[发明专利]高压元件及其制造方法

说明书

本发明提出一种高压元件及其制造方法。高压元件包含：半导体层、漂移氧化区、阱区、本体区、栅极、至少一子栅极以及源极与漏极。其中，漂移氧化区位于操作区中的漂移区上。子栅极形成于漂移氧化区上的漂移区正上方，且子栅极与栅极平行排列。栅极的导电层具有第一导电型，且子栅极的导电层具有第二导电型或为一本征半导体结构。

技术领域

本发明涉及一种高压元件及其制造方法，特别是指一种能够提高导通操作时的瞬时响应效能的高压元件及其制造方法。

背景技术

图1A与1B分别显示一种已知高压元件100的剖视示意图与俯视示意图。所谓的高压元件，在本文中，是指于正常操作时，施加于漏极的电压高于5V的半导体元件。一般而言，以图1A与1B所示的高压元件100为例，高压元件100的漏极19与本体区16间，具有漂移区12a(如图1A中虚线范围所示意)，将漏极19与本体区16分隔，且漂移区12a的横向长度根据正常操作时所需承受的操作电压而调整。如图1A与1B所示，高压元件100包含：阱区12、绝缘结构13、漂移氧化区14、本体区16、栅极17、源极18、与漏极19。其中，阱区12的导电型为N型，形成于基板11上，绝缘结构13为区域氧化(localoxidation of silicon，LOCOS)结构，以定义操作区13a，作为高压元件100操作时主要的作用区。操作区13a的范围由图1B中，粗黑虚线框所示意。如图1A所示，部分的栅极17于漂移区12a上，覆盖部分漂移氧化区14。一般而言，漂移氧化区14的厚度，约在2，500到15，000埃之间，而栅极17中的栅极氧化层173的厚度，约在至之间。漂移氧化区14的厚度高出栅极氧化层173的厚度很多，至少在5倍以上。采用较厚的漂移氧化区14，可于高压元件100不导通操作时，阻挡高电位，使相对较高的电场落在较厚的漂移氧化区14中，以提高高压元件100的不导通崩溃防护电压。然而，较厚的漂移氧化区14虽然使高压元件100的耐压(withstand voltage)提高(不导通崩溃防护电压提高)，但高压元件100的导通电阻与栅极-漏极电容也相对提高，造成操作的速度降低，而降低元件的性能。

有鉴于此，本发明提出一种能够在不影响漂移氧化区厚度的情况下，提高操作速度，改善瞬时响应效能的高压元件及其制造方法。

发明内容

就其中一观点言，本发明提供了一种高压元件，包含：一半导体层，形成于一基板上，该半导体层于一垂直方向上，具有相对的一上表面与一下表面；一漂移氧化区，形成于该上表面上并连接于该上表面，且位于一操作区中的一漂移区上并连接于该漂移区；一阱区，具有一第一导电型，形成于该半导体层的该操作区中，且于该垂直方向上，该阱区位于上表面下并连接于该上表面；一本体区，具有一第二导电型，形成于该操作区的该阱区中，且于该垂直方向上，该本体区位于该上表面下并连接于该上表面；一栅极，形成于该半导体层的该上表面上的该操作区中，部分该本体区位于该栅极正下方并连接于该栅极，以提供该高压元件在一导通操作中的一反转电流通道；至少一子栅极，形成于该漂移氧化区上，且于至少部分该漂移区正上方，该子栅极与该栅极平行排列，且该子栅极位于该漂移氧化区上且连接该漂移氧化区；以及一源极与一漏极，具有该第一导电型，该源极与该漏极形成于该上表面下并连接于该上表面的该操作区中，且该源极与该漏极分别位于该栅极的外部下方的该本体区中与远离该本体区侧的该阱区中，且于一通道方向上，该漂移区位于该漏极与该本体区之间，靠近该上表面的该阱区中，用以作为该高压元件在该导通操作中的一漂移电流通道，且由俯视图视之，该子栅极介于该栅极与该漏极之间，该源极与该漏极位于该上表面下并连接于该上表面；其中，该栅极的导电层具有该第一导电型，且该子栅极的导电层具有该第二导电型或为一本征半导体结构。