專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種高壓半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
圖6是一種傳統(tǒng)的高壓P溝道MOS場(chǎng)效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)剖視圖。在圖6中，7是P型Si單晶半導(dǎo)體基片，6是在P型Si單晶基片7上形成的低濃度N-型阱擴(kuò)散層，1是在低濃度N-型阱擴(kuò)散層6上形成的P+型漏擴(kuò)散層，2是Si的局部氧化物層，3是低濃度P-型電場(chǎng)馳豫層，4是多晶硅柵極，5是P+型源擴(kuò)散層，9是柵的氧化物膜。這樣就構(gòu)成了一個(gè)半導(dǎo)體器件。對(duì)于圖6這種結(jié)構(gòu)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)整低濃度N-型阱擴(kuò)散層6和低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3的尺寸和載流子濃度，就較易于增加額定電壓。例如，在一個(gè)最高額定電壓為150V的晶體管中，低濃度P-型電場(chǎng)馳豫層3的有效寬度(即P+型漏擴(kuò)散層1的最右端至低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3的最右端之間的距離)約為16μm。
通常，對(duì)于一個(gè)用于執(zhí)行電容負(fù)載開(kāi)關(guān)操作的IC，例如PDP驅(qū)動(dòng)的IC或EL驅(qū)動(dòng)的IC，它不僅必須具備高的額定斷路電壓，還必須具備高的額定通路電壓，即其額定電壓必須高于加載于柵極上所使用電壓的預(yù)定標(biāo)準(zhǔn)。
這種具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的晶體管，其保險(xiǎn)設(shè)計(jì)額定斷路電壓為220V，高于180V的源額定電壓，其原因在于這種MOS晶體管的額定通路電壓較低。例如，當(dāng)?shù)蜐舛萈--型電場(chǎng)馳豫層3的有效寬度為16μm時(shí)，其額定通路電壓為160V。當(dāng)開(kāi)通MOS晶體管時(shí)，由P+型漏擴(kuò)散層1、低濃度N-型阱擴(kuò)散層6和P+型源擴(kuò)散層5所組成的寄生橫向晶體管也被導(dǎo)通，從而在其中產(chǎn)生電流。為克服這一缺陷，可以增加低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3的有效寬度，以使寄生橫向晶體管難以導(dǎo)通。
然而，增加低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3的有效寬度，也相應(yīng)地提高了晶體管的通路電阻。因此，為滿足與通路電流有關(guān)的要求，就必須增加晶體管的體積，而這樣卻會(huì)導(dǎo)致晶體管性能的下降。
本發(fā)明在解決上述問(wèn)題的同時(shí)，其目的在于抑制導(dǎo)通時(shí)會(huì)另外出現(xiàn)的一種雙極行為，從而提高晶體管的性能。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件。該器件由以下幾部分組成一個(gè)第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體基片、通過(guò)柵氧化膜在基片上形成的一個(gè)柵極、分別位于柵極相應(yīng)兩側(cè)的在基片上形成的一個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型的源擴(kuò)散層和一個(gè)漏擴(kuò)散層、一個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型的低濃度擴(kuò)散層。此低濃度擴(kuò)散層形成于漏擴(kuò)散層之下，以使得該層能夠延伸到柵氧化物膜之下，從而充當(dāng)電場(chǎng)馳豫層。在此低濃度擴(kuò)散層下面，又進(jìn)一步形成一個(gè)第二導(dǎo)電類(lèi)型的中等濃度擴(kuò)散層，以作為電場(chǎng)馳豫層。
最好地，在此使用的半導(dǎo)體基片屬于N-型，源和漏擴(kuò)散層均為P+型，低濃度擴(kuò)散層是P--型，中等濃度擴(kuò)散層是P-型。對(duì)于這種情形，半導(dǎo)體基片可能是由一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層和一個(gè)P型半導(dǎo)體基片兩部分組成；也可能是由一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層、一個(gè)氧化物掩埋層和一個(gè)P型半導(dǎo)體支承基片三部分組成；還可能是由一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層、一個(gè)P型半導(dǎo)體基片、一個(gè)氧化物掩埋層和一個(gè)P型半導(dǎo)體支承基片四部分組成。
換一種情形，半導(dǎo)體基片屬于P型，源和漏擴(kuò)散層均為N+型，低濃度擴(kuò)散層是N--型，中等濃度擴(kuò)散層是N-型。對(duì)于這種情形，半導(dǎo)體基片可能是由一個(gè)P型半導(dǎo)體基片或者一個(gè)P-型半導(dǎo)體基片、一個(gè)氧化物掩埋層和一個(gè)P型支承基片三部分組成的。
在本發(fā)明中，中等濃度擴(kuò)散層是在作為電場(chǎng)馳豫層的低濃度擴(kuò)散層中形成的，這樣就可以降低晶體管在斷路時(shí)的保險(xiǎn)設(shè)計(jì)限額值。因此，在通路時(shí)晶體管的雙極作用就可以得到抑制，從而可以提高晶體管的額定電壓。
此外，通過(guò)在作為電場(chǎng)馳豫層的低濃度擴(kuò)散層中形成中等濃度擴(kuò)散層，可以降低晶體管的通路電阻，從而提高晶體管的性能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中的晶體管剖面視圖(P溝道半導(dǎo)體器件)；圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中的晶體管剖面視圖(N溝道半導(dǎo)體器件)；圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中的晶體管剖面視圖(P溝道半導(dǎo)體器件裝配在一個(gè)絕緣隔離基片上)；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中的晶體管剖面視圖(N溝道半導(dǎo)體器件裝配在一個(gè)絕緣隔離基片上)；圖5為本發(fā)明實(shí)施例5中的晶體管剖面視圖(P溝道半導(dǎo)體器件裝配在一個(gè)絕緣隔離基片上)；圖6為一傳統(tǒng)的晶體管剖面視圖(P溝道半導(dǎo)體器件)；本發(fā)明實(shí)施例描述如下。圖1是一半導(dǎo)體芯片的剖面視圖。根據(jù)圖1，可對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行如下描述。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)高壓半導(dǎo)體器件主要由以下幾部分組成P+型漏擴(kuò)散層1、局部Si氧化物層2、低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3、柵極4、P+型源擴(kuò)散層5、形成于低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3中的中等濃度P-型擴(kuò)散層8、柵的氧化物膜9，以上所有部分均是在一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層6上形成的，而這一N-型阱擴(kuò)散層6又形成于一個(gè)P型半導(dǎo)體基片7上。
在一個(gè)最大額定電壓為150V并具有上述結(jié)構(gòu)的晶體管中，雖然其低濃度P-型電場(chǎng)馳豫層3的有效寬度仍然是16μm(與圖6中的傳統(tǒng)晶體管的有效寬度相同)，但是具有本發(fā)明中上述結(jié)構(gòu)的晶體管的額定斷路電壓僅為180V，低于按220V保險(xiǎn)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)晶體管的額定斷路電壓，其原因在于形成了中等濃度的擴(kuò)散層8，而擴(kuò)散層8中的載流子濃度約為低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3中載流子濃度的10倍。更進(jìn)一步，中等濃度擴(kuò)散層8形成于低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3中，并且從P+型漏擴(kuò)散層1的一端向柵極4延伸出2μm，由此可將額定通路電壓提高至200V，比傳統(tǒng)晶體管的額定通路電壓160V約高出40V。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例1圖1為一半導(dǎo)體器件，主要由以下幾部分組成P+型漏擴(kuò)散層1、局部Si氧化物層2、低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3、多晶硅柵極4、P+型源擴(kuò)散層5、N-型阱擴(kuò)散層6、P型半導(dǎo)體基片7、形成于低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3中的中等濃度P-型擴(kuò)散層8、柵的氧化物膜9。其中低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3在本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的作用與在傳統(tǒng)晶體管中的作用相同即加載在P+型漏擴(kuò)散層1和P+型源擴(kuò)散層5之間的電壓，由一個(gè)在N-型充分?jǐn)U散層6和P--型電場(chǎng)馳豫層3之間延伸的耗盡層所承受。本發(fā)明的特點(diǎn)在于提供了一個(gè)中等濃度P-型擴(kuò)散層8。
中等濃度P-型擴(kuò)散層8可以抑制在通路時(shí)出現(xiàn)的雙極作用，從而可以進(jìn)一步將額定通路電壓從傳統(tǒng)晶體管的160V提高到220V。另外，通過(guò)中等濃度P-型擴(kuò)散層8還可以降低通路電阻，從而提高晶體管的性能。
對(duì)于本發(fā)明中上述的半導(dǎo)體器件，本發(fā)明不局限于僅使用P型半導(dǎo)體基片，還可以使用N型半導(dǎo)體基片，其導(dǎo)電類(lèi)型與上述P型半導(dǎo)體基片相反。更進(jìn)一步，在本發(fā)明中，甚至可使用在P型半導(dǎo)體基片7上形成的一N型外延層來(lái)取代圖1中的N-型阱擴(kuò)散層6。實(shí)施例2圖2為一半導(dǎo)體器件，主要由以下幾部分組成N+型漏擴(kuò)散層10、局部Si氧化物層2、低濃度N--型電場(chǎng)馳豫層11、柵極3、N+型源擴(kuò)散層12、P型半導(dǎo)體基片7、形成于低濃度N--型電場(chǎng)馳豫層11中的中等濃度N-型擴(kuò)散層13、柵的氧化物膜9。其中低濃度N--型電場(chǎng)馳豫層11在本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的作用與在傳統(tǒng)晶體管中的作用相同即加載在N+型漏擴(kuò)散層10和N+型源擴(kuò)散層12之間的電壓由一個(gè)在P-型半導(dǎo)體基片7和N--型電場(chǎng)馳豫層11之間延伸的耗盡層所承受。本發(fā)明的特點(diǎn)在于提供了一個(gè)中等濃度N-型擴(kuò)散層13。
中等濃度N-型擴(kuò)散層13可以抑制在通路時(shí)出現(xiàn)的雙極作用，并進(jìn)一步將額定通路電壓從傳統(tǒng)晶體管的160V提高到220V。另外，中等濃度N-型擴(kuò)散層13還可以降低通路電阻，從而提高晶體管的性能。
對(duì)于本發(fā)明中上述的半導(dǎo)體器件，本發(fā)明不局限于僅使用P型半導(dǎo)體基片，還可以使用N型半導(dǎo)體基片，其導(dǎo)電類(lèi)型與上述P型半導(dǎo)體基片相反。實(shí)施例3圖3為一半導(dǎo)體器件，主要由以下幾部分組成P+型漏擴(kuò)散層1、局部Si氧化物層2、低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3、柵極4、P+型源擴(kuò)散層5、N-型充分?jǐn)U散層6、氧化物掩埋層21、P-型支承基片20、形成子低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3中的中等濃度P-型擴(kuò)散層8、柵的氧化物膜9。
其中低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3在本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的作用與在傳統(tǒng)晶體管中的作用相同。在實(shí)施例3中，在P型支承基片上面覆蓋了一層氧化物掩埋層21，而成為絕緣隔離基片，充當(dāng)P型半導(dǎo)體基片，代替了圖1所示實(shí)施例1中的P型半導(dǎo)體基片，其操作與實(shí)施例1中的相同。在實(shí)施例3中，也可以施行與實(shí)施例1中相同的操作，即甚至可使用一N型外延層來(lái)取代圖3中的N-型阱擴(kuò)散層6。實(shí)施例4圖4為一半導(dǎo)體器件，主要由以下幾部分組成N+型漏擴(kuò)散層10、局部Si氧化物層2、低濃度N--型電場(chǎng)馳豫層11、柵極4、N+型源擴(kuò)散層12、P型半導(dǎo)體基片7A、氧化物掩埋層21、P-型支承基片20、形成于低濃度N--型電場(chǎng)馳豫層11中的中等濃度N-型擴(kuò)散層13、柵的氧化物膜9。
其中低濃度N--型電場(chǎng)馳豫層11在本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的作用與在傳統(tǒng)晶體管中的作用相同。在實(shí)施例4中，在P型支承基片上面覆蓋了一層氧化物掩埋層21，而成為絕緣隔離基片，充當(dāng)P型半導(dǎo)體基片，代替了圖2所示實(shí)施例2中的P型半導(dǎo)體基片，其操作與實(shí)施例2中的相同。實(shí)施例5圖5是一個(gè)在絕緣隔離基片上制成的半導(dǎo)體器件，主要由以下幾部分組成P+型漏擴(kuò)散層1、局部Si氧化物層2、低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3、柵極4、P+型源擴(kuò)散層5、N-型阱擴(kuò)散層6、氧化物掩埋層21、P-型支承基片20、形成于P--型電場(chǎng)馳豫層3中的中等濃度P-型擴(kuò)散層8、柵的氧化物膜9、P型半導(dǎo)體基片7A。
其中低濃度P--型電場(chǎng)馳豫層3在本發(fā)明半導(dǎo)體器件中的作用與在傳統(tǒng)晶體管中的作用相同即加載于P+型漏擴(kuò)散層1和P+型源擴(kuò)散層5之間的電壓由一個(gè)耗盡層承受，此耗盡層是在N-型充分?jǐn)U散層6、P--型電場(chǎng)馳豫層3和P型半導(dǎo)體基片7A之間延伸的。本發(fā)明的特點(diǎn)在于提供了一個(gè)中等濃度P-型擴(kuò)散層8。中等濃度P-型擴(kuò)散層8可以抑制在通路時(shí)出現(xiàn)的雙極作用，從而可以進(jìn)一步將額定通路電壓從傳統(tǒng)晶體管的160V提高到220V。另外，通過(guò)中等濃度P-型擴(kuò)散層8還可以降低通路電阻，從而提高晶體管的性能。
對(duì)于本發(fā)明中上述的半導(dǎo)體器件，本發(fā)明不局限于僅使用P型半導(dǎo)體基片，還可以使用N型半導(dǎo)體基片，其導(dǎo)電類(lèi)型與上述P型半導(dǎo)體基片相反。
權(quán)利要求
1．一種半導(dǎo)體器件，其中包括一個(gè)具有第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體基片；通過(guò)柵的氧化物膜在上述基片上形成的一個(gè)柵極；在上述基片上形成的具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的源和漏擴(kuò)散層，該擴(kuò)散層分別位于上述柵極的相應(yīng)兩側(cè)；一個(gè)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的低濃度擴(kuò)散層，該層位于漏擴(kuò)散層之下，以使該層能夠延伸至柵氧化物膜以下，從而能夠充當(dāng)電場(chǎng)馳豫層；其特征在于一個(gè)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的中等濃度擴(kuò)散層進(jìn)一步形成于上述低濃度擴(kuò)散層中，以充當(dāng)電場(chǎng)馳豫層。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體基片為N-型；所述源和漏擴(kuò)散層均為P+型；所述低濃度擴(kuò)散層為P--型；及所述中等濃度擴(kuò)散層為P-型。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它是由一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層和一個(gè)P型半導(dǎo)體基片組成的。
4．根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它是由一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層、一個(gè)氧化物掩埋層和一個(gè)P型半導(dǎo)體支撐基片組成的。
5．根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它是由一個(gè)N-型阱擴(kuò)散層、一個(gè)P型半導(dǎo)體基片、一個(gè)氧化物掩埋層和一個(gè)P型支承基片組成的。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于所述半導(dǎo)體基片為P型；所述源和漏擴(kuò)散層均為N+型；所述低濃度擴(kuò)散層為N--型；及所述中等濃度擴(kuò)散層為N-型。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它是由一個(gè)P型半導(dǎo)體基片組成的。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于它是由一個(gè)P-型半導(dǎo)體基片、一個(gè)氧化物掩埋層和一個(gè)P型支承基片組成的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件,該器件包括:具有第一導(dǎo)電類(lèi)型的半導(dǎo)體基片;一個(gè)柵極;在基片上形成的分別位于柵極相應(yīng)兩側(cè)的具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的源和漏擴(kuò)散層;一個(gè)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的低濃度擴(kuò)散層,在本發(fā)明所涉及的半導(dǎo)體器件中,一個(gè)具有第二導(dǎo)電類(lèi)型的中等濃度擴(kuò)散層進(jìn)一步形成于上述低濃度擴(kuò)散層中,以充當(dāng)電場(chǎng)馳豫層。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1222768SQ9812496
公開(kāi)日1999年7月14日 申請(qǐng)日期1998年11月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月28日
發(fā)明者森和久 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社