[发明专利]半导体元件

说明书

本发明提供一种半导体元件，包括第一导电型阱、第二导电型阱、源极区域、漏极区域以及多晶硅环栅极结构。第一导电型阱配置于第一导电型衬底中。第二导电型阱配置于第一导电型阱旁边且被第一导电型阱环绕。源极区域配置于第一导电型阱中。漏极区域配置于第二导电型阱中。多晶硅环栅极结构配置于第一导电型阱及第二导电型阱上方，位于源极区域及漏极区域之间且环绕漏极区域。源极区域与第二导电型阱之间在第一方向上的距离小于或等于在第二方向上的距离，第一方向与第二方向垂直，且第二方向为多晶硅环栅极结构的长边方向。本发明除了能够维持较高的电流，更可最小化波动，阀值电压以及线性区间漏极电流在X方向及Y方向上均能够较佳地受到控制。

技术领域

本发明是有关于一种半导体元件，且特别是有关于一种具有多晶硅环结构(Polyring structure)的半导体元件。

背景技术

近年来，横向双扩散金属氧化物半导体(lateral double-diffused metal oxidesemiconductor，LDMOS)元件被广泛使用，以降低成本并增进高电压及高电流应用的灵活性。“不匹配性(Mismatch)”为精密IC设计的关键，是指在单一个集成电路(IC)上两个以上元件的差别表现。长通道晶体管(Long channel transistor)匹配较佳，且相同方向的晶体管也匹配较佳。金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的尺寸缩小化(scaling down)加剧了工艺变化对MOSFET不匹配性的影响。一般而言，需要优化晶体管区域以获得所需的匹配性，但同时可能造成速度、噪音以及功耗问题。

多晶硅环结构主要用来实现更高的电流以及击穿电压(BVD)值，且在鸟嘴(Bird'sbeak)结构上的多晶硅环可抑制高电场。多晶硅条型结构(Poly strip type structure)元件的表现取决于X方向，与Y方向无关。不同于多晶硅条型结构元件，对于多晶硅环型结构而言，元件表现取决于电路布局的X方向及Y方向，由于X方向及Y方向上均造成Vt波动(fluctuations)，因此，多晶硅环型结构的阈值电压相当不稳定，进而影响元件效能。

基于上述，发展出一种半导体元件，通过最小化Y方向上的特性波动，以改善多晶硅环电流镜像结构中的整体特性波动，进而最小化整体不匹配性的平均值，为目前所需研究的重要课题。

发明内容

本发明提供一种半导体元件，具有多晶硅环结构，除了能够维持较高的电流，更可最小化波动，最终的阀值电压Vt值以及线性区间漏极电流(linear-region draincurrent，Idlin)在X方向及Y方向上均能够较佳地受到控制。

本发明的半导体元件包括第一导电型阱、第二导电型阱、源极区域、漏极区域以及多晶硅环栅极结构。第一导电型阱配置于第一导电型衬底中。第二导电型阱配置于第一导电型阱旁边且被第一导电型阱环绕。源极区域配置于第一导电型阱中。漏极区域配置于第二导电型阱中。多晶硅环栅极结构配置于第一导电型阱及第二导电型阱上方，位于源极区域及漏极区域之间且环绕漏极区域。源极区域与第二导电型阱之间在第一方向上的距离小于或等于在第二方向上的距离，第一方向与第二方向垂直，且第二方向为多晶硅环栅极结构的长边方向。

在本发明的一实施例中，半导体元件更包括第一导电型掺杂区，配置于所述第一导电型阱中。

在本发明的一实施例中，半导体元件更包括隔离结构，配置于源极区域与第一导电型掺杂区之间。

在本发明的一实施例中，源极区域及漏极区域为第二导电型掺杂区。

在本发明的一实施例中，多晶硅环栅极结构包括栅极以及位于栅极与第一导电型衬底之间的栅极氧化层。

在本发明的一实施例中，栅极氧化层在第一方向上的厚度小于或等于在第二方向上的厚度。

在本发明的一实施例中，栅极氧化层在第一方向上的厚度为至在第二方向上的厚度为至