專利名稱：半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體上關(guān)于半導(dǎo)體裝置的制造；且尤其涉及高壓半導(dǎo)體裝置的制造。
背景技術(shù)：
包括一或多個高壓晶體管連同低壓電路的各種集成電路廣泛用于不同電氣應(yīng)用 中。諸如延伸漏極MOS(EDMOS)晶體管、橫向雙擴(kuò)散MOS(LDMOS)晶體管及其類似者的高壓 晶體管占用此等集成電路中的大量空間。為了與更高集成密度的趨勢并駕齊驅(qū)，亦需要使高壓半導(dǎo)體裝置在尺寸上按比例 縮小，同時仍維持足夠操作特性。圖IA中以平面圖說明現(xiàn)有延伸漏極MOS(EDMOS)晶體管。圖IB為沿圖IA的線 X-X'的橫截面圖，而圖IC為沿圖IA的線Y-Y'的另一橫截面圖。參看圖IA至圖1C，現(xiàn)有EDMOS晶體管包括有源區(qū)22、P型雜質(zhì)區(qū)14、柵電極20、 柵極絕緣層19、N型漏極區(qū)16、N型源極區(qū)17及P型拾取區(qū)18。有源區(qū)22包括形成于襯 底11上方的N型第二阱12及形成于N型第二阱12中的P型第一阱13。P型雜質(zhì)區(qū)14結(jié) 隔離相鄰有源區(qū)22。柵電極20與P型第一阱13及N型第二阱12交叉。柵極絕緣層19介 入于柵電極20與襯底11之間。N型源極區(qū)17與柵電極20的末端相鄰而形成于P型第一 阱13中。N型漏極區(qū)16形成于N型第二阱12中，且與柵電極20隔開。P型拾取區(qū)18形 成于P型第一阱13中，且與N型源極區(qū)17隔開。因為相鄰有源區(qū)22通過不同于N型第二阱12的導(dǎo)電類型的P型雜質(zhì)區(qū)14彼此 結(jié)隔離，所以此種現(xiàn)有EDMOS晶體管具有以下缺陷除P型雜質(zhì)區(qū)14外亦需要非操作區(qū)，以 便確保在彼此可能具有不同電位的有源區(qū)22之間的隔離，且亦允許有源區(qū)22的足夠高的 操作電壓。亦即，雖然非操作區(qū)并未涉足于EDMOS晶體管的實際操作中，但仍然需要此非操 作區(qū)，以便允許相鄰有源區(qū)22以足夠電壓且彼此隔離的形式操作。非操作區(qū)支配EDMOS晶 體管間距，該EDMOS晶體管間距可定義為通過自整個裝置區(qū)減去操作區(qū)而獲得的區(qū)域，其 中操作區(qū)為通過操作長度Ll乘以操作寬度Wl而定義的區(qū)域，且是在操作之間在EDMOS晶 體管中發(fā)生實際載流子傳送的區(qū)域，以及整個裝置區(qū)是定義為裝置長度L2乘以裝置寬度 W2的區(qū)域。對包括非操作區(qū)的需要使得難以增大EDMOS晶體管的集成密度。此問題可能并非 僅與EDMOS晶體管相關(guān)聯(lián)的問題，而是可能為所有結(jié)隔離的高壓半導(dǎo)體裝置的共同問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一或多個方面針對一種高壓半導(dǎo)體裝置，其具有高集成密度能力及足夠 操作電壓能力。本發(fā)明的各種目的、特征及優(yōu)點(diǎn)自本發(fā)明的若干實施例的以下描述將變得易明白。根據(jù)本發(fā)明的一方面，可提供一種半導(dǎo)體裝置，該半導(dǎo)體裝置可包括襯底，在該 襯底中形成有有源區(qū)；隔離層，其形成于襯底中以包圍有源區(qū)的側(cè)壁；及柵電極，其配置于 襯底上方以覆蓋有源區(qū)的一部分，柵電極具有在隔離層的上部分上方延伸的末端部分。該隔離層可比有源區(qū)更深地延伸至襯底中?？山?jīng)由深渠溝隔離(DTI)工藝而形成隔離層。有源區(qū)可包括第一導(dǎo)電類型第一阱及第二導(dǎo)電類型第二阱，其在面向半導(dǎo)體裝置 的溝道縱向方向的各自阱接觸側(cè)壁處彼此接觸。第一導(dǎo)電類型第一阱及第二導(dǎo)電類型第二 阱的除所述阱接觸側(cè)壁外的剩余側(cè)壁可與隔離層接觸。柵電極可沿溝道縱向方向在第一導(dǎo)電類型第一阱及第二導(dǎo)電類型第二阱兩者的 部分上方延伸，且可具有沿半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向在隔離層的上部分上方延伸的一個 末端部分。半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型源極區(qū)，其與柵電極的第一側(cè)末端相鄰 而形成于第一導(dǎo)電類型第一阱中；及漏極區(qū)，其形成于第二導(dǎo)電類型第二阱中。漏極區(qū)可在 關(guān)于柵電極與第二導(dǎo)電類型源極區(qū)相對的一側(cè)上，且可與柵電極的與第一側(cè)末端相對的第 二側(cè)末端隔開達(dá)一距離，該距離大于第二導(dǎo)電類型源極區(qū)與柵電極的第一側(cè)末端之間的距
1 O面向半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向的第二導(dǎo)電類型源極區(qū)及漏極區(qū)中的每一者各 自的側(cè)壁中的每一者可與隔離層接觸。有源區(qū)可替選地包括第二導(dǎo)電類型深阱及形成于第二導(dǎo)電類型深阱內(nèi)的第一導(dǎo) 電類型阱。第二導(dǎo)電類型深阱的側(cè)壁中的每一者可與隔離層接觸。面向半導(dǎo)體裝置的溝道 橫向方向的第一導(dǎo)電類型阱的側(cè)壁可與隔離層接觸。柵電極可具有與第一導(dǎo)電類型阱的一部分重疊的沿半導(dǎo)體裝置的溝道縱向方向 的一個末端，且可具有向隔離層的上部分延伸的沿半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向的另一末端。半導(dǎo)體裝置另外可包括第二導(dǎo)電類型源極區(qū)，其形成于第一導(dǎo)電類型第一阱中 而與柵電極的第一側(cè)末端相鄰；及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)，其與柵電極的與第一側(cè)末端相對 的第二側(cè)末端相鄰而形成于第二導(dǎo)電類型深阱中。面向半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向的源極區(qū)及漏極區(qū)中的每一者的兩個側(cè)壁可與 隔離層接觸。柵電極可連接至第一導(dǎo)電類型阱以便充當(dāng)陽極。第二導(dǎo)電類型深阱可充當(dāng)陰極。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，可提供形成于襯底上的半導(dǎo)體裝置，以包括一或多個有 源半導(dǎo)體區(qū)、隔離渠溝及導(dǎo)電電極。一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)可具有各自深度，一或多個有源 半導(dǎo)體區(qū)沿一方向延伸至該襯底中達(dá)所述各自深度。隔離渠溝可包圍一或多個有源半導(dǎo)體 區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)，以便電隔離一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū) 與一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相鄰的其它有源半導(dǎo)體區(qū)，且可沿該方向延伸至襯底中達(dá)一深度，該深度大于一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)的所述各自深度。導(dǎo)電電極可以一種方式在一或 多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)與隔離渠溝之間的邊界界面上方延伸，以便覆 蓋一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)及隔離渠溝兩者各自的部分。一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)可包括第一導(dǎo)電類型的第一阱 及不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第二阱。第二阱可相對于第一阱以一種方式配 置，以使得第二阱的周邊邊界具有與第一阱接觸的一部分及與隔離渠溝接觸的其它部分。 導(dǎo)電電極可以一種方式延伸，以便覆蓋第一阱及第二阱兩者各自的部分。根據(jù)一實施例，第二阱可具有與第一阱接觸的其周邊邊界的至少兩個相對部分。半導(dǎo)體裝置可包括晶體管。一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)可包 括形成于第一阱中的源極區(qū)、形成于第二阱中的漏極區(qū)及溝道區(qū)，溝道區(qū)的長度沿由導(dǎo)電 電極覆蓋的第二阱的一部分自源極區(qū)延伸。半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括形成于導(dǎo)電電極與溝道區(qū)之間的絕緣層。半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電類型的內(nèi)埋雜質(zhì)層。內(nèi)埋雜質(zhì)層可具有濃度高 于第一阱中的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)。源極區(qū)及漏極區(qū)中的每一者可具有與隔離渠溝接觸的一部分。漏極區(qū)可與導(dǎo)電電極隔開。半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括沿溝道區(qū)的長度的方向在導(dǎo) 電電極的一部分與漏極區(qū)之間延伸的淺隔離渠溝。淺隔離渠溝可沿該方向延伸至襯底中達(dá) 一深度，該深度淺于一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)。


本發(fā)明的各種特征及優(yōu)點(diǎn)參看附圖通過本發(fā)明的若干實施例的以下詳細(xì)描述將 變得更顯而易見。其中圖IA至圖IC說明現(xiàn)有延伸漏極MOS (EDMOS)晶體管；圖2A至圖2C說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置；圖3A至圖3C說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導(dǎo)體裝置；及圖4A至圖4C說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導(dǎo)體裝置。
具體實施例方式下文將參看附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的若干實施例。應(yīng)理解，這些實施例并不意欲 且不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明的完整范圍，且本發(fā)明的方面及特征可以利用不同于本文中描述 的那些實施例中具體詳述的構(gòu)造、配置及組件來實現(xiàn)。實情為，這些實施例經(jīng)提供以使得本 發(fā)明將為透徹且完整的，且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達(dá)本發(fā)明的范圍。遍及本發(fā)明，類似 附圖標(biāo)記遍及本發(fā)明的各種圖及實施例指代類似部分。所述附圖未必按比例繪制，且在一 些個例中，可能為清楚起見夸示比例。當(dāng)?shù)谝粚颖环Q為在第二層“上”或在襯底“上”時，它 不僅指代第一層與第二層或襯底直接接觸而形成的狀況，而且指代第三層存在于第一層與 第二層或襯底之間的狀況。以下揭示內(nèi)容提供高壓半導(dǎo)體裝置的若干實施例，所述高壓半導(dǎo)體裝置具有高集 成密度能力且能夠以足夠操作電壓操作。因此，本發(fā)明的一或多個方面提供具有不同電位 的區(qū)域通過隔離層而彼此隔離，該隔離層經(jīng)由深渠溝隔離(DTI)工藝來形成。根據(jù)本發(fā)明的一或多個方面，結(jié)隔離技術(shù)可用來使相鄰有源區(qū)彼此隔離，以由此移除或最小化所需的 非操作區(qū)。本發(fā)明的這些方面因此使得可以實現(xiàn)集成密度的改良，同時仍維持適合于高壓 半導(dǎo)體裝置的足夠操作電壓。為說明方便起見，通過實例來描述具有N溝道的延伸漏極MOS (EDMOS)晶體管。在 該實例中，第一導(dǎo)電類型為P型，而第二導(dǎo)電類型指代N型。當(dāng)然，以下描述大體上同樣適 用于具有P溝道的EDMOS晶體管，然而，在該狀況下，第一導(dǎo)電類型對應(yīng)于N型，而第二導(dǎo)電 類型對應(yīng)于P型。圖2A至圖2C說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置。圖2A為半導(dǎo)體裝置的平 面圖。圖2B為沿線X-X'切割的半導(dǎo)體裝置的橫截面圖，而圖2C為沿線Y-Y'切割的半導(dǎo) 體裝置的橫截面圖。參看圖2A至圖2C，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置可包括有源區(qū)M，所述有 源區(qū)M各自包括形成于襯底51上方的第一導(dǎo)電類型第一阱52及第二導(dǎo)電類型第二阱53， 該襯底51包括裝置隔離層62 ；隔離層60，其形成于該襯底51上方以包圍每一有源區(qū)54， 用于將相鄰有源區(qū)M彼此隔離；柵電極59，其經(jīng)形成以延伸覆蓋有源區(qū)M的一部分并具 有在隔離層60的上部分上方延伸的一或多個末端；柵極絕緣層58，其介入于柵電極59與 襯底51之間；第二導(dǎo)電類型源極區(qū)56，其與柵電極59的一個末端部分相鄰而形成于第一 導(dǎo)電類型第一阱52中；第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)55，其形成于該第二導(dǎo)電類型第二阱53中以 與柵電極59隔開；及第一導(dǎo)電類型拾取區(qū)57，其形成于第一導(dǎo)電類型第一阱52中以與第 二導(dǎo)電類型源極區(qū)56隔開。根據(jù)一實施例，可經(jīng)由淺渠溝隔離(STI)工藝來形成裝置隔離 層62。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層61， 其形成于有源區(qū)M下方以由隔離層60包圍。根據(jù)一實施例，第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層61 可具有高于有源區(qū)討的雜質(zhì)摻雜濃度的雜質(zhì)摻雜濃度，且可改良EDMOS晶體管的擊穿電壓 特性。隔離層60可具有距襯底51的上表面比有源區(qū)M的深度更深的深度，以便將相鄰 有源區(qū)M彼此有效地隔離?？山?jīng)由深渠溝隔離(DTI)工藝來形成具有以上結(jié)構(gòu)的隔離層 60。有源區(qū)討包括彼此接觸的第二導(dǎo)電類型第二阱53及第一導(dǎo)電類型第一阱52。除 第一導(dǎo)電類型第一阱52與第二導(dǎo)電類型第二阱53接觸的側(cè)壁(或結(jié)表面)外的第一導(dǎo)電 類型第一阱52及第二導(dǎo)電類型第二阱53的剩余側(cè)壁可與隔離層60接觸。第二導(dǎo)電類型源極區(qū)56及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)55可具有與隔離層60接觸的沿 溝道長度方向的兩個側(cè)壁。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型源極區(qū)56及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)55的側(cè)壁中 的任一者沿溝道長度方向(亦即圖2A中的X-X'方向)延伸時，操作寬度Wl減少了隔開的 距離。結(jié)果，操作特性可能惡化，且同時產(chǎn)生非操作區(qū)，因此不利地影響半導(dǎo)體裝置的集成
也/又。為了防止操作特性的此惡化及非操作區(qū)的產(chǎn)生，根據(jù)一實施例，第一導(dǎo)電類型拾 取區(qū)57及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)55可各自具有與隔離層60接觸的在溝道寬度方向上延伸 的一個側(cè)壁。柵電極59可具有以下結(jié)構(gòu)沿溝道長度方向(其為展示于圖2A中的X-X'方向)與第一導(dǎo)電類型第一阱52及導(dǎo)電類型第二阱53兩者交叉，且具有沿溝道寬度方向(其為 Y-Y'方向)在隔離層60的上部分上方延伸的一或多個末端。通過允許柵電極59的末端 部分在溝道寬度方向上在隔離層60的上部分上方延伸，可實現(xiàn)集成密度的改良。按照慣 例，柵電極59可經(jīng)設(shè)計以具有寬于溝道寬度的寬度，以便防止溝道寬度歸因于處理誤差而 變化。然而，當(dāng)超過溝道寬度的柵電極59的那些部分定位于有源區(qū)M上方時，可使有效裝 置寬度W2增大與柵電極的額外部分一樣多。結(jié)果，可減小半導(dǎo)體裝置的集成密度。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置可包括隔離層60，該隔離層60 包圍有源區(qū)M以將分別具有不同電位的有源區(qū)彼此有效地隔離同時維持足夠操作電壓。特定言之，當(dāng)與基于現(xiàn)有結(jié)隔離技術(shù)隔離相鄰有源區(qū)M的狀況比較時，根據(jù)本發(fā) 明的一實施例的半導(dǎo)體裝置可通過在不需要形成非操作區(qū)的情況下提供相鄰有源區(qū)M的 彼此隔離而具有改良的集成密度，同時維持足夠操作電壓。利用在溝道寬度方向及/或長度方向上在隔離層60的上部分上方延伸的柵電極 59的一或多個末端，可以進(jìn)一步改良半導(dǎo)體裝置的集成密度。如上文所描述，通過包括包圍有源區(qū)M的隔離層60，且通過由此增大半導(dǎo)體裝置 的集成密度，高壓半導(dǎo)體裝置的比導(dǎo)通電阻(RSP)可減少以由此改良操作特性。特定言之， 根據(jù)本發(fā)明的一實施例的半導(dǎo)體裝置可顯著減小整個區(qū)(定義為裝置長度L2乘以裝置寬 度W2)與操作區(qū)(其定義為操作長度Ll乘以操作寬度Wl)之間的差，以便實質(zhì)上減小不必 要的非操作區(qū)，且使得整個區(qū)大體上變?yōu)樵诓僮髦g傳送載流子的操作區(qū)。由于可以減小 整個區(qū)的總大小，因此可減小定義為存在于第二導(dǎo)電類型源極區(qū)56與第二導(dǎo)電類型漏極 區(qū)55之間的電阻分量的總和乘以整個區(qū)的比導(dǎo)通電阻，由此改良半導(dǎo)體裝置的操作特性。此后，出于說明本發(fā)明的方面的目的，將描述根據(jù)一實施例的具有N溝道的LDMOS 晶體管的實例。在此實例中，第一導(dǎo)電類型為P型，而第二導(dǎo)電類型為N型。當(dāng)然，具有P 溝道的LDMOS晶體管可替換地實施為另一實施例，大體上相同的描述適用于所述另一實施 例，然而在該狀況下，第一導(dǎo)電類型為N型，而第二導(dǎo)電類型為P型。圖3A至圖3C說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導(dǎo)體裝置，其中圖3A為半導(dǎo)體裝 置的平面圖，圖3B為沿線X-X'的半導(dǎo)體裝置的橫截面圖，以及圖3C為沿線Y-Y'的半導(dǎo) 體裝置的橫截面圖。參看圖3A至圖3C，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的半導(dǎo)體裝置可包括有源區(qū)82，所述 有源區(qū)82各自包括形成于襯底71上方的第二導(dǎo)電類型深阱73及形成于第二導(dǎo)電類型深 阱73中的第一導(dǎo)電類型阱74，該襯底71包括裝置隔離層81 ；隔離層80，其形成于該襯底71 上方以包圍每一有源區(qū)82并將相鄰有源區(qū)82彼此隔離；柵電極79，其形成于襯底71上方 以覆蓋有源區(qū)82的一部分并具有向隔離層80的上部分延伸的一個末端；柵極絕緣層78， 其介入于柵電極79與襯底71之間；第二導(dǎo)電類型源極區(qū)76，其形成于第一導(dǎo)電類型阱74 中以排列在柵電極79的一側(cè)的一個末端處；第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)75，其形成于該第二導(dǎo)電 類型深阱73中以與柵電極79的另一側(cè)的一個末端隔開達(dá)預(yù)定距離；及第一導(dǎo)電類型拾取 區(qū)77，其形成于第一導(dǎo)電類型阱74中。可經(jīng)由淺渠溝隔離(STI)工藝來形成裝置隔離層 81。根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層72， 其形成于有源區(qū)82的下部分中以由隔離層80包圍。第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層72可改良LDMOS晶體管的擊穿電壓特性。第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層72的雜質(zhì)摻雜濃度可高于有源區(qū) 82(特定而言，第二導(dǎo)電類型深阱73)的雜質(zhì)摻雜濃度。隔離層80可具有自襯底71的上表面延伸的比有源區(qū)82的深度更深的深度，以便 將相鄰有源區(qū)82彼此有效地隔離。可經(jīng)由深渠溝隔離(DTI)工藝來形成具有以上結(jié)構(gòu)的 隔離層80。在由第二導(dǎo)電類型深阱73及形成于第二導(dǎo)電類型深阱73內(nèi)的第一導(dǎo)電類型阱74 形成的有源區(qū)82中，第二導(dǎo)電類型深阱73的所有側(cè)壁與隔離層80接觸，而第一導(dǎo)電類型 阱74可具有一種結(jié)構(gòu)，其中其面向溝道寬度方向(其為Y-Y'方向)的側(cè)壁兩者與隔離層 80接觸。第二導(dǎo)電類型源極區(qū)76及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)75可具有與隔離層80接觸的面 向溝道寬度方向的兩個側(cè)壁。當(dāng)面向溝道寬度方向(其為Y-Y'方向)的第二導(dǎo)電類型源 極區(qū)76及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)75的側(cè)壁中的任一者并不接觸隔離層80而是與隔離層80 隔開時，操作寬度Wl減少了此隔開的距離。結(jié)果，操作特性可能惡化，且同時可形成非操作 區(qū)，由此降低可實現(xiàn)的半導(dǎo)體裝置的集成密度。為了防止操作特性的惡化及非操作區(qū)的形 成，第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)75可具有與隔離層80接觸的面向溝道長度方向(其為X-X'方 向)的一個側(cè)壁。柵電極79可具有一種結(jié)構(gòu)，其中沿溝道長度方向(其為X-X'方向)與第一導(dǎo)電 類型阱74及第二導(dǎo)電類型深阱73兩者交叉以具有與第一導(dǎo)電類型阱74的一部分重疊的 一個末端，且可具有在溝道寬度方向(其為Y-Y'方向)上向隔離層80的上部分延伸的一 個末端。因為柵電極79的一個末端在溝道寬度方向上向隔離層80的上部分延伸，所以可 改良半導(dǎo)體裝置的集成密度。按照慣例，柵電極經(jīng)設(shè)計以具有寬于溝道寬度的寬度，以便防 止溝道寬度在制造時歸因于處理誤差而變化。當(dāng)超過溝道寬度的該現(xiàn)有柵電極的部分定位 于有源區(qū)82上方時，裝置寬度W2增大與柵電極的附加寬度一樣多。結(jié)果，可不利地影響半 導(dǎo)體裝置的集成密度。根據(jù)本發(fā)明的一實施例的上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置可包括隔離層80，該隔離層80 包圍有源區(qū)82以使具有不同電位的有源區(qū)84彼此隔離同時維持足夠操作電壓。特定言之，當(dāng)與基于現(xiàn)有結(jié)隔離技術(shù)隔離相鄰有源區(qū)82的狀況比較時，根據(jù)本發(fā) 明的上述實施例的半導(dǎo)體裝置可通過在實質(zhì)上減小非操作區(qū)的情況下將相鄰有源區(qū)82彼 此隔離而改良集成密度，同時維持足夠操作電壓。通過提供包括沿溝道寬度方向朝隔離層80的上部分延伸的柵電極79的末端部分 的上述結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)半導(dǎo)體裝置的集成密度的進(jìn)一步改良。如上文所描述，通過包括包圍有源區(qū)82的隔離層80，且通過由此增大半導(dǎo)體裝置 的集成密度，高壓半導(dǎo)體裝置的比導(dǎo)通電阻(RSP)可減小，從而導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置的操作特 性的改良。在迄今描述的那些實施例中，雖然將諸如EDMOS晶體管、LDMOS晶體管及其類似者 的高壓MOS晶體管作為說明性實例來描述，但本發(fā)明的特征及方面可適用于其它高壓半導(dǎo) 體裝置，所述其它高壓半導(dǎo)體裝置可被提供如本文中所描述經(jīng)由DTI工藝所形成的隔離層 以使有源區(qū)或阱隔離。舉例而言，現(xiàn)將根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的高壓靜電放電(ESD)裝 置作為另一說明性實例來描述。在以下實例中，第一導(dǎo)電類型為P型，而第二導(dǎo)電類型為N型。當(dāng)然，取決于特定應(yīng)用，可將導(dǎo)電類型顛倒，亦即，在替代實施例中，第一導(dǎo)電類型可為 N型，而第二導(dǎo)電類型可為P型。圖4A至圖4C說明根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的半導(dǎo)體裝置，在所述圖中，圖4A 為半導(dǎo)體裝置的平面圖，圖4B為沿線X-X'的半導(dǎo)體裝置的橫截面圖，以及圖4C為沿線 Y-Y'的半導(dǎo)體裝置的橫截面圖。參看圖4A至圖4C，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的半導(dǎo)體裝置可包括襯底91，其具有 經(jīng)由STI工藝形成的裝置隔離層98 ；有源區(qū)90，所述有源區(qū)90各自包括形成于襯底91上 方的第二導(dǎo)電類型深阱93及形成于第二導(dǎo)電類型深阱93內(nèi)的第一導(dǎo)電類型阱94 ；隔離層 100，其形成于襯底91上方以包圍每一有源區(qū)90并將相鄰有源區(qū)90彼此隔離；柵電極99， 其形成于襯底91上方以覆蓋有源區(qū)90的一部分，且具有向隔離層100的上部分延伸的一 個末端；柵極絕緣層97，其介入于柵電極99與襯底91之間；第一導(dǎo)電類型第一結(jié)區(qū)96，其 形成于第一導(dǎo)電類型阱94中以在柵電極99的一個末端處排成陣列；及第二導(dǎo)電類型第二 結(jié)區(qū)95，其形成于第二導(dǎo)電類型深阱93中以與柵電極99隔開預(yù)定距離?？?例如)經(jīng)由 淺渠溝隔離(STI)工藝來形成裝置隔離層98。根據(jù)一實施例的半導(dǎo)體裝置可進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層92，其形成于 有源區(qū)90的下部分中以由隔離層100包圍。第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層92可改良ESD裝置 的擊穿電壓特性。第二導(dǎo)電類型內(nèi)埋雜質(zhì)層92的雜質(zhì)摻雜濃度可高于有源區(qū)90 (特定而 言，第二導(dǎo)電類型深阱93)的雜質(zhì)摻雜濃度。隔離層100可具有自襯底91的上表面延伸的深于有源區(qū)90的深度的深度，以便 將相鄰有源區(qū)90彼此有效地隔離?？山?jīng)由深渠溝隔離(DTI)工藝來形成具有以上結(jié)構(gòu)的 隔離層100。在由第二導(dǎo)電類型深阱93及形成于第二導(dǎo)電類型深阱93內(nèi)的第一導(dǎo)電類型阱94 形成的有源區(qū)90中，面向溝道寬度方向(其為圖4A中的Y-Y'方向)的第二導(dǎo)電類型深 阱93的側(cè)壁可與隔離層100接觸，同時面向溝道寬度方向的第一導(dǎo)電類型阱94的側(cè)壁可 與隔離層100接觸。第二導(dǎo)電類型第二結(jié)區(qū)95及第一導(dǎo)電類型第一結(jié)區(qū)96可具有與隔離層100接 觸的面向溝道寬度方向的兩個側(cè)壁。當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型第一結(jié)區(qū)96及第二導(dǎo)電類型第二結(jié) 區(qū)95的面向溝道寬度方向的側(cè)壁中的任一者與隔離層100隔開時，操作寬度Wl減小了隔 開的間隙。結(jié)果，半導(dǎo)體裝置的操作特性可能惡化，且集成密度歸因于非操作區(qū)的形成可變 低。為了防止操作特性的此惡化并減小非操作區(qū)的形成，第二導(dǎo)電類型第二結(jié)區(qū)95可進(jìn)一 步具有亦與隔離層100接觸的面向溝道長度方向(亦即，圖4A中的X-X'方向)的一個側(cè) 壁。柵電極99可具有一種結(jié)構(gòu)，即沿溝道長度方向(亦即，X-X'方向)與第一導(dǎo)電類 型阱94及第二導(dǎo)電類型深阱93兩者交叉，可具有與第一導(dǎo)電類型阱94的一部分重疊的一 個末端部分，且可具有沿溝道寬度方向(亦即，Y-Y'方向)向隔離層100的上部分延伸的 一個末端部分。具有沿溝道寬度方向朝隔離層100的上部分延伸的末端的柵電極99允許 半導(dǎo)體裝置的集成密度的改良。按照慣例，柵電極經(jīng)設(shè)計以具有寬于溝道寬度的寬度，以便 解決在制造期間的溝道寬度的可能變化。當(dāng)經(jīng)形成而延伸超過預(yù)定溝道寬度的此現(xiàn)有柵電 極的區(qū)域定位于有源區(qū)上方時，裝置寬度W2增大與柵電極的額外區(qū)域一樣多，從而導(dǎo)致可通過此半導(dǎo)體裝置實現(xiàn)的較低集成密度。具有上述結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的一實施例的半導(dǎo)體裝置可包括PN結(jié)二極管，其中 柵電極99及第一導(dǎo)電類型阱94彼此連接以充當(dāng)陽極，而第二導(dǎo)電類型深阱93充當(dāng)陰極， 且可因此能夠作為ESD裝置來操作。第一導(dǎo)電類型第一結(jié)區(qū)96改良關(guān)于第一導(dǎo)電類型阱 94的接觸特性，而第二導(dǎo)電類型第二結(jié)區(qū)95改良關(guān)于第二導(dǎo)電類型深阱93的接觸特性。通過包圍有源區(qū)90的隔離層100，根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體裝置可以在可操 作于不同各別電位的有源區(qū)90之間提供有效隔離同時維持足夠操作電壓，且亦同時減小 非操作區(qū)的形成或必要性，且可由此實現(xiàn)所得半導(dǎo)體裝置的集成密度的增大。根據(jù)一實施例的柵電極99具有一種結(jié)構(gòu)其具有沿溝道寬度方向朝隔離層100的 上部分延伸的一個末端，且因此可允許半導(dǎo)體裝置的集成密度的進(jìn)一步改良。根據(jù)本發(fā)明的一或多個方面，與依賴于現(xiàn)有結(jié)隔離技術(shù)來隔離相鄰有源區(qū)的現(xiàn)有 裝置相比較，具有包圍有源區(qū)的側(cè)壁的隔離層的上述結(jié)構(gòu)可更有效地改良高壓半導(dǎo)體裝置 的操作電壓特性及集成密度。根據(jù)本發(fā)明的一或多個方面，通過允許柵電極的一個末端向隔離層的上部分延 伸，可實現(xiàn)高壓半導(dǎo)體裝置的操作電壓特性及/或集成密度的進(jìn)一步改良。另外，根據(jù)本發(fā)明的一或多個方面，本文中所描述的特征及結(jié)構(gòu)通過減小半導(dǎo)體 裝置的總裝置面積而允許半導(dǎo)體裝置的比導(dǎo)通電阻的減小，且可由此允許半導(dǎo)體裝置的操 作特性的改良。雖然通過具體細(xì)節(jié)參看本發(fā)明的若干實施例具體展示并描述了本發(fā)明，但對于本 領(lǐng)域技術(shù)人員而言將易明白的是，可在不偏離本發(fā)明的原理及精神的情況下對這些實施例 進(jìn)行各種改變，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，包括襯底，在所述襯底中形成有有源區(qū)；隔離層，其形成于所述襯底中以包圍所述有源區(qū)的側(cè)壁；及柵電極，其配置于所述襯底上方以覆蓋所述有源區(qū)的一部分，所述柵電極具有在所述 隔離層的上部分上方延伸的末端部分。
2.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中所述隔離層比所述有源區(qū)更深地延伸至所述襯底中。
3.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中所述隔離層經(jīng)由深渠溝隔離(DTI)工藝而形成。
4.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中所述有源區(qū)包括第一導(dǎo)電類型第一阱及第二導(dǎo)電 類型第二阱，第一導(dǎo)電類型第一阱及第二導(dǎo)電類型第二阱在面向所述半導(dǎo)體裝置的溝道縱 向方向的各自阱接觸側(cè)壁處彼此接觸，第一導(dǎo)電類型第一阱及第二導(dǎo)電類型第二阱的除所 述阱接觸側(cè)壁外的剩余側(cè)壁與所述隔離層接觸。
5.如權(quán)利要求4的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵電極沿所述溝道縱向方向在第一導(dǎo)電類型 第一阱及第二導(dǎo)電類型第二阱兩者的部分上方延伸，且具有沿所述半導(dǎo)體裝置的溝道橫向 方向在所述隔離層的所述上部分上方延伸的一個末端部分。
6.如權(quán)利要求4的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型源極區(qū)，其與所述柵電極的第一側(cè)末端相鄰而形成于第一導(dǎo)電類型第一 阱中；及漏極區(qū)，其形成于第二導(dǎo)電類型第二阱中，所述漏極區(qū)在關(guān)于所述柵電極與第二導(dǎo)電 類型源極區(qū)相對的一側(cè)上，且與相對于所述柵電極的第一側(cè)末端的第二側(cè)末端隔開距離， 該距離大于第二導(dǎo)電類型源極區(qū)與所述柵電極的第一側(cè)末端之間的距離。
7.如權(quán)利要求6的半導(dǎo)體裝置，其中面向所述半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向的第二導(dǎo)電 類型源極區(qū)及所述漏極區(qū)中的每一者各自的側(cè)壁與所述隔離層接觸。
8.如權(quán)利要求1的半導(dǎo)體裝置，其中所述有源區(qū)包括第二導(dǎo)電類型深阱及形成于第二 導(dǎo)電類型深阱內(nèi)的第一導(dǎo)電類型阱，第二導(dǎo)電類型深阱的側(cè)壁中的每一者與所述隔離層接 觸，面向所述半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向的第一導(dǎo)電類型阱的側(cè)壁中的每一者與所述隔離 層接觸。
9.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵電極具有與第一導(dǎo)電類型阱的部分重疊的 沿所述半導(dǎo)體裝置的溝道縱向方向的一個末端，且具有向所述隔離層的所述上部分延伸的 沿所述半導(dǎo)體裝置的溝道橫向方向的另一末端。
10.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步包括第二導(dǎo)電類型源極區(qū)，其形成于第一導(dǎo)電類型第一阱中以與所述柵電極的第一側(cè)末端 相鄰；及第二導(dǎo)電類型漏極區(qū)，其與所述柵電極的與第一側(cè)末端相對的第二側(cè)末端相鄰而形成 于第二導(dǎo)電類型深阱中。
11.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其中面向所述半導(dǎo)體裝置的所述溝道橫向方向的所 述源極區(qū)及所述漏極區(qū)中的每一者的兩個側(cè)壁與所述隔離層接觸。
12.如權(quán)利要求8的半導(dǎo)體裝置，其中所述柵電極連接至第一導(dǎo)電類型阱以充當(dāng)陽極， 第二導(dǎo)電類型深阱充當(dāng)陰極。
13.一種形成于襯底上的半導(dǎo)體裝置，包括具有各自深度的一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)，所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)沿一方向延伸至 所述襯底中達(dá)所述各自深度；隔離渠溝，其包圍所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)，以便電隔離 所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的所述相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)與所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū) 中的相鄰的其它有源半導(dǎo)體區(qū)，所述隔離渠溝沿所述方向延伸至所述襯底中達(dá)一深度，該 深度大于所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)的所述各自深度；及導(dǎo)電電極，其以一種方式在所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的所述相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū) 與所述隔離渠溝之間的邊界界面上方延伸，以便覆蓋所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的所述 相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)及所述隔離渠溝兩者各自的部分。
14.如權(quán)利要求13的半導(dǎo)體裝置，其中所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的所述相關(guān)聯(lián)有 源半導(dǎo)體區(qū)包括第一導(dǎo)電類型的第一阱及不同于第一導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型的第二阱， 第二阱相對于第一阱以一種方式配置，以使得第二阱的周邊邊界具有與第一阱接觸的一部 分及與所述隔離渠溝接觸的其它部分，且其中所述導(dǎo)電電極以一種方式延伸，以便覆蓋第一阱及第二阱兩者各自的部分。
15.如權(quán)利要求13的半導(dǎo)體裝置，其中第二阱具有與第一阱接觸的其周邊邊界的至少 兩個相對部分。
16.如權(quán)利要求14的半導(dǎo)體裝置，其中所述半導(dǎo)體裝置包括晶體管，所述一或多個有 源半導(dǎo)體區(qū)中的所述相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)包括形成于第一阱中的源極區(qū)、形成于第二阱中 的漏極區(qū)及溝道區(qū)，所述溝道區(qū)的長度自所述源極區(qū)沿由所述導(dǎo)電電極覆蓋的第二阱的一 部分延伸。
17.如權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步包括形成于所述導(dǎo)電電極與所述溝道區(qū)之 間的絕緣層。
18.如權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其進(jìn)一步包括第一導(dǎo)電類型的內(nèi)埋雜質(zhì)層，所述內(nèi) 埋雜質(zhì)層具有濃度高于第一阱中的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的濃度的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)。
19.如權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中所述源極區(qū)及所述漏極區(qū)中的每一者具有與所 述隔離渠溝接觸的一部分。
20.如權(quán)利要求16的半導(dǎo)體裝置，其中所述漏極區(qū)與所述導(dǎo)電電極隔開，且其中所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括沿所述溝道區(qū)的長度的方向在所述導(dǎo)電電極的一部 分與所述漏極區(qū)之間延伸的淺隔離渠溝，所述淺隔離渠溝沿所述方向延伸至所述襯底中達(dá) 到比所述一或多個有源半導(dǎo)體區(qū)中的所述相關(guān)聯(lián)有源半導(dǎo)體區(qū)淺的深度。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置，包括具有一或多個有源區(qū)的襯底及隔離層，該隔離層經(jīng)形成而包圍有源區(qū)并比所述一或多個有源區(qū)更深地延伸至所述襯底中。所述半導(dǎo)體裝置進(jìn)一步包括柵電極，該柵電極覆蓋所述有源區(qū)的一部分，且具有在所述隔離層上方延伸的一個末端部分。
文檔編號H01L29/78GK102097473SQ201010541059
公開日2011年6月15日 申請日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月17日
發(fā)明者吳仁澤, 崔瑩石, 李倞鎬, 蔡桭榮, 車載漢, 金善玖, 金胄浩 申請人:美格納半導(dǎo)體有限會社