包括高電壓二極管的半導(dǎo)體裝置及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本公開(kāi)是有關(guān)于一種包括高電壓（high-voltage，HV)二極管的半導(dǎo)體裝置，且特 別是有關(guān)于一種包括連接寄生PNP裝置的高電壓二極管的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超高壓半導(dǎo)體裝置被廣泛地使用于顯示設(shè)備、便攜設(shè)備以及許多其他的應(yīng)用。通 常，集成電路包括超高壓半導(dǎo)體裝置，亦包括可以做為高電壓二極管的的二極管。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 依照本發(fā)明的一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裝置，包括：一基板、配置于基板中的一高電 壓N型阱（high-voltage N-well，HVNW)、配置于基板中且鄰近HVNW是邊緣的一大塊P型 講、配置于HVNW中的一高電壓（high-voltage，HV)二極管，HV二極管包括配置于HVNW中 且與HVNW是邊緣分開(kāi)的一 HV二極管P型阱以及配置于HVNW中且位于HV二極管P型阱與 大塊P型阱之間的一 N型阱。N型阱的摻雜濃度大于HVNW的摻雜濃度。
[0004] 依照本發(fā)明的另一實(shí)施例，一種半導(dǎo)體裝置的制造方法包括：于基板中形成高電 壓N型阱（high-voltage N-well，HVNW)，于基板中形成在HVNW外且鄰近HVNW是邊緣的大 塊P型阱，于HVNW中形成HV二極管P型阱，且HV二極管P型阱與HVNW是邊緣分開(kāi)，以及 形成位于HVNW中且位于HV二極管P型阱與大塊P型阱之間的N型阱，包括形成此N型阱 以具有大于HVNW的摻雜濃度的摻雜濃度。
[0005] 依照本發(fā)明的又一實(shí)施例，一種集成電路，包括：基板、配置于基板中的高電壓N 型阱（high-voltage N-well，HVNW)、配置于HVNW外且圍繞HVNW的大塊P型阱、配置于HVNW 內(nèi)的高電壓（high-voltage，HV)二極管，并且包括沿著HVNW是邊緣配置且與HVNW是邊緣 分開(kāi)的HV二極管P型阱，以及沿著HVNW是邊緣配置且位于HV二極管P型阱與HVNW的邊 緣之間的N型阱。N型阱的摻雜濃度大于HVNW的摻雜濃度。
[0006] 為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所 附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下：
【附圖說(shuō)明】
[0007] 圖1繪示依照本發(fā)明的一說(shuō)明實(shí)施例的集成電路（integrated circuit，IC)的平 面圖。
[0008] 圖2繪示依照本發(fā)明的一說(shuō)明實(shí)施例，圖1的IC的區(qū)域A的放大平面圖。
[0009] 圖3繪示沿著圖2的A-A '聯(lián)機(jī)的IC剖面圖。
[0010] 圖4繪示依照本發(fā)明的一說(shuō)明實(shí)施例，沿著圖3的B-B'聯(lián)機(jī)的凈摻雜分布圖。
[0011] 圖5繪示依照一比較例的IC的剖面圖。
[0012] 圖6繪示沿著圖5的C-C'聯(lián)機(jī)，圖5的IC的凈摻雜分布圖。
[0013] 圖7繪示對(duì)依照?qǐng)D5制造的一裝置進(jìn)行高溫操作生命（high temperature operating life，HTOL)測(cè)試前后所測(cè)得的漏電流（Ignd)對(duì)正電流（IbcJ的圖表，作為一比 較例。
[0014] 圖8繪示對(duì)依照?qǐng)D3制造的一裝置進(jìn)行第一 HTOL測(cè)試前后所測(cè)得的Ignd對(duì)I _ 的圖表，作為一范例。
[0015] 圖9繪示對(duì)依照?qǐng)D3制造的一裝置進(jìn)行第二HTOL測(cè)試前后所測(cè)得的Ignd對(duì)I _ 的圖表，作為一范例。
[0016] 圖10繪示依照本發(fā)明的另一說(shuō)明實(shí)施例的IC的剖面圖。
[0017] 圖11繪示依照本發(fā)明的又一說(shuō)明實(shí)施例的IC的剖面圖。
[0018] 【符號(hào)說(shuō)明】
[0019] 100、500、1000、1100 :集成電路
[0020] 110:基板
[0021] 120、120' ：大塊 P 型阱
[0022] 130:高電壓N型阱
[0023] 140:大塊P+區(qū)域
[0024] 150、150' ：HV 二極管 P 型阱
[0025] 16〇 :HV 二極管 P+ 區(qū)域
[0026] 170 :HV 二極管 N+ 區(qū)域
[0027] 180、1010 :N 型阱
[0028] 190 :漂移區(qū)
[0029] 190a :P 型頂層
[0030] 190b :N型遞變層
[0031] 195 :源極N+區(qū)域
[0032] 200:高電壓區(qū)塊
[0033] 210:低電壓區(qū)塊
[0034] 220、230 :超高壓金屬氧化物半導(dǎo)體裝置
[0035] 250:第一 N型內(nèi)埋層
[0036] 260:第二N型內(nèi)埋層
[0037] 270 :絕緣層
[0038] 280 :柵極氧化層
[0039] 290 :柵極層
[0040] 300:層間介電層
[0041] 310 :第一金屬層
[0042] 320:金屬間介電層
[0043] 33〇 :第二金屬層
[0044] 1〇2〇:Ν型內(nèi)埋層
[0045] A:區(qū)域
[0046] A~A '、B-B ' ：聯(lián)機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0047] 以下將詳細(xì)地?cái)⑹霰緦?shí)施例，本實(shí)施例的范例繪示于所附圖式中。只要有可能，圖 式中從頭到尾將使用相同的組件符號(hào)以代表相同或類似的部分。
[0048] 圖1繪示依照本發(fā)明的一說(shuō)明實(shí)施例的集成電路（integrated circuit，IC) 100 的平面圖。圖2繪示依照本發(fā)明的一說(shuō)明實(shí)施例，IC 100的區(qū)域A的放大平面圖。圖3繪 示沿著圖2的A-A'聯(lián)機(jī)的IC 100剖面圖。
[0049] 請(qǐng)參照?qǐng)D1以及圖2,于一基板110上提供IC 100,基板110具有圍繞一高電壓N 型阱（high-voltage N-well，HVNW) 130的一大塊P型阱120。一大塊P+區(qū)域140是配置 于大塊P型講120內(nèi)。一高電壓（high-voltage，HV)二極管是配置于HVNW 130內(nèi)。高電 壓二極管包括沿著HVNW 130是邊緣配置且與HVNW 130是邊緣分開(kāi)的一 HV二極管P型阱 150、配置于HV二極管P型阱150中的HV二極管P+區(qū)域160以及沿著HVNW 130的上側(cè)邊 緣部分、右側(cè)邊緣部分與下側(cè)邊緣部分的HV二極管N+區(qū)域170,如圖1中所示。配置一 N 型阱180鄰近且沿著HVNW 130的邊緣。配置N型阱180鄰近HV二極管P型阱150與大塊 P型阱120兩者，且位于HV二極管P型阱150與大塊P型阱120之間。漂移區(qū)190是配置 于由HV二極管P型阱150圍繞的區(qū)塊內(nèi)，且漂移區(qū)190沿著HV二極管P型阱150是邊緣 并與HV二極管P型阱150是邊緣分開(kāi)。一源極N+區(qū)域195是配置于HV二極管P型阱150 中，且鄰近HV二極管P+區(qū)域160。
[0050] 基板110包括位于HVNW 130內(nèi)的一高電壓（high voltage，HV)區(qū)塊200,以及位 于HVNW 130外且位于HVNW 130的左側(cè)與下側(cè)的一低電壓（low voltage，LV)區(qū)塊210,如 圖1中所示。IC 100包括位于HV區(qū)塊200與LV區(qū)塊210之間的兩個(gè)超高壓金屬氧化物半 導(dǎo)體（ultra-high voltage metal-〇xide-semiconductor，UHV M0S)裝置 220 以及 230。11取 MOS裝置220以及230的結(jié)構(gòu)類似，但是可以具有不同的操作電壓，如柵極電壓、源極電壓、 漏極電壓以及體電壓（bulk voltage) WHV MOS裝置220以及230兩者都具有相對(duì)高的崩潰 電壓，大于500伏特。雖然圖1僅繪示兩個(gè)UHV MOS裝置220以及230,可于HV區(qū)塊200中 形成額外的裝置，如低壓金屬氧化物半導(dǎo)體（low voltage metal-oxide-semiconductor， LVM0S)裝置、雙載子結(jié)晶體管（bipolar junction transistors，BJTs)、電容、電阻等。形 成于HV區(qū)塊200中的裝置被連接至高于500伏特的接地電壓，且具有高的操作電壓（例如 大于500伏特）。類似地，可于LV區(qū)塊210中形成額外的裝置，如LVMOS裝置、BJTs、電容、 電阻等。形成于LV區(qū)塊210中的半導(dǎo)體裝置被連接至約0伏特的接地電壓。在此使用的 接地電壓指參考電壓。IC 100亦包括圍繞HV區(qū)塊200的金屬層。在操作IC 100的步驟 中，施加一啟動(dòng)電壓（boot voltage)VB至金屬層。
[0051] 以下參照?qǐng)D3解釋IC 100的區(qū)域A的制造方法，圖3是沿著圖2中A-A'聯(lián)機(jī)的 IC 100剖面圖。首先，提供基板110?；?10可以是P型基板。HVNW 130是形成于基板 110的一部分中。為了維持形成于HV區(qū)塊200中的裝置的高操作電壓，在HVNW 130中摻雜 約IO13至10 15原子/立方厘米（atoms/cm3)的低濃度的N型摻雜物（例如磷或砷）。形成大 塊P型阱120鄰近HVNW 130的右側(cè)邊緣。HV二極管P型阱150是形成于HVNW130中，且與 HVNW 130的右側(cè)邊緣分開(kāi)，如圖3中所示。在大塊P型阱120與HV二極管P型阱150中摻 雜約1016至1017原子/立方厘米的濃度的P型摻雜物（例如硼）。HVNW 130的深度大于 6微米。HV二極管P型阱150的深度與HVNW 130的深度相同。一第一 N型內(nèi)埋層（N-type buried layer，NBL) 250是形成于HVNW 130的右側(cè)底部。第一 NBL 250是垂直地（亦即沿 著Z方向）覆蓋HV二極管P型阱15