本發(fā)明是關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置，特別是關(guān)于一種快速回復(fù)二極管及其制造方法。

背景技術(shù)：

快速回復(fù)二極管(fastrecoverydiode)的特點(diǎn)為在順向電壓(forwardvoltage)條件下，電流的多數(shù)載子會(huì)流經(jīng)通道區(qū)，且在反向電壓(reversevoltage)條件下，由于反向恢復(fù)電荷少，可降低關(guān)斷電流抽出少數(shù)載子所需的反向回復(fù)時(shí)間(reverserecoverytime，trr)，并可維持軟恢復(fù)特性。然而，如果要提高快速回復(fù)二極管的耐壓，則會(huì)使反向回復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)。

此外，在快速回復(fù)二極管(fastrecoverydiode)中，當(dāng)金屬線橫跨裝置時(shí)，會(huì)產(chǎn)生電流提早上升(earlytakeoff)和漏電流的問題。一般需要使用多層金屬層，使得金屬層遠(yuǎn)離裝置以降低對(duì)裝置的影響，進(jìn)一步解決上述問題。然而，使用多層金屬層卻會(huì)增加工藝成本。

因此，在此技術(shù)領(lǐng)域中，有需要一種大電流、反向恢復(fù)時(shí)間短，反向恢復(fù)軟度高，高耐壓的快速回復(fù)二極管，以改善上述缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一實(shí)施例是提供一種半導(dǎo)體裝置。上述半導(dǎo)體裝置包括一基板；一埋藏氧化層，設(shè)置于上述基板上；一半導(dǎo)體層，具有一第一導(dǎo)電類型，設(shè)置于上述埋藏氧化層上；一第一阱，具有上述第一導(dǎo)電類型，設(shè)置于上述半導(dǎo)體層中；一第二阱和一第三阱，具有相反于上述第一導(dǎo)電類型的一第二導(dǎo)電類型，分別接近于上述第一阱的相對(duì)兩側(cè)，且與上述第一阱分別相距一第一距離和一第二距離；一隔絕物，覆蓋上述第一阱和第三阱；一多晶場(chǎng)板(polyfieldplate)，具有上述第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型，設(shè)置于上述隔絕物上，且位于上述第一阱和第三阱之間的上述半導(dǎo)體層上方；一第一陽極摻雜區(qū)，具有上述第二導(dǎo)電類型，設(shè)置于上述第二阱中；一第二陽極摻雜區(qū)， 具有上述第一導(dǎo)電類型，設(shè)置于上述第二阱中；一第三陽極摻雜區(qū)，具有上述第一導(dǎo)電類型，設(shè)置于上述第二阱中，其中上述第二陽極摻雜區(qū)位于上述第三陽極摻雜區(qū)的正上方；一第一陰極摻雜區(qū)，具有上述第二導(dǎo)電類型，耦接至上述第三阱。

本發(fā)明的另一實(shí)施例是提供一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。上述方法包括：提供一基板；形成一埋藏氧化層于上述基板上；形成一半導(dǎo)體層于上述埋藏氧化層上，且上述半導(dǎo)體層具有一第一導(dǎo)電類型；形成一第一阱于上述半導(dǎo)體層中，且上述第一阱具有上述第一導(dǎo)電類型；形成一第二阱和一第三阱分別接近于上述第一阱的相對(duì)兩側(cè)，且與上述第一阱分別相距一第一距離和一第二距離，其中上述第二阱和第三阱具有相反于上述第一導(dǎo)電類型的一第二導(dǎo)電類型；形成一隔絕物覆蓋上述第一阱和上述第三阱；形成一多晶場(chǎng)板(polyfieldplate)于上述隔絕物上及上述第一阱和第三阱之間的上述半導(dǎo)體層上方，且上述多晶場(chǎng)板具有上述第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型；形成一第一陽極摻雜區(qū)于上述第二阱中，且上述第一陽極摻雜區(qū)具有上述第二導(dǎo)電類型；形成一第二陽極摻雜區(qū)于上述第二阱中，且上述第二陽極摻雜區(qū)具有上述第一導(dǎo)電類型；形成一第三陽極摻雜區(qū)于上述第二阱中，且上述第三陽極摻雜區(qū)具有上述第一導(dǎo)電類型，其中上述第二陽極摻雜區(qū)形成于上述第三陽極摻雜區(qū)的正上方；以及形成一第一陰極摻雜區(qū)耦接至上述第三阱，且上述第一陰極摻雜區(qū)具有上述第二導(dǎo)電類型。

通過實(shí)施本發(fā)明，可進(jìn)一步抑制寄生雙載子結(jié)晶體管所產(chǎn)生閉鎖效應(yīng)，因而有效保護(hù)元件抑制漏電流。

附圖說明

圖1a是本發(fā)明一些實(shí)施例的一半導(dǎo)體裝置的剖面示意圖。

圖1b是本發(fā)明一些實(shí)施例的一半導(dǎo)體裝置的剖面示意圖。

圖1c是如圖1a、圖1b所示的本發(fā)明一些實(shí)施例的一半導(dǎo)體裝置的等效電路示意圖。

圖2～圖8是本發(fā)明一些實(shí)施例的一半導(dǎo)體封裝的工藝剖面示意圖。

圖9是本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性曲線。

附圖標(biāo)號(hào)

100a、100b～半導(dǎo)體裝置；

200～半導(dǎo)體基板；

201～隔絕物；

202～基板；

201s、203～表面；

204～絕緣層；

205～界面；

206～半導(dǎo)體層；

207～多晶場(chǎng)板；

208～第二阱；

208a、210a、212a、214a～邊界；

208-1、208-2、208-3、208-4、208-5～第二次阱；

210～第一阱；

210b、210c～側(cè)；

212～第三阱；

212-1、212-2、212-3、212-4、212-5～第三次阱；

214～第四阱；

216～第一陽極摻雜區(qū)；

218～第二陽極摻雜區(qū)；

220～第三陽極摻雜區(qū)；

222～第一陰極摻雜區(qū)；

224～第二陰極摻雜區(qū)；

226～陽極電極；

228～陰極電極；

w2、w2a、w3、w3a～寬度；

a1～二極管；

b1～第一雙載子結(jié)晶體管；

s2、s3、s3a～間距；

d1～第一距離；

d2～第二距離；

d3～第三距離。

具體實(shí)施方式

為了讓本發(fā)明的目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合所附圖示，做詳細(xì)的說明。本發(fā)明說明書提供不同的實(shí)施例來說明本發(fā)明不同實(shí)施方式的技術(shù)特征。其中，實(shí)施例中的各元件的配置為說明之用，并非用以限制本發(fā)明。且實(shí)施例中圖式標(biāo)號(hào)的部分重復(fù)，是為了簡(jiǎn)化說明，并非意指不同實(shí)施例之間的關(guān)聯(lián)性。

本發(fā)明實(shí)施例是提供一種半導(dǎo)體裝置。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，上述半導(dǎo)體裝置為一橫向快速回復(fù)二極管(lateralfastrecoverydiode)。上述橫向快速回復(fù)二極管是使用橫向雙載子結(jié)晶體管(lateralbipolarjunctiontransistor，lateralbjt)的設(shè)計(jì)概念，因而可有效縮小元件面積且加大電流驅(qū)動(dòng)能力。此外，上述橫向快速回復(fù)二極管通過設(shè)置一多晶場(chǎng)板(polyfieldplate)跨接于上述橫向雙載子結(jié)晶體管(lateralbipolarjunctiontransistor，lateralbjt)的pn結(jié)上，進(jìn)而減少后續(xù)工藝中金屬層的使用數(shù)目，避免一般在金屬線橫跨半導(dǎo)體裝置時(shí)所產(chǎn)生的電流提早上升(earlytakeoff)和漏電流的問題。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，上述半導(dǎo)體裝置是于絕緣層上覆硅(soi)基板上形成，所以更可進(jìn)一步抑制寄生雙載子結(jié)晶體管(bjt)所產(chǎn)生閉鎖(latch-up)效應(yīng)，因而有效保護(hù)元件抑制漏電流。

圖1a、圖1b分別是本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100a、100b的剖面示意圖。圖1c是如圖1a、圖1b所示的半導(dǎo)體裝置100a、100b的等效電路示意圖。

如圖1a所示，本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100a包括一半導(dǎo)體基板200，例如：絕緣層上覆硅(soi)或塊狀(bulk)硅。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板200包括一基板202、一埋藏氧化層204及一半導(dǎo)體層206。埋藏氧化層204設(shè)置于基板202上，而半導(dǎo)體層206設(shè)置于埋藏氧化層204上。半導(dǎo)體基板200的半導(dǎo)體層206具有一第一導(dǎo)電類型，基板202具有相反于的第一導(dǎo)電類型的一第二導(dǎo)電類型，基板202和半導(dǎo)體層206通過埋藏氧化層204彼此隔開。舉例來說，基板202可為一n型基板，而半導(dǎo)體層206可為一p型半導(dǎo)體層。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體基板200的厚度范圍可為2μm～10μm，而埋藏氧化層204厚度范圍可為0.4μm～3μm。

如圖1a所示，半導(dǎo)體裝置100a包括彼此橫向隔開的一第一阱210、一第二阱208和一第三阱212，設(shè)置于半導(dǎo)體層206中。第一阱210具第一導(dǎo)電類型，第二阱208和第三阱212具第二導(dǎo)電類型，分別接近于第一阱210的相對(duì)兩側(cè)210b、210c， 且與第一阱210的兩側(cè)210b、210c分別相距一第一距離d1和一第二距離d2。舉例來說，第一阱210為一高壓p型阱(hvpw)，第二阱208和第三阱212為高壓n型阱(hvnw)。第一阱210的摻質(zhì)濃度大于半導(dǎo)體層206的摻質(zhì)濃度。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第一距離d1可等于或小于第二距離d2。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第一阱210的底部邊界210a、一第二阱208的底部邊界208a的和第三阱212的底部邊界212a可接觸半導(dǎo)體層206與埋藏氧化層204的界面205。在本發(fā)明一些其他實(shí)施例中，第一阱210的底部邊界210a、一第二阱208的底部邊界208a的和第三阱212的底部邊界212a可與半導(dǎo)體層206與埋藏氧化層204的界面205隔開。

如圖1a所示，半導(dǎo)體裝置100a包括一個(gè)或多個(gè)隔絕物201，形成于半導(dǎo)體層206的表面203上，以定義出半導(dǎo)體裝置100a的主動(dòng)區(qū)(activeregion)。圖1a所示的其中一個(gè)隔絕物201是從第三阱212遠(yuǎn)離于第一阱210的一側(cè)邊界延伸至第二阱208接近于第一阱210的一側(cè)邊界，且覆蓋第一阱210和第三阱212，且使第一阱210和第三阱212位于上述隔絕物201的正下方。圖1a所示的其中另一個(gè)隔絕物201是覆蓋部分第二阱208，以定義后續(xù)于其中形成的陽極摻雜區(qū)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，也可不形成覆蓋部分第二阱208的上述隔絕物201。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，隔絕物201可包括硅局部氧化物(locos)或淺溝槽隔離物(sti)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，在不改變第一阱210的寬度、第二阱208的寬度、第一阱210和第二阱208之間的第一距離d1以及第一阱210和第三阱之間的第二距離d2的情況下，隔絕物201可隨著第三阱212的寬度增加而具有一較大的寬度，由于高電場(chǎng)區(qū)離pn結(jié)(pnjunction)較遠(yuǎn)，可以形成較平滑曲線的電場(chǎng)分布，所以可提高半導(dǎo)體裝置100a的阻斷電壓(blockingvoltage)。

如圖1a所示，半導(dǎo)體裝置100a包括一多晶場(chǎng)板(polyfieldplate)207，具有第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型，設(shè)置于隔絕物201上，且位于具有第一導(dǎo)電類型的第一阱210和具有第二導(dǎo)電類型的第三阱212之間的半導(dǎo)體層206上方。應(yīng)注意的是，由于多晶場(chǎng)板207跨接于具有相反導(dǎo)電類型的阱的結(jié)上，例如當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型為p型，且第二導(dǎo)電類型為n型時(shí)，多晶場(chǎng)板207是跨接于第一阱210和第三阱212所構(gòu)成的pn結(jié)(pnjunction)上，由于針對(duì)元件的終端結(jié)構(gòu)利用場(chǎng)板(fieldplate)的方法來改善元件終端的電場(chǎng)分布形成電場(chǎng)屏蔽效果，所以可減少后續(xù)工藝中金屬層的使用數(shù)目，避免一般在金屬線橫跨半導(dǎo)體裝置時(shí)所產(chǎn)生的電流提早上升(earlytakeoff)和漏電流的 問題，同時(shí)提高半導(dǎo)體裝置100a的阻斷電壓(blockingvoltage)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，多晶場(chǎng)板207可為金屬導(dǎo)板、自我(in-situ)摻雜的多晶硅或經(jīng)摻雜的多晶硅。

如圖1a所示，半導(dǎo)體裝置100a包括第一陽極摻雜區(qū)216設(shè)置于第二阱208中。第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220與第二阱208部分重疊。第一陽極摻雜區(qū)216具第二導(dǎo)電類型。第二陽極摻雜區(qū)218具有第一導(dǎo)電類型，且可通過隔絕物201與第一陽極摻雜區(qū)216橫向隔開一距離。第三陽極摻雜區(qū)220具有第一導(dǎo)電類型，且第二陽極摻雜區(qū)218位于第三陽極摻雜區(qū)220的正上方且彼此連接。另外，第二陽極摻雜區(qū)218和第三陽極摻雜區(qū)220的底部邊界分別與埋藏氧化層204隔開。并且，第二陽極摻雜區(qū)218與第一阱210相距一第三距離d3。在本實(shí)施例中，由于在第二阱208邊界外的部分第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220是橫向(大體上平行于半導(dǎo)體層206的表面203)位于第一阱210和第二阱208之間的半導(dǎo)體層206中，所以第三距離d3小于第一距離d1。

在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第一陽極摻雜區(qū)216的摻質(zhì)濃度大于第二阱208的摻質(zhì)濃度，而第二陽極摻雜區(qū)218的摻質(zhì)濃度大于第三陽極摻雜區(qū)220的摻質(zhì)濃度，且第三陽極摻雜區(qū)220的摻質(zhì)濃度大于第一阱210的摻質(zhì)濃度。舉例來說，第一陽極摻雜區(qū)216為一n型重?fù)诫s區(qū)(n⁺)，第二陽極摻雜區(qū)218為一p型重?fù)诫s區(qū)(p⁺)，且第三陽極摻雜區(qū)220為一p型輕摻雜源漏極摻雜區(qū)(pldd)。另外，第一陽極摻雜區(qū)216、第二陽極摻雜區(qū)218和第三陽極摻雜區(qū)220一起耦接至一陽極電極226。

如圖1a所示，半導(dǎo)體裝置100a包括一第四阱214，具有第二導(dǎo)電類型，且第四阱214的摻質(zhì)濃度大于第三阱212的摻質(zhì)濃度。舉例來說，第四阱214為一n型阱(nw)。第四阱214相鄰于第三阱212的遠(yuǎn)離于第一阱210的一側(cè)，亦即第四阱214至少通過第三阱212與第一阱210隔開。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第四阱214的底部邊界214a接觸半導(dǎo)體層206與埋藏氧化層204的界面205。第四阱214是從隔絕物201暴露出來。

如圖1a所示，具有第二導(dǎo)電類型的一第一陰極摻雜區(qū)222和一第二陰極摻雜區(qū)224，設(shè)置于第四阱214中，且第一陰極摻雜區(qū)222位于第二陰極摻雜區(qū)224的正上方。第一陰極摻雜區(qū)222的摻質(zhì)濃度大于第二陰極摻雜區(qū)224的摻質(zhì)濃度，且第二陰極摻雜區(qū)224的摻質(zhì)濃度大于第四阱214的摻質(zhì)濃度。舉例來說，第一陰極摻雜區(qū)222為一n型重?fù)诫s區(qū)(n⁺)，第二陰極摻雜區(qū)224為一n型輕摻雜源漏極摻雜區(qū) (nldd)。第一陰極摻雜區(qū)222和第二陰極摻雜區(qū)224耦接至一陰極電極228。且第一陰極摻雜區(qū)222通過第二陰極摻雜區(qū)224和第四阱214耦接至第三阱212。

多晶場(chǎng)板207的摻雜濃度可例如與第一陽極摻雜區(qū)216、第二陽極摻雜區(qū)218或第一陰極摻雜區(qū)222的摻質(zhì)濃度相同。

圖1b是本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100b的剖面示意圖。半導(dǎo)體裝置100b與半導(dǎo)體裝置100a的不同處為：半導(dǎo)體裝置100b的第二阱208和第三阱212分別由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀次阱構(gòu)成。如圖1b所示，半導(dǎo)體裝置100b的第二阱208由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀第二次阱208-1、208-2、208-3、208-4、208-5構(gòu)成，上述長(zhǎng)條狀第二次阱208-1～208-5從半導(dǎo)體層206的一表面203向下延伸至埋藏氧化層204。半導(dǎo)體裝置100b的第三阱212由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀第三次阱212-1、212-2、212-3、212-4、212-5構(gòu)成，上述長(zhǎng)條狀第三次阱212-1～212-5從半導(dǎo)體層206的一表面203向下延伸至埋藏氧化層204。相較于半導(dǎo)體裝置100a的第二阱208和第三阱212，由于半導(dǎo)體裝置100b的第二阱208和第三阱212分別由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀次阱構(gòu)成，因而可以降低第二阱208區(qū)域和第三阱212區(qū)域的總摻質(zhì)濃度，所以可提高半導(dǎo)體裝置100b的阻斷電壓(blockingvoltage)。值得注意的是，第二次阱或第三次阱的數(shù)量依設(shè)計(jì)而定，然其并非用以限定本發(fā)明。

如圖1b所示，接近第一阱210的其中一個(gè)第二次阱208-1的寬度w2可設(shè)計(jì)小于最遠(yuǎn)離于第一阱210的另一個(gè)第二次阱208-5的寬度w2a。接近第一阱210的第二次阱208-1與相鄰的第二次阱208-2相距一間距s2，間距s2可設(shè)計(jì)大于第二次阱208-1的寬度w2和第二次阱208-5的寬度w2a。

如圖1b所示，接近第一阱210的其中一個(gè)第三次阱212-1的寬度w3可設(shè)計(jì)小于遠(yuǎn)離于第一阱210且鄰接第四阱214的另一個(gè)第三次阱212-5的寬度w3a。接近第一阱210的第三次阱212-1與相鄰的第三次阱212-2相距一間距s3，鄰接第四阱214的第三次阱212-5的與相鄰的第三次阱212-4相距一間距s3a，間距s3可設(shè)計(jì)大于第三次阱212-1的寬度w3，間距s3a可設(shè)計(jì)大于第三次阱212-5的寬度w3a，且間距s3可設(shè)計(jì)小于間距s3a。

圖1c是如圖1a、圖1b所示的半導(dǎo)體裝置100a、100b的等效電路示意圖。如圖1a～圖1c所示，半導(dǎo)體裝置100a、100b的第一陽極摻雜區(qū)216、第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220、第二阱208、第一阱210、第三阱212、第四阱214、第 一陰極摻雜區(qū)222及第二陰極摻雜區(qū)224構(gòu)成一第一雙載子結(jié)晶體管b1。第一雙載子結(jié)晶體管b1中的第一陽極摻雜區(qū)216和第二阱208是作為第一雙載子結(jié)晶體管b1的一集極(collector)，第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220和第一阱210作為第一雙載子結(jié)晶體管b1的一基極(base)，而第三阱212、第四阱214、第一陰極摻雜區(qū)222及第二陰極摻雜區(qū)224作為第一雙載子結(jié)晶體管b1的一射極(emitter)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型為p型，且第二導(dǎo)電類型為n型時(shí)，第一雙載子結(jié)晶體管b1可為一npn雙載子結(jié)晶體管。

另外，如圖1a～圖1c所示，半導(dǎo)體裝置100a、100b的第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220、第一阱210、第三阱212、第四阱214、第一陰極摻雜區(qū)222及第二陰極摻雜區(qū)224構(gòu)成一(寄生)二極管a1。第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220、第一阱210可作為上述二極管a1的一第一極，且第三阱212、第四阱214、第一陰極摻雜區(qū)222和第二陰極摻雜區(qū)224可作為上述二極管的一第二極。半導(dǎo)體裝置100a、100b的第一雙載子結(jié)晶體管b1的基極耦接二極管a1的第一極，且第一雙載子結(jié)晶體管b1的射極耦接二極管a1的第二極。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型為p型，且第二導(dǎo)電類型為n型時(shí)，第一雙載子結(jié)晶體管b1可為一npn雙載子結(jié)晶體管，而二極管a1的第一極為陽極(p極)，而第二極為陰極(n極)。

因此，半導(dǎo)體裝置100a、100b的第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220、第一阱210、第三阱212、第四阱214、第一陰極摻雜區(qū)222及第二陰極摻雜區(qū)224可共同構(gòu)成一個(gè)二極管(diode)。上述二極管由第一雙載子結(jié)晶體管b1的基極和射極構(gòu)成的一個(gè)二極管和上述(寄生)二極管a1并聯(lián)而成。如圖1c所示，耦接至陽極電極226的第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220和第一阱210的可視為上述二極管的一第一極，且耦接至陰極電極228的第三阱212、第四阱214、第一陰極摻雜區(qū)222及第二陰極摻雜區(qū)224可視為上述二極管的一第二極。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型為p型，且第二導(dǎo)電類型為n型時(shí)，耦接至陽極電極226的第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220和第一阱210的可視為上述二極管的陽極(p極)，且耦接至陰極電極228的第三阱212、第四阱214、第一陰極摻雜區(qū)222及第二陰極摻雜區(qū)224可視為上述二極管的陰極(n極)。

圖2～圖8是半導(dǎo)體裝置100a的工藝剖面示意圖。如圖2所示，提供一半導(dǎo)體基板200。上述半導(dǎo)體基板200包括垂直堆疊的基板202、埋藏氧化層204及半導(dǎo)體層 206。舉例來說，基板202可為一n型基板，而半導(dǎo)體層206可為一p型半導(dǎo)體層，且基板202和半導(dǎo)體層206通過埋藏氧化層204彼此隔開。

接著，如圖3所示，進(jìn)行一光刻工藝，于半導(dǎo)體層206的表面203上形成一光刻膠圖案。然后，利用上述光刻膠圖案作為遮罩進(jìn)行一離子植入工藝，將具有第一導(dǎo)電類型的摻質(zhì)植入部分半導(dǎo)體層206中，以于半導(dǎo)體層206中形成第一阱210。之后去除上述光刻膠圖案。

然后，進(jìn)行另一光刻工藝，于半導(dǎo)體層206的表面203上形成另一光刻膠圖案。然后，利用上述光刻膠圖案作為遮罩進(jìn)行另一離子植入工藝，將具有第二導(dǎo)電類型的摻質(zhì)植入部分半導(dǎo)體層206中，在接近于第一阱210的相對(duì)兩側(cè)210b、210c的半導(dǎo)體層206中分別形成第二阱208和第三阱212。之后去除上述光刻膠圖案。由于第二阱208和第三阱212具相同導(dǎo)電類型，所以第二阱208和第三阱212可于同一道離子植入工藝期間形成。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，形成第一阱210的離子植入工藝和形成第二阱208、第三阱212的離子植入工藝順序可以互換。

接著，如圖4所示，進(jìn)行一光刻工藝，于半導(dǎo)體層206的表面203上形成一光刻膠圖案。然后，利用上述光刻膠圖案作為遮罩進(jìn)行一離子植入工藝，將具第二導(dǎo)電類型的摻質(zhì)植入第三阱212的遠(yuǎn)離于第一阱210的一側(cè)的部分半導(dǎo)體層206中，以形成鄰接第三阱212的第四阱214。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第四阱214的摻質(zhì)濃度大于第三阱212的摻質(zhì)濃度。

接著，如圖5所示，進(jìn)行一硅局部氧化物(locos)或一淺溝槽隔離物(sti)工藝，于半導(dǎo)體層206的表面203上形成一個(gè)或多個(gè)隔絕物201，以定義出半導(dǎo)體裝置100a的主動(dòng)區(qū)(activeregion)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第二阱208和第四阱214從隔絕物201暴露出來。

接著，如圖6所示，進(jìn)行一光刻工藝，于半導(dǎo)體層206的表面203上形成一光刻膠圖案。然后，利用上述光刻膠圖案作為遮罩進(jìn)行一離子植入工藝，將具第一導(dǎo)電類型的摻質(zhì)植入部分第二阱208中，以形成第三陽極摻雜區(qū)220。接著，進(jìn)行另一光刻工藝，于半導(dǎo)體層206的表面203上形成另一光刻膠圖案。然后，利用上述光刻膠圖案作為遮罩進(jìn)行另一離子植入工藝，將具第二導(dǎo)電類型的摻質(zhì)植入部分第四阱214，以形成第二陰極摻雜區(qū)224。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，形成第三陽極摻雜區(qū)220的離子植入工藝和形成第二陰極摻雜區(qū)224的離子植入工藝順序可以互換。在本發(fā)明一些 實(shí)施例中，第三陽極摻雜區(qū)220的底部邊界位于第二阱208內(nèi)，且第二陰極摻雜區(qū)224的底部邊界位于第四阱214內(nèi)。

接著，如圖7所示，進(jìn)行多晶場(chǎng)板(polyfieldplate)的沉積工藝，于隔絕物201的表面201s上形成多晶場(chǎng)板207，此多晶場(chǎng)板207位于具有第一導(dǎo)電類型的第一阱210和具有第二導(dǎo)電類型的第三阱212之間的半導(dǎo)體層206之上。在本發(fā)明實(shí)施例中，圖7中所沉積的多晶場(chǎng)板207為一金屬導(dǎo)板或一自我(in-situ)摻雜的多晶硅，則接著進(jìn)行圖8所示步驟。

如圖8所示，進(jìn)行多道光刻工藝及后續(xù)的多道離子植入工藝，以于部分第二阱208中形成具有第二導(dǎo)電類型的第一陽極摻雜區(qū)216以及具有第一導(dǎo)電類型的第二陽極摻雜區(qū)218，并于部分第四阱214中形成具有第二導(dǎo)電類型的第一陰極摻雜區(qū)222。在本實(shí)施例中，第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220與第二阱208部分重疊。由于第一陽極摻雜區(qū)216和第一陰極摻雜區(qū)222具相同導(dǎo)電類型且可具相同的摻質(zhì)濃度，所以第一陽極摻雜區(qū)216和第一陰極摻雜區(qū)222可于同一道離子植入工藝期間形成。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，第一陽極摻雜區(qū)216的底部邊界位于第二阱208內(nèi)，第二陽極摻雜區(qū)218的底部邊界位于第三陽極摻雜區(qū)220內(nèi)，且第一陰極摻雜區(qū)222的底部邊界位于第二陰極摻雜區(qū)224內(nèi)。

應(yīng)注意的是，在本發(fā)明一些實(shí)施例中，圖7中所沉積的多晶場(chǎng)板207為一未經(jīng)摻雜的多晶硅，則在進(jìn)行圖8所示步驟之前，先于半導(dǎo)體層206的表面203和隔絕物201的表面201s上形成另一光刻膠圖案，利用上述光刻膠圖案作為遮罩進(jìn)行另一離子植入工藝，將具有第一導(dǎo)電類型或第二導(dǎo)電類型的摻質(zhì)植入多晶場(chǎng)板207。在本發(fā)明一實(shí)施例中，圖7中所沉積的多晶場(chǎng)板207經(jīng)摻雜后具有第二導(dǎo)電類型，由于多晶場(chǎng)板207和第一陽極摻雜區(qū)216、第一陰極摻雜區(qū)222具相同導(dǎo)電類型且可具相同的摻質(zhì)濃度，所以多晶場(chǎng)板207和第一陽極摻雜區(qū)216、第一陰極摻雜區(qū)222可于同一道離子植入工藝期間完成摻雜。在本發(fā)明另一實(shí)施例中，圖7中所沉積的多晶場(chǎng)板207經(jīng)摻雜后具有第一導(dǎo)電類型，由于多晶場(chǎng)板207與第二陽極摻雜區(qū)218具相同導(dǎo)電類型且可具相同的摻質(zhì)濃度，所以多晶場(chǎng)板207和第二陽極摻雜區(qū)218可于同一道離子植入工藝期間完成摻雜。

接著，如圖1a所示，進(jìn)行一內(nèi)連線工藝，以于半導(dǎo)體基板200上形成耦接至第一陽極摻雜區(qū)216、第二陽極摻雜區(qū)218和第三陽極摻雜區(qū)220的陽極電極226。另 外，于半導(dǎo)體基板200上形成耦接至第一陰極摻雜區(qū)222和第二陰極摻雜區(qū)224的陰極電極228。經(jīng)過上述工藝，完成本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100a。

在本發(fā)明一些其他實(shí)施例中，進(jìn)行圖3所示的形成第二阱208和第三阱212的工藝步驟期間，可利用長(zhǎng)條狀的光刻膠圖案搭配后續(xù)離子植入工藝，以于半導(dǎo)體層206中分別形成由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀第二次阱208-1、208-2、208-3、208-4、208-5構(gòu)成的第二阱208，以及由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀第三次阱212-1、212-2、212-3、212-4、212-5構(gòu)成的第三阱212，如圖1b所示。之后，再依序進(jìn)行如圖4～圖8所示工藝，于半導(dǎo)體層206中分別形成第四阱214、第一陽極摻雜區(qū)216、第二陽極摻雜區(qū)218、第三陽極摻雜區(qū)220、第一陰極摻雜區(qū)222和第二陰極摻雜區(qū)224。最后，如圖1b所示，進(jìn)行一內(nèi)連線工藝，于半導(dǎo)體基板200上形成耦接至第一陽極摻雜區(qū)216、第二陽極摻雜區(qū)218和第三陽極摻雜區(qū)220的陽極電極226。另外，于半導(dǎo)體基板200上形成耦接至第一陰極摻雜區(qū)222和第二陰極摻雜區(qū)224的陰極電極228。經(jīng)過上述工藝，完成本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100b。

圖9是本發(fā)明一實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置的電流-電壓特性曲線。如圖9所示，半導(dǎo)體裝置是否具有多晶場(chǎng)板對(duì)于陽極的阻斷電壓(blockingvoltage)并沒有影響。然而，對(duì)于陰極而言，在沒有多晶場(chǎng)板的情況下，在約150伏特～175伏特的電壓時(shí)，其電流產(chǎn)生提早上升(earlytakeoff)的現(xiàn)象；相反地，在具有多晶場(chǎng)板的情況下，其阻斷電壓提高至接近225伏特。上述結(jié)果顯示，多晶場(chǎng)板的形成明顯改善了半導(dǎo)體裝置的阻斷電壓。

本發(fā)明一些實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100a、100b具有以下優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置為使用一個(gè)或多個(gè)橫向雙載子結(jié)晶體管結(jié)構(gòu)構(gòu)成的一橫向快速回復(fù)二極管。舉例來說，本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100a、100b是利用一npn雙載子結(jié)晶體管(如圖1c所示的第一雙載子結(jié)晶體管b1)橫向耦接一(寄生)二極管(如圖1c所示的二極管a1)，以構(gòu)成一快速回復(fù)橫向二極管。當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體裝置100a、100b施加順向電壓(forwardvoltage)時(shí)，上述npn雙載子結(jié)晶體管可增加二極管的導(dǎo)通電流，而可達(dá)到大順向電流的要求。當(dāng)對(duì)半導(dǎo)體裝置100a、100b施加反向電壓(reversevoltage)時(shí)，前述結(jié)構(gòu)可迅速阻斷反向電流，因而有效降低反向回復(fù)時(shí)間(reverserecoverytime，trr)，可有效縮小元件面積且加大電流驅(qū)動(dòng)能力。本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體裝置100a、100b通過在一npn雙載子結(jié)晶體管(如圖1c所示的第一雙載子結(jié)晶體管b1)的pn 結(jié)上形成一多晶場(chǎng)板(polyfieldplate)，用以減少后續(xù)工藝中金屬層的使用數(shù)目，避免一般在金屬線橫跨半導(dǎo)體裝置時(shí)所產(chǎn)生的電流提早上升(earlytakeoff)和漏電流的問題，同時(shí)有效提高半導(dǎo)體裝置100a、100b的阻斷電壓(blockingvoltage)。在本發(fā)明一些實(shí)施例中，當(dāng)上述半導(dǎo)體裝置于絕緣層上覆硅(soi)基板上形成時(shí)，更可進(jìn)一步抑制寄生雙載子結(jié)晶體管(bjt)所產(chǎn)生閉鎖(latch-up)效應(yīng)，因而有效保護(hù)元件抑制漏電流。

此外，在本發(fā)明一些其他實(shí)施例中，隔絕物201可隨著第三阱212的寬度增加而具有一較大的寬度，由于可使得高電場(chǎng)區(qū)離結(jié)(pnjunction)較遠(yuǎn)，可以形成較平滑曲線的電場(chǎng)分布，所以可進(jìn)一步提高半導(dǎo)體裝置100a的耐受電壓。在本發(fā)明一些其他實(shí)施例中，半導(dǎo)體裝置100a、100b的耦接至陽極電極226的第二阱208和耦接至陰極電極228的第三阱212分別由多個(gè)彼此隔開的長(zhǎng)條狀次阱構(gòu)成，因而可以降低第二阱208區(qū)域和第三阱212區(qū)域的總摻質(zhì)濃度，所以也可進(jìn)一步提高半導(dǎo)體裝置的耐受電壓。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露于上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。