的步驟。相應(yīng)地，雖然基板泄漏電流不發(fā)生改變，但是正向電流由于反向偏置MOSFET而增大，并且可以相對于所期望的正向電流降低操作點(diǎn)。這允許有效地抑制基板泄漏電流在正向偏置操作期間的大的增加，并且允許以低成本形成本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，而無需具有常規(guī)上的外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)。根據(jù)具有上面所描述的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明，可以在正向偏置操作期間有效地抑制基板泄漏電流，而無需具有外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)，從而以低成本形成本發(fā)明。通過閱讀并理解下面參照附圖所做的詳細(xì)描述，本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將變得顯而易見。


圖1是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖2是圖1中的高壓二極管的等效電路圖。圖3是示意性地示出不具有反向偏置MOSFET的常規(guī)高壓二極管的基本部分的示例性截面結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖4是圖3中的高壓二極管的等效電路圖。圖5是關(guān)于具有或不具有反向偏置MOSFET的情況示出陽極電壓(Va)與正向電流 Ib之間的關(guān)系以及陽極電壓(Va)與基板泄漏電流I。之間的關(guān)系的曲線圖。
圖6是示出具有反向偏置MOSFET的根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管與不具有反向偏置MOSFET的常規(guī)高壓二極管之間的正向特性的曲線圖。圖7 (a)到7 (c)分別是描述用于制造圖1中的高壓二極管的方法中的每一個(gè)制造步驟的縱向截面圖。圖8是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖9 (a)到9 (c)分別是描述用于制造圖8中的高壓二極管的方法中的每一個(gè)制造步驟的縱向截面圖。圖10是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖11 (a)到11 (c)分別是描述用于制造圖10中的高壓二極管的方法中的每一個(gè)制造步驟的縱向截面圖。圖12是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖13 (a)到13 (c)分別是描述用于制造圖12中的高壓二極管的方法中的每一個(gè)制造步驟的縱向截面圖。圖14是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖15是示出正向電流Ib與陽極電壓(Va)之間的關(guān)系以及根據(jù)實(shí)施例1和5的基板泄漏電流I。與陽極電壓(Va)之間的關(guān)系的曲線圖。圖16 (a)到16 (c)分別是描述用于制造圖14中的高壓二極管的方法中的每一個(gè)制造步驟的縱向截面圖。圖17是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖18 (a)是示意性地示出在參考文獻(xiàn)1中所公開的常規(guī)高壓二極管的基本部分的示例性截面結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。圖18 (b)是描述圖18 (a)的縱向截面圖中的正向偏置下的電流路徑Il和12以及基板泄漏電流的圖。圖19是示意性地示出在參考文獻(xiàn)2中所公開的常規(guī)高壓二極管的基本部分的截面結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。IP型半導(dǎo)體基板 IA P型擴(kuò)散區(qū)(P阱層) 2N型擴(kuò)散區(qū)
3P型擴(kuò)散區(qū) 4高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 5高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 6高濃度P型擴(kuò)散區(qū) 7柵極電極 7A溝槽柵 8、8A N型擴(kuò)散區(qū)9絕緣分隔膜 ION型隱埋擴(kuò)散區(qū) IlN型半導(dǎo)體基板 21到26高壓二極管 Ib正向電流 Ibp基極電流 Ien發(fā)射極電流
Imos反向偏置MOSFET (Ql)的電流 Vth反向偏置MOSFET的閾值電壓 I?；逍孤╇娏?br> Vai當(dāng)存在反向偏置MOSFET時(shí)的陽極電壓 Va2當(dāng)不存在反向偏置MOSFET時(shí)的陽極電壓 Icl當(dāng)存在反向偏置MOSFET時(shí)的基板泄漏電流 Ic2當(dāng)不存在反向偏置MOSFET時(shí)的基板泄漏電流 L長度
VF, VF1, Vf2 正向電壓。
具體實(shí)施例方式在下文中將參照附圖描述實(shí)施例1到6，其中根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備和用于制造所述半導(dǎo)體設(shè)備的方法適用于高壓二極管和用于制造所述高壓二極管的方法。注意，每一幅圖中的組成元件的厚度、長度等等在附圖的制作方面不限于所示出的結(jié)構(gòu)的厚度、長
fiF絕絕 /又寸寸。(實(shí)施例1)。圖1是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。在圖1中，作為根據(jù)實(shí)施例1的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管21是形成在P型半導(dǎo)體基板1上的半導(dǎo)體設(shè)備。N型擴(kuò)散區(qū)2被包括在P型半導(dǎo)體基板1中。P型擴(kuò)散區(qū)3和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4被包括在N型擴(kuò)散區(qū)2中，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4被形成在與P型擴(kuò)散區(qū) 3水平分隔開的位置處。另外，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6被形成在P型擴(kuò)散區(qū)3中。柵極電極7被形成在N型擴(kuò)散區(qū)2和P型擴(kuò)散區(qū)3上方并且處于高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4之間，其間插入有柵極氧化膜。柵極電極7的其中一個(gè)端部被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊。此外，在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成陰極電極，并且所述陰極電極與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4電連接。在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6上方形成陽極電極。通過所述陽極電極，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6和柵極電極7在相同電位下彼此電連接。作為根據(jù)實(shí)施例1的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管21是如上所描述的那樣構(gòu)造的。高壓二極管21包括建立在其中的在正向偏置操作期間與PN 二極管并聯(lián)的反向偏置M0SFET。在這方面，高壓二極管21的結(jié)構(gòu)完全不同于不具有反向偏置MOSFET的常規(guī)高壓二極管的結(jié)構(gòu)。將參照附圖詳細(xì)描述上面所描述的內(nèi)容。圖2是圖1中的高壓二極管的等效電路圖。如圖2中所示，根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21在該二極管的正向偏置操作期間包括具有反向偏置MOSFET (Ql)的特征結(jié)構(gòu)，所述反向偏置MOSFET由高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5 (漏極)、N型擴(kuò)散區(qū)2 (源極)、P型擴(kuò)散區(qū)3 (本體)、以及柵極電極7構(gòu)成。為了與具有反向偏置MOSFET的根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21進(jìn)行比較，圖3示出不具有反向偏置MOSFET的高壓二極管的情況，即通過從圖1中所示的高壓二極管中去除高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5而獲得的高壓二極管20的情況。另外，圖4示出圖3中的高壓二極管 20的等效電路。如圖4中所示，對于圖3中的不具有反向偏置MOSFET的高壓二極管20，當(dāng)高壓二極管20操作在正向偏置下時(shí)，正向電流Ib與寄生PNPTr (Q2)的基極電流Ibp匹配，即滿足 Ib=Ibp的關(guān)系。與此同時(shí)，如圖2中所示，當(dāng)圖1中的具有反向偏置MOSFET的高壓二極管21操作在正向偏置下時(shí)，正向電流Λ是所述寄生PNPTr (Q2)的基極電流Ibp、寄生NPNTr (Q3)的發(fā)射極電流Ien以及反向偏置MOSFET (Ql)的電流Imos的總和，即滿足Ib=IMQS+Ibp+Ien···(公式1)的關(guān)系。在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)描述所述反向偏置MOSFET的電流IMQS。當(dāng)圖2中的高壓二極管21操作在正向偏置下時(shí)，陽極電位高于陰極電位(GND電位)。因此，對應(yīng)于本體的P型擴(kuò)散區(qū)3高于與源極相對應(yīng)的N型擴(kuò)散區(qū)2。由于基板偏置效應(yīng)，所述反向偏置MOSFET的閾值電壓(其在下文中被標(biāo)記為Vth)變得極小。結(jié)果，通過在相同電位下與陽極電極連接的柵極電極7形成反型層，并且電流流到所述反向偏置MOSFET (Q1)。圖5示出具有反向偏置MOSFET的高壓二極管21和不具有反向偏置MOSFET的高壓二極管的Gummel曲線圖。在圖5中，橫坐標(biāo)軸表示陽極電壓(Va)的值，以及縱坐標(biāo)軸表示正向電流Ib和到P型半導(dǎo)體基板1的基板泄漏電流I。。如圖5中所示，對于具有反向偏置MOSFET和不具有反向偏置MOSFET的全部兩種情況，到P型半導(dǎo)體基板1的基板泄漏電流I。沒有差別。然而，關(guān)于正向電流Ib，與不具有反向偏置MOSFET的情況相比，在具有反向偏置MOSFET的情況下，正向電流Ib從具有低陽極電壓的區(qū)域開始增大。這是由于所述閾值電壓Vth由于基板偏置效應(yīng)而減小，從而表明在所述反向偏置MOSFET (Ql)中形成反型層并且電流Imqs正在按指數(shù)規(guī)律增大。因此，在正向偏置操作期間，在公式(1)中表示的電流Ihb變得遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電流、或 Ien(Il0S Ibp+Ien)O因此可以理解的是，與不具有反向偏置MOSFET的情況相比，正向電流Ib 在具有反向偏置MOSFET的情況下大大增加。結(jié)果，如圖5中所示，例如在電路中，如果所期望的正向電流被定義為Ibx，則當(dāng)包括反向偏置MOSFET時(shí)的陽極電壓是Vai，并且當(dāng)不包括反向偏置MOSFET時(shí)的陽極電壓是 \2。同時(shí)可以理解的是，當(dāng)包括反向偏置MOSFET時(shí)，到P型半導(dǎo)體基板1的基板泄漏電流是Ica，并且與不具有反向偏置MOSFET的情況下的基板泄漏電流1。2相比，Icl被大大減小。
因此，如前所述，在根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21中，在二極管正向偏置操作期間，所述內(nèi)置反向偏置MOSFET的閾值電壓Vth由于基板偏置效應(yīng)而大大減小。結(jié)果，正向電流Ib通過所述反向偏置MOSFET的接通模式而大大增加，并且對應(yīng)于所期望的正向電流 Ib的陽極電壓顯著減小，從而大大減小到P型半導(dǎo)體基板1的基板泄漏電流。另一方面，當(dāng)對圖1中的高壓二極管21施加反向偏置時(shí)，相對于陽極電極的正電壓被施加到陰極電極。因此，當(dāng)圖1中的L的長度O 0 μ m)受到調(diào)節(jié)并且/或者N型擴(kuò)散區(qū)2的輪廓受到調(diào)節(jié)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)對于高壓的耐受性，并且可以有利地停止反向偏置下的電流。圖6是示出具有反向偏置MOSFET的根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21與不具有反向偏置MOSFET的常規(guī)高壓二極管之間的正向特性的曲線圖。如圖6中所示，在不具有反向偏置MOSFET的常規(guī)高壓二極管的情況下的正向電壓是VF2 ^ 0. 6V，而在具有反向偏置MOSFET的根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21的情況下的正向電壓則是Vfi 0. 2V。這是與khottky 二極管相當(dāng)?shù)恼螂妷篤F，并且允許大大減小正向電壓VF。作為高壓二極管的其中一項(xiàng)主要特征，還可以進(jìn)一步提到反向恢復(fù)時(shí)間(直到從正向偏置切換到反向偏置時(shí)流動(dòng)的過電流減小為止的時(shí)間)。在具有反向偏置MOSFET的高壓二極管21的情況下，所述正向電流的大部分是反向MOSFET的溝道電流，從而使得有可能大大縮短所述反向恢復(fù)時(shí)間。如上所述，在根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21中，可以在無需外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)的情況下有效地抑制正向操作期間的基板泄漏電流，并且進(jìn)一步允許減小正向電壓 (VF)以及縮短反向恢復(fù)時(shí)間。接下來將描述用于制造具有上述結(jié)構(gòu)的高壓二極管21的方法。圖7 (a)到7 (c)分別是基本部分的縱向截面圖，用于描述用于制造圖1中的高壓二極管21的方法中的每一個(gè)制造步驟。如圖7 (a)中所示，N型雜質(zhì)被注入到P型半導(dǎo)體基板1中，并且利用高溫驅(qū)入 (drive-in)通過熱擴(kuò)散處理在所期望的深度形成N型擴(kuò)散區(qū)2。例如將磷用作N型雜質(zhì)。 所述注入能量例如是2MeV或更高，并且劑量是1.0X 1013cm_2或更少。舉例來說，對于在其中注入N型雜質(zhì)的區(qū)域，通過以下措施來限定這樣的雜質(zhì)注入?yún)^(qū)利用厚的抗蝕劑(resist) 來應(yīng)對高能注入，以及通過光蝕刻技術(shù)或類似技術(shù)進(jìn)行模制從而為在其中注入雜質(zhì)的所述區(qū)域制作開口。此外，將P型雜質(zhì)(比如硼)注入到N型擴(kuò)散區(qū)2中，以便在給定區(qū)域內(nèi)形成 P型擴(kuò)散區(qū)3。接下來，如圖7 (b)中所示，在N型擴(kuò)散區(qū)2和P型擴(kuò)散區(qū)3的表面區(qū)域上形成柵極絕緣膜。在所述柵極絕緣膜上形成柵極電極7，從而使得柵極電極7從P型擴(kuò)散區(qū)3的一部分延伸到N型擴(kuò)散區(qū)2上方。對于柵極電極7的材料，通過CVD形成例如其中摻雜磷的多晶硅膜。通過光蝕刻技術(shù)在所述多晶硅膜上模制抗蝕劑，并且隨后通過干蝕刻技術(shù)或類似技術(shù)將所述多晶硅膜處理成給定形狀，從而形成柵極電極7。隨后，如圖7 (C)中所示，例如通過磷或砷的N型雜質(zhì)注入，在給定區(qū)域內(nèi)形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5。此外，例如通過硼的P型雜質(zhì)注入，在P型擴(kuò)散區(qū)3中鄰近高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5形成高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6。在這一階段，按照相對于柵極電極7自對準(zhǔn)的方式形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5，并且之后提供熱處理。因此，柵極電極7總是被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊。關(guān)于高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4，根據(jù)所期望的耐受電壓，設(shè)定高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4與柵極電極7之間的分隔距離L (彡Ομπι)。在L>0 μ m的情況下，所述分隔距離L由被用于將N型雜質(zhì)注入到高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4中的抗蝕劑掩膜來限定。此外，雖然沒有在圖7 (c )中示出，但是例如之后在基板表面上通過大氣壓CVD形成氧化膜，并且通過回流減小該表面上的水平差異。隨后，在位于柵極電極7、高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6上方的前面提到的氧化膜上執(zhí)行接觸蝕刻，以便形成開口。此外，例如通過濺射形成鋁膜，并且隨后通過光蝕刻和干蝕刻將所述鋁膜模制成給定形狀，從而形成金屬電極。在這一階段，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6和柵極電極7通過所述金屬電極在相同電位下彼此電連接。如上所述，具有反向偏置MOSFET (Ql)的根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21被形成在 P型半導(dǎo)體基板1上。總之，用于制造根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21的方法包括在P型半導(dǎo)體基板1 上形成N型擴(kuò)散區(qū)2的步驟；在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3的步驟；在P型擴(kuò)散區(qū)3 中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6、并且在N型擴(kuò)散區(qū)2中的與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的位置處形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4的步驟；在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成處于二者之間的柵極電極7的步驟，其間插入有柵極絕緣膜， 其中柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5垂直重疊；以及在相同電位下將柵極電極 7與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6電連接的步驟。(實(shí)施例2)。在實(shí)施例2中將描述這樣一種情況除了實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)之外，在第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)2)中包括第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)8)，并且在第三擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)8)中包括第三高濃度擴(kuò)散區(qū)(高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4)。圖8是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。在圖8中，根據(jù)實(shí)施例2的高壓二極管22的特征結(jié)構(gòu)包括N型擴(kuò)散區(qū)8，所述N型擴(kuò)散區(qū)8被形成在N型擴(kuò)散區(qū)2中并且在其中包括高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4，以便與根據(jù)實(shí)施例 1的高壓二極管21相比減小反向偏置MOSFET (Ql)的接通電阻。根據(jù)實(shí)施例2，與實(shí)施例1的情況相比，所述反向偏置MOSFET (Ql)的接通電阻在正向偏置操作期間被減小。這允許關(guān)于所期望的正向電流特別在高電流區(qū)域內(nèi)減小正向電壓。另夕卜，在反向偏置下，對于P型擴(kuò)散區(qū)3與N型擴(kuò)散區(qū)8之間的分隔距離LOOym) 和/或N型擴(kuò)散區(qū)8的輪廓的調(diào)節(jié)使得有可能實(shí)現(xiàn)對于高壓的耐受性，并且有利地停止反向偏置操作下的電流。此外，如前所述，顯而易見的是在實(shí)施例2中減小正向電壓(VF)并且縮短反向恢復(fù)時(shí)間也是可行的。接下來將描述用于制造具有上述結(jié)構(gòu)的高壓二極管22的方法。圖9 (a)到9 (c)分別是基本部分的縱向截面圖，用于描述用于制造圖8中的高壓二極管22的方法中的每一個(gè)制造步驟。如圖9 (a)中所示，在與根據(jù)實(shí)施例1的制造方法的比較中，N型雜質(zhì)首先被注入到P型半導(dǎo)體基板1中，并且利用高溫驅(qū)入通過熱擴(kuò)散處理在所期望的深度形成N型擴(kuò)散區(qū)2。接下來，在N型擴(kuò)散區(qū)2中的給定區(qū)域內(nèi)形成P型擴(kuò)散區(qū)3，并且隨后在N型擴(kuò)散區(qū)2中的給定區(qū)域內(nèi)形成N型擴(kuò)散區(qū)8。為了將N型雜質(zhì)注入到N型擴(kuò)散區(qū)8中，例如使用磷，并且注入劑量是1. 0X1012cm_2或更多。根據(jù)所期望的電壓耐受量來設(shè)定P型擴(kuò)散區(qū)3與N型擴(kuò)散區(qū)8之間的分隔距離L O 0 μ m)。通過在形成N型擴(kuò)散區(qū)8之后模制抗蝕劑掩膜來限定所述分隔距離L。隨后，如圖9 (b)中所示，在N型擴(kuò)散區(qū)2、P型擴(kuò)散區(qū)3和N型擴(kuò)散區(qū)8的表面上形成柵極絕緣膜。在所述柵極絕緣膜上形成柵極電極7，從而使得柵極電極7從P型擴(kuò)散區(qū) 3的一部分經(jīng)由N型擴(kuò)散區(qū)2延伸到N型擴(kuò)散區(qū)8的一部分上方。后續(xù)步驟在圖9 (c)中示出；然而所述后續(xù)步驟是在與根據(jù)圖7 (c)中的實(shí)施例 1的制造方法的情況相同的條件下執(zhí)行的。因此在這里將省略解釋。如上所述，具有所述反向偏置MOSFET (Ql)的根據(jù)實(shí)施例2的高壓二極管22被形成在P型半導(dǎo)體基板丨上?？傊?，用于制造根據(jù)實(shí)施例2的高壓二極管22的方法包括在P型半導(dǎo)體基板1 上形成N型擴(kuò)散區(qū)2的步驟；在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3、并且在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的N型擴(kuò)散區(qū)8的步驟；在P型擴(kuò)散區(qū)3中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6、并且在N型擴(kuò)散區(qū)8中的與N型擴(kuò)散區(qū)2中的P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的位置處形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4的步驟；在高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 5和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成處于二者之間的柵極電極7的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5垂直重疊；以及在相同電位下將柵極電極7與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6電連接的步驟。(實(shí)施例3)。在實(shí)施例3中描述了這樣一種情況除了實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)之外還包括絕緣分隔膜，所述絕緣分隔膜被形成在第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)2)中的第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)(P型擴(kuò)散區(qū)3)與第三高濃度擴(kuò)散區(qū)(高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4)之間。圖10是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。在圖10中，與根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21相比，根據(jù)實(shí)施例3的高壓二極管23 的特征結(jié)構(gòu)具有形成在N型擴(kuò)散區(qū)2中的P型擴(kuò)散區(qū)3與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4之間的絕緣分隔膜9。根據(jù)實(shí)施例3，與實(shí)施例1的情況相比，通過提供絕緣分隔膜9允許大大減小反向偏置期間的電場，從而使得有可能耐受更高的電壓。在實(shí)施例1中，由于在反向偏置下電場集中在柵極電極7的陰極側(cè)的柵極邊緣(其被定義為區(qū)域A)處，因此對于高壓的耐受性存在極限。然而，通過圖10中所示的絕緣分隔膜9，可以大大減小區(qū)域A(柵極電極7的一端) 中的電場，從而使得有可能耐受更高的電壓。因此，對于圖10中所示的絕緣分隔膜9的長度L的調(diào)節(jié)使得有可能耐受更高的電壓并且有利地停止反向偏置操作下的電流。此外，如前所述，顯而易見的是在實(shí)施例3中減小正向電壓(VF)并且縮短反向恢復(fù)時(shí)間也是可行的。接下來將描述用于制造具有上述結(jié)構(gòu)的高壓二極管23的方法。圖11 (a)到11 (c)分別是基本部分的縱向截面圖，用于描述用于制造圖10中的高壓二極管23的方法中的每一個(gè)制造步驟。如圖11 (a)中所示，N型雜質(zhì)首先被注入到P型半導(dǎo)體基板1中，并且利用高溫驅(qū)入通過熱擴(kuò)散處理在所期望的深度形成N型擴(kuò)散區(qū)2。例如將磷用作N型雜質(zhì)。所述注入能量例如是2MeV或更高，并且劑量是1. OX IO13CnT2或更少。另外，通過以下措施來限定在其中注入N型雜質(zhì)的區(qū)域利用厚的抗蝕劑來應(yīng)對高能注入，以及通過光蝕刻技術(shù)或類似技術(shù)進(jìn)行模制從而為在其中注入雜質(zhì)的所述區(qū)域制作開口。此外，在N型擴(kuò)散區(qū)2的表面的一部分(給定區(qū)域)上形成絕緣分隔膜9。通過在與絕緣分隔膜9分隔開給定距離的區(qū)域處進(jìn)行P型雜質(zhì)(比如硼)的雜質(zhì)注入而形成P型擴(kuò)散區(qū)3。根據(jù)所期望的耐受電壓來設(shè)定圖11 (a)中的絕緣分隔膜9的長度(在圖中是L)(其中當(dāng)所述長度更長時(shí)有可能獲得更高的電壓耐受性)。舉例來說，當(dāng)目標(biāo)是耐受60V或更高的高壓時(shí)，絕緣分隔膜9的長度L被設(shè)定為1.5μπι或更長。注意，還可以通過LOCOS(局部硅氧化)或STI (淺溝槽隔離)來形成絕緣分隔膜9。接下來，如圖11 (b)中所示，在N型擴(kuò)散區(qū)2、P型擴(kuò)散區(qū)3和絕緣分隔膜9的表面區(qū)域上形成柵極絕緣膜。在所述柵極絕緣膜上形成柵極電極7，從而使得柵極電極7從P 型擴(kuò)散區(qū)3的一部分經(jīng)由N型擴(kuò)散區(qū)2延伸到絕緣分隔膜9的一部分上方。對于柵極電極 7的材料，通過CVD形成例如其中摻雜磷的多晶硅膜。通過光蝕刻技術(shù)在所述多晶硅膜上模制抗蝕劑，并且隨后通過干蝕刻技術(shù)或類似技術(shù)將所述多晶硅膜處理成給定形狀，從而形成柵極電極7。隨后，如圖11 (c)中所示，例如通過磷或砷的雜質(zhì)注入形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5 和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4。此外，例如通過硼的雜質(zhì)注入，形成高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6。在這一階段，按照相對于柵極電極7自對準(zhǔn)的方式形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5，并且還提供熱處理。因此，柵極電極7總是被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊。按照相對于絕緣分隔膜9自對準(zhǔn)的方式形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4。此外，雖然沒有在圖中示出，但是例如在表面上通過大氣壓CVD形成氧化膜，并且通過回流減小該表面上的水平差異。隨后，在位于柵極電極7、高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度 P型擴(kuò)散區(qū)6和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方的前面提到的氧化膜上執(zhí)行接觸蝕刻，以便形成開口。此外，例如通過濺射形成鋁膜，并且隨后通過光蝕刻和干蝕刻將所述鋁膜模制以形成金屬電極。在這一階段，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6和柵極電極7通過所述金屬電極在相同電位下彼此電連接。如上所述，具有反向偏置MOSFET (Ql)的根據(jù)實(shí)施例3的高壓二極管23被形成在 P型半導(dǎo)體基板1上?？傊?，用于制造根據(jù)實(shí)施例3的高壓二極管23的方法包括在P型半導(dǎo)體基板1 上形成N型擴(kuò)散區(qū)2的步驟；在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3、并且形成與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的絕緣分隔膜9的步驟；在P型擴(kuò)散區(qū)3中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6、并且在N型擴(kuò)散區(qū)2中的與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的位置處形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4的步驟；在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成處于二者之間的柵極電極7的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5垂直重疊；以及在相同電位下將柵極電極7與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6電連接的步驟。(實(shí)施例4)。在實(shí)施例4中將描述這樣一種情況除了實(shí)施例1中的結(jié)構(gòu)之外，第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)(P型擴(kuò)散區(qū)3)和第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)8A)被包括在第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)2)中；第三高濃度擴(kuò)散區(qū)(高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4)被包括在第三擴(kuò)散區(qū)(N型擴(kuò)散區(qū)8A)中；并且形成在第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)(P型擴(kuò)散區(qū)3) 與第三高濃度擴(kuò)散區(qū)(高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4)之間的絕緣分隔膜9被包括。圖12是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例4的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。在圖12中，與根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21相比，根據(jù)實(shí)施例4的高壓二極管M 被形成為使得柵極電極7下方的N型擴(kuò)散區(qū)2中的P型擴(kuò)散區(qū)3與N型擴(kuò)散區(qū)8A彼此分隔開給定距離Ll。另外，高壓二極管M所包括的特征結(jié)構(gòu)具有在N型擴(kuò)散區(qū)8A中彼此平行地形成的絕緣分隔膜9和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4，并且在P型擴(kuò)散區(qū)3與高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 4之間的N型擴(kuò)散區(qū)8A中具有給定長度L2的絕緣分隔膜9?？傊瑢?shí)施例4是這樣一種情況實(shí)施例2中的N型擴(kuò)散區(qū)8與實(shí)施例3中的絕緣分隔膜9相組合。根據(jù)如上所述的實(shí)施例4，與實(shí)施例1的情況相比，作為實(shí)施例3的效果，可以在反向偏置下大大減小處于柵極電極7的陰極側(cè)的一端的集中電場，從而耐受更高的電壓。另外，根據(jù)實(shí)施例4，作為實(shí)施例2的效果，反向MOSFET的接通電阻在正向偏置下被減小，從而相對于所期望的正向電流特別在高電流區(qū)域內(nèi)減小了正向電壓。另外，在反向偏置下，對于P型擴(kuò)散區(qū)3與N型擴(kuò)散區(qū)8A之間的分隔距離Ll 0 μ m)、絕緣分隔膜9的長度L2以及N型擴(kuò)散區(qū)8A的輪廓的調(diào)節(jié)使得有可能耐受更高
的電壓，并且有利地停止反向偏置操作下的電流。此外，如前所述，顯而易見的是在實(shí)施例4中減小正向電壓(VF)并且縮短反向恢復(fù)時(shí)間也是可行的。接下來將描述用于制造具有上述結(jié)構(gòu)的高壓二極管M的方法。圖13 (a)到13 (c)分別是基本部分的縱向截面圖，用于描述用于制造圖12中的高壓二極管M的方法中的每一個(gè)制造步驟。如圖13(a)中所示，首先在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成N型擴(kuò)散區(qū)SA0例如將磷用于到N 型擴(kuò)散區(qū)8A中的雜質(zhì)注入。所述注入能量例如是200KeV或更高，并且劑量是1. 0 X IO12CnT2 或更多。此外，在N型擴(kuò)散區(qū)8A的表面的一部分(給定區(qū)域)中形成絕緣分隔膜9。通過在 N型擴(kuò)散區(qū)2中與N型擴(kuò)散區(qū)8A分隔開給定距離Ll的給定區(qū)域處進(jìn)行P型雜質(zhì)(比如硼) 的雜質(zhì)注入而進(jìn)一步形成P型擴(kuò)散區(qū)3。根據(jù)所期望的耐受電壓來設(shè)定絕緣分隔膜9的長度(在圖中是L2)。注意，還可以通過LOCOS (局部硅氧化)或STI (淺溝槽隔離)來形成絕緣分隔膜9。接下來，如圖13 (b)中所示，在N型擴(kuò)散區(qū)2、P型擴(kuò)散區(qū)3、N型擴(kuò)散區(qū)8A和絕緣分隔膜9的每一個(gè)表面區(qū)域上形成柵極絕緣膜。在所述柵極絕緣膜上形成柵極電極7，從而使得柵極電極7從P型擴(kuò)散區(qū)3的一部分經(jīng)由N型擴(kuò)散區(qū)2和N型擴(kuò)散區(qū)8A延伸到絕緣分隔膜9的一部分上方。對于柵極電極7的材料，通過CVD形成例如其中摻雜磷的多晶硅膜。通過光蝕刻技術(shù)在所述多晶硅膜上模制抗蝕劑，并且隨后通過干蝕刻技術(shù)或類似技術(shù)將所述多晶硅膜處理成給定形狀，從而形成柵極電極7。在這種情況下，根據(jù)所期望的耐受電壓來設(shè)定P型擴(kuò)散區(qū)3與N型擴(kuò)散區(qū)8A之間的分隔距離Ll (^Oym)以及絕緣分隔膜9的長度L2。然而，所述分隔距離Ll是通過將雜質(zhì)注入到N型擴(kuò)散區(qū)8A中之后的所述抗蝕劑掩膜來限定的。在這一階段，按照相對于柵極電極7自對準(zhǔn)的方式形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5，并且還提供熱處理。因此，柵極電極7總是被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊。按照相對于絕緣分隔膜9自對準(zhǔn)的方式形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4，因此所提供的高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4與絕緣分隔膜9鄰近。接下來，例如在表面上通過大氣壓CVD形成氧化膜，并且通過回流減小該表面上的水平差異。隨后，在位于柵極電極7、高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6上方并且位于高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方的前面提到的氧化膜上執(zhí)行接觸蝕刻，以便形成開口。此外，例如通過濺射形成鋁膜，并且隨后通過光蝕刻和干蝕刻將所述鋁膜模制以形成金屬電極。在這一階段，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6和柵極電極7通過所述金屬電極在相同電位下彼此電連接。如上所述，具有反向偏置MOSFET (Ql)的根據(jù)實(shí)施例4的高壓二極管M被形成在 P型半導(dǎo)體基板1上?？傊糜谥圃旄鶕?jù)實(shí)施例4的高壓二極管M的方法包括在P型半導(dǎo)體基板1 上形成N型擴(kuò)散區(qū)2的步驟；在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3、形成與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的N型擴(kuò)散區(qū)8A、并且在N型擴(kuò)散區(qū)8A中形成與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的絕緣分隔膜9的步驟；在P型擴(kuò)散區(qū)3中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6、并且在N型擴(kuò)散區(qū)2中的與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的位置處形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4的步驟；在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成處于二者之間的柵極電極7的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5 垂直重疊；以及在相同電位下將柵極電極7與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6 電連接的步驟。(實(shí)施例5)。在實(shí)施例5中將描述這樣一種情況在第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)(P型擴(kuò)散區(qū) 3)的底部包括N型隱埋擴(kuò)散區(qū)(稍后將描述的N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10)，其中所述N型隱埋擴(kuò)散區(qū)是通過高能注入形成的。圖14是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例5的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。在圖14中，與根據(jù)實(shí)施例1的高壓二極管21相比，根據(jù)實(shí)施例5的高壓二極管25所包括的特征結(jié)構(gòu)具有通過將高能量注入N型擴(kuò)散區(qū)2中的P型擴(kuò)散區(qū)3的底側(cè)而形成的 N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10。圖15示出實(shí)施例1和5中的陽極電壓(Va)與正向電流Ib之間的關(guān)系以及陽極電壓(Va)與基板泄漏電流I。之間的關(guān)系。根據(jù)實(shí)施例5，關(guān)于由P型擴(kuò)散區(qū)3 (發(fā)射極)、N型擴(kuò)散區(qū)2 (基極)和P型半導(dǎo)體基板1構(gòu)成的寄生PNPTr，通過提供N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10可以減小所述寄生PNPTr的hFE。結(jié)果，如圖15中所示，與實(shí)施例1中的情況相比，可以進(jìn)一步減小在正向偏置下到P型半導(dǎo)體基板1的基板泄漏電流(I。)(Icl — 1。3)。此外，如前所述，顯而易見的是在實(shí)施例5中減小正向電壓(VF)并且縮短反向恢復(fù)時(shí)間也是可行的。根據(jù)如上所述的實(shí)施例5，在高壓二極管25中，N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10僅僅被形成在 P型擴(kuò)散區(qū)3的底側(cè)，這允許在正向偏置操作期間進(jìn)一步有效地抑制基板泄漏電流并且允許以低成本來形成，而無需具有常規(guī)上的外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)。顯而易見的是，通過在根據(jù)實(shí)施例1到4的高壓二極管21到M中的任一種中附加地形成N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10可以獲得相同的效果。接下來將描述用于制造具有上述結(jié)構(gòu)的高壓二極管25的方法。圖16 (a)到16 (c)分別是基本部分的縱向截面圖，用于描述用于制造圖14中的高壓二極管25的方法中的每一個(gè)制造步驟。如圖16 (a)中所示，首先通過注入諸如磷之類的N型雜質(zhì)而在P型半導(dǎo)體基板1 中形成N型擴(kuò)散區(qū)2。此外，通過注入諸如硼之類的P型雜質(zhì)而在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3。接下來，如圖16(b)中所示，通過高能注入在P型擴(kuò)散區(qū)3的底部形成N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10。例如將磷用于到N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10中的雜質(zhì)注入。所述注入能量例如是SOOKeV 或更高，并且劑量是1. OXlO12cnT2或更多。隨后，如圖16 (b)中所示，在N型擴(kuò)散區(qū)2和P型擴(kuò)散區(qū)3的表面區(qū)域上形成柵極絕緣膜。在所述柵極絕緣膜上形成柵極電極7，從而使得柵極電極7從P型擴(kuò)散區(qū)3的一部分延伸到N型擴(kuò)散區(qū)2 —側(cè)上方。對于柵極電極7的材料，通過CVD形成例如其中摻雜磷的多晶硅膜。通過光蝕刻技術(shù)在所述多晶硅膜上模制抗蝕劑，并且隨后通過干蝕刻技術(shù)或類似技術(shù)將所述多晶硅膜處理成給定形狀，從而形成柵極電極7。隨后，如圖16 (c)中所示，例如通過磷或砷的雜質(zhì)注入形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4 和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5。此外，例如通過硼的雜質(zhì)注入形成高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6。在這一階段，按照相對于柵極電極7自對準(zhǔn)的方式形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5，并且還提供熱處理。因此，柵極電極7總是被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊。此外，例如在表面上通過大氣壓CVD形成氧化膜，并且通過回流減小該表面上的水平差異。隨后，在位于柵極電極7、高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6上方以及位于高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方的前面提到的氧化膜上執(zhí)行接觸蝕刻，以便形成開口。此外， 例如通過濺射形成鋁膜，并且隨后通過光蝕刻和干蝕刻將所述鋁膜模制以形成金屬電極。在這一階段，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5、高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6和柵極電極7通過所述金屬電極在相同電位下彼此電連接。
如上所述，具有反向偏置MOSFET (Ql)的根據(jù)實(shí)施例5的高壓二極管25被形成在 P型半導(dǎo)體基板1上?？傊?，用于制造根據(jù)實(shí)施例5的高壓二極管25的方法包括在P型半導(dǎo)體基板1 中形成N型擴(kuò)散區(qū)2的步驟；在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3、并且通過高能注入在P 型擴(kuò)散區(qū)3的底部形成N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10的步驟；在P型擴(kuò)散區(qū)3中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6、并且在N型擴(kuò)散區(qū)2中的與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開給定距離的位置處形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4的步驟；在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成處于二者之間的柵極電極7的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5垂直重疊；以及在相同電位下將柵極電極7與高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6電連接的步驟。在實(shí)施例5中描述了這樣一種情況在實(shí)施例1中的高壓二極管21的P型擴(kuò)散區(qū) 3的底部利用高能注入新提供N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10;然而并不限于這種情況，而是可以在實(shí)施例2到4中高壓二極管22到M的任一種的P型擴(kuò)散區(qū)3的底部利用高能注入新提供N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10。此外在這種情況下，通過提供N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10可以減小所述寄生PNPTr 的hFE。因此，與實(shí)施例2到4的情況相比，它允許在正向偏置下進(jìn)一步減小到P型半導(dǎo)體基板1的基板泄漏電流(I。)。(實(shí)施例6)。在實(shí)施例1到5中描述了這樣一種情況第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層是第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體基板(P型半導(dǎo)體基板1)，并且高壓二極管21到25被形成在P型半導(dǎo)體基板1 中。在實(shí)施例6中將描述這樣一種情況第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層是第一傳導(dǎo)類型的擴(kuò)散區(qū)，并且高壓二極管沈被形成在P型擴(kuò)散區(qū)上。圖17是示意性地示出作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例6的半導(dǎo)體設(shè)備的高壓二極管的基本部分的示例性截面結(jié)構(gòu)的縱向截面圖。如圖17中所示，根據(jù)實(shí)施例6的高壓二極管沈與根據(jù)實(shí)施例1到5的高壓二極管21到25的不同之處在于，高壓二極管沈被形成在N型半導(dǎo)體基板11上的P型擴(kuò)散區(qū) IA (例如P阱層)中。舉例來說，在用于安裝溝槽柵MOSFET的工藝中，所述溝槽柵MOSFET 是垂直型半導(dǎo)體設(shè)備，其中后表面電極是漏極(n+)，并且使用N型半導(dǎo)體基板11。因?yàn)檫@個(gè)原因，根據(jù)實(shí)施例6的高壓二極管沈例如被形成在P阱層(比如P型擴(kuò)散區(qū)1A)中，以便與N型半導(dǎo)體基板11電分離。雖然實(shí)施例6示出一個(gè)將溝槽柵7A用作柵極電極的實(shí)例，但是所獲得的減小到N 型半導(dǎo)體基板11的基板泄漏電流的效果與實(shí)施例1的情況完全相同。更確切地說，由于作為柵極電極的溝槽柵7A在相同電位下與陽極電極電連接，因此在正向偏置操作期間通過基板偏置效應(yīng)可以大大減小內(nèi)置反向偏置MOSFET的閾值電壓Vth。結(jié)果，正向電流由于所述反向偏置MOSFET的接通模式而大大增加，并且對應(yīng)于所期望的正向電流的陽極電壓顯著減小，從而導(dǎo)致到N型半導(dǎo)體基板11的基板泄漏電流大大減小。此外，如前所述，顯而易見的是在實(shí)施例6中減小正向電壓(VF)并且縮短反向恢復(fù)時(shí)間也是可行的。在實(shí)施例1到6中，形成在P型半導(dǎo)體基板1中的所述半導(dǎo)體設(shè)備包括P型半導(dǎo)體基板1中的N型擴(kuò)散區(qū)1，并且包括N型擴(kuò)散區(qū)2中的P型擴(kuò)散區(qū)3和處在與P型擴(kuò)散區(qū)3水平分隔開的位置處的高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4。另外，高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6被形成在P型擴(kuò)散區(qū)3中。柵極電極7被形成在N型擴(kuò)散區(qū)2和P型擴(kuò)散區(qū)3上方并且處于高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4之間，其間插入有柵極氧化膜。柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊。此外，陽極區(qū)內(nèi)的高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6、高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和柵極電極7在相同電位下彼此電連接。根據(jù)如上所述的實(shí)施例1到6，在高壓二極管21到沈中允許在正向偏置操作期間有效地抑制基板泄漏電流并且允許以低成本形成，而無需具有常規(guī)上的外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)。此外還允許減小正向電壓(VF)以及縮短反向恢復(fù)時(shí)間。在實(shí)施例1中描述了以下情況在作為半導(dǎo)體層的P型半導(dǎo)體基板1中形成N型擴(kuò)散區(qū)2 ；在N型擴(kuò)散區(qū)2中形成P型擴(kuò)散區(qū)3 ；在P型擴(kuò)散區(qū)3中形成高濃度N型擴(kuò)散區(qū) 5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6 ；在N型擴(kuò)散區(qū)2中的與P型擴(kuò)散區(qū)3分隔開的位置處形成高濃度 N型擴(kuò)散區(qū)4 ；以及在高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4上方形成處于二者之間的柵極電極7，其間插入有柵極絕緣膜，其中柵極電極7被形成為與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5重疊， 并且在相同電位下將柵極電極7與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)5和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)6電連接。在實(shí)施例2中描述了以下情況除了實(shí)施例1中的情況之外，N型擴(kuò)散區(qū)8和P型擴(kuò)散區(qū)3處在N型擴(kuò)散區(qū)2中；并且高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4處在N型擴(kuò)散區(qū)8中。在實(shí)施例3中描述了以下情況除了實(shí)施例1中的情況之外，絕緣分隔膜9和P型擴(kuò)散區(qū)3被形成在N型擴(kuò)散區(qū) 2中。在實(shí)施例4中描述了以下情況除了實(shí)施例1中的情況之外，除了 P型擴(kuò)散區(qū)3，N型擴(kuò)散區(qū)8被形成在N型擴(kuò)散區(qū)2中；并且絕緣分隔膜9處在N型擴(kuò)散區(qū)8中，其中絕緣分隔膜9被形成在P型擴(kuò)散區(qū)3與高濃度N型擴(kuò)散區(qū)4之間。在實(shí)施例5中描述了以下情況除了實(shí)施例1中的情況之外，除了 P型擴(kuò)散區(qū)3，在P型擴(kuò)散區(qū)3的底部通過高能注入將N型隱埋擴(kuò)散區(qū)10形成在N型擴(kuò)散區(qū)2中。雖然在實(shí)施例1到5的情況中將P型半導(dǎo)體基板1 用作半導(dǎo)體層，但是也描述了在實(shí)施例6中使用P型擴(kuò)散區(qū)IA作為半導(dǎo)體層的情況。然而并不限于這種情況，所有傳導(dǎo)類型都可以被反轉(zhuǎn)。換句話說，在實(shí)施例1中可以有反轉(zhuǎn)所有傳導(dǎo)類型的情況，這包括形成在作為半導(dǎo)體層的N型半導(dǎo)體基板上的P型擴(kuò)散區(qū)；形成在所述P型擴(kuò)散區(qū)中的N型擴(kuò)散區(qū)；形成在N型擴(kuò)散區(qū)中的高濃度P型擴(kuò)散區(qū)和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)；所述P型擴(kuò)散區(qū)中的形成在與所述N型擴(kuò)散區(qū)分隔開的位置處的高濃度P型擴(kuò)散區(qū)；以及形成在所述高濃度P型擴(kuò)散區(qū)和高濃度P型擴(kuò)散區(qū)上方并且處于二者之間的柵極電極，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與所述高濃度P型擴(kuò)散區(qū)重疊， 并且所述柵極電極在相同電位下與所述高濃度P型擴(kuò)散區(qū)和高濃度N型擴(kuò)散區(qū)電連接。在實(shí)施例2中可以有反轉(zhuǎn)所有傳導(dǎo)類型的情況，這包括除了所述N型擴(kuò)散區(qū)之外，在所述P 型擴(kuò)散區(qū)中形成P型擴(kuò)散區(qū)；以及所述P型擴(kuò)散區(qū)中的所述高濃度P型擴(kuò)散區(qū)。在實(shí)施例3 中可以有反轉(zhuǎn)所有傳導(dǎo)類型的情況，這包括除了所述N型擴(kuò)散區(qū)之外，在所述P型擴(kuò)散區(qū)中形成的絕緣分隔膜。在實(shí)施例4中可以有反轉(zhuǎn)所有傳導(dǎo)類型的情況，這包括除了所述N 型擴(kuò)散區(qū)之外形成在所述P型擴(kuò)散區(qū)中的P型擴(kuò)散區(qū)；以及在所述P型擴(kuò)散區(qū)中形成所述絕緣分隔膜，其中所述絕緣分隔膜被形成在所述N型擴(kuò)散區(qū)與所述高濃度P型擴(kuò)散區(qū)之間。 在實(shí)施例5中可以有反轉(zhuǎn)所有傳導(dǎo)類型的情況，這包括除了所述N型擴(kuò)散區(qū)之外，在所述 N型擴(kuò)散區(qū)的底部通過高能注入將P型隱埋擴(kuò)散區(qū)形成在所述P型擴(kuò)散區(qū)中。在實(shí)施例1 到5的情況中，所有傳導(dǎo)類型都可以被反轉(zhuǎn)，并且可以把N型半導(dǎo)體基板用作半導(dǎo)體層。在實(shí)施例6中，可以將N型擴(kuò)散區(qū)用作半導(dǎo)體層。如上所述，通過使用其優(yōu)選實(shí)施例1到6例示了本發(fā)明。然而，不應(yīng)當(dāng)僅僅基于上面描述的實(shí)施例1到6來解釋本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，應(yīng)當(dāng)僅僅基于權(quán)利要求書來解釋本發(fā)明的范圍。還應(yīng)當(dāng)理解的是，基于對本發(fā)明的描述以及來自本發(fā)明的詳細(xì)優(yōu)選實(shí)施例1 到6的描述的常識，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以實(shí)施等效的技術(shù)范圍。此外還應(yīng)當(dāng)理解的是，在本說明書中所引用的任何專利、任何專利申請以及任何參考文獻(xiàn)應(yīng)當(dāng)按照與在其中內(nèi)容被具體描述的相同方式通過引用被結(jié)合在本說明書中。工業(yè)適用性。本發(fā)明可以被應(yīng)用在諸如高壓二極管之類的半導(dǎo)體設(shè)備的領(lǐng)域內(nèi)，其是用于進(jìn)行整流的器件；本發(fā)明還可以被應(yīng)用于制造所述半導(dǎo)體設(shè)備的方法的領(lǐng)域內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明， 允許在正向偏置操作期間有效地抑制基板泄漏電流，而無需具有外延層或高濃度隱埋擴(kuò)散區(qū)，從而允許以低成本形成本發(fā)明。此外還允許減小正向電壓(VF)并且縮短反向恢復(fù)時(shí)間。在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，各種其他修改對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，并且可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員容易地作出。相應(yīng)地，附于此的權(quán)利要求書的范圍不打算限于在此所做的描述，而是應(yīng)當(dāng)廣泛地解釋權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種形成在第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層上的半導(dǎo)體設(shè)備，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括形成在所述半導(dǎo)體層上的第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)；形成在所述第一擴(kuò)散區(qū)中的第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)；形成在所述第二擴(kuò)散區(qū)中的第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)；所述第一擴(kuò)散區(qū)中的形成在與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處的第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)；以及形成在所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方并且處于二者之間的柵極電極，其間插入有柵極絕緣膜，其中，所述柵極電極被形成為與所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)重疊，并且所述柵極電極在相同電位下與所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)、所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)、以及提供在其間的所述柵極電極構(gòu)成反向偏置MOSFET。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述柵極電極的一端與所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)、所述第二高濃度擴(kuò)散區(qū)、以及所述柵極電極與陽極電極連接，并且所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)與陰極電極連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)被包括在所述第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)中，并且所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)被包括在所述第三擴(kuò)散區(qū)中。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，在所述第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)中包括絕緣分隔膜，所述絕緣分隔膜被形成在所述第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)與所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)被包括在所述第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)中；所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述絕緣分隔膜被包括在所述第三擴(kuò)散區(qū)中；并且所述絕緣分隔膜被形成在所述第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)與所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或7的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述第二擴(kuò)散區(qū)和所述第三擴(kuò)散區(qū)在所述柵極電極下方彼此分隔開給定距離。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述第二擴(kuò)散區(qū)和所述絕緣分隔膜在所述柵極電極下方彼此分隔開給定距離。
10.根據(jù)權(quán)利要求6、7和9中的任一項(xiàng)的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，提供給定長度的所述絕緣分隔膜，其包括所述柵極電極的更靠近所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的一側(cè)的下端。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，通過高能注入形成的第二傳導(dǎo)類型的隱埋擴(kuò)散區(qū)被包括在所述第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的底部。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層是第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體基板。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層是第一傳導(dǎo)類型的擴(kuò)散區(qū)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體設(shè)備，其中，所述半導(dǎo)體設(shè)備是高壓二極管。
15.一種用于制造形成在第一傳導(dǎo)類型的半導(dǎo)體層上的半導(dǎo)體設(shè)備的方法，所述方法包括在所述半導(dǎo)體層上形成第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)的步驟；在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的步驟；在所述第二擴(kuò)散區(qū)中形成第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)、并且在所述第一擴(kuò)散區(qū)中的與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的步驟；在所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方形成處于二者之間的柵極電極的步驟，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)垂直重疊；以及在相同電位下將所述柵極電極與所述第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和所述第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接的步驟。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中，在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的第二傳導(dǎo)類型的第三擴(kuò)散區(qū)的步驟；并且在所述第一擴(kuò)散區(qū)中的與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的所述步驟是在所述第一擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的所述第三擴(kuò)散區(qū)中形成所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中，在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的絕緣分隔膜的步驟。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)、并且在所述第三擴(kuò)散區(qū)中形成與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的絕緣分隔膜的步驟；并且在所述第一擴(kuò)散區(qū)中的與所述第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的位置處形成第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)的所述步驟是在所述第一擴(kuò)散區(qū)內(nèi)的所述第三擴(kuò)散區(qū)中形成所述第三高濃度擴(kuò)散區(qū)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的用于制造半導(dǎo)體設(shè)備的方法，其中，在所述第一擴(kuò)散區(qū)中形成第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)的所述步驟包括通過高能注入在所述第二擴(kuò)散區(qū)的底部形成第二傳導(dǎo)類型的隱埋擴(kuò)散區(qū)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明公開了半導(dǎo)體設(shè)備及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備包括形成在半導(dǎo)體層上的第二傳導(dǎo)類型的第一擴(kuò)散區(qū)；形成在第一擴(kuò)散區(qū)中的第一傳導(dǎo)類型的第二擴(kuò)散區(qū)；形成在第二擴(kuò)散區(qū)中的第二傳導(dǎo)類型的第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第一傳導(dǎo)類型的第二高濃度擴(kuò)散區(qū)；第一擴(kuò)散區(qū)中的與第二擴(kuò)散區(qū)分隔開給定距離的第二傳導(dǎo)類型的第三高濃度擴(kuò)散區(qū)；以及形成在第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第三高濃度擴(kuò)散區(qū)上方并且處于二者之間的柵極電極，其間插入有柵極絕緣膜，其中所述柵極電極被形成為與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)重疊，并且所述柵極電極在相同電位下與第一高濃度擴(kuò)散區(qū)和第二高濃度擴(kuò)散區(qū)電連接。
文檔編號H01L29/78GK102290446SQ201110165559
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月18日
發(fā)明者阿伯托 A., 一條尚生, 成瀨一史 申請人:夏普株式會社