[发明专利]具有埋层结构的高压半导体装置

说明书

一种具有埋层结构的高压半导体装置，包括半导体衬底、深井、第一和第二井区、栅极、第一和第二顶掺杂区以及埋层结构。半导体衬底、第一和第二井区以及第一和第二顶掺杂区具有第一导电形态。深井位于半导体衬底上，第一和第二井区自深井的顶面向下延伸。栅极位于深井的顶面上。第一和第二顶掺杂区分别位于第一和第二井区中。埋层结构具有第二导电形态并位于深井与半导体衬底的表面处。埋层结构包含第一埋层，为一连续埋层并对应于第一井区设置，且第一埋层自高压区域连续延伸至电位转换区域；以及第二埋层对应第二井区，第二埋层包含多个埋置部相距设置。

技术领域

本发明是有关于一种高压半导体装置，且特别是有关于一种具有埋层结构的高压半导体装置。

背景技术

高压半导体装置技术适用于高电压与高功率的高压集成电路(HVIC)领域。传统高压半导体装置可例如为垂直式扩散金属氧化物半导体(vertically diffused metaloxide semiconductor，VDMOS)晶体管及侧向扩散金属氧化物半导体(laterally diffusedmetal oxide semiconductor，LDMOS)晶体管。高压装置技术的优点在于符合成本效益，且易相容于其它制造工艺，已广泛应用于显示器驱动IC元件、电源供应器、电力管理、通信、车用电子或工业控制等领域中，例如使用220V交流电以驱动发光二极管(LED)照明的高压集成电路。

高压半导体装置不仅包含高压单元和低压单元，还包含位于两者之间的电位转换单元(level shifting unit)。电位转换单元可将来自高压单元的信号降压，再提供给低压单元，亦可将来自低压单元的信号升压，再提供给高压单元。而高压半导体装置需具有足够高的击穿电压，以在高压下进行操作，一般高压半导体装置的操作电压例如约600V。再者，传统的高压半导体装置会发生电位转换单元(例如600V的LDMOS)没有将来自低压单元的信号传送至高压单元，或是将来自高压单元的信号传送至低压单元，其中一个重要原因是电位转换单元的源极和高压单元之间有漏电流产生。而传统高压半导体装置中一般会有基板漏电流(substrate leakage current)随着击穿电压(breakdown voltage)的提升而增加的问题，以及制造工艺视窗太窄的问题。

因此，虽然现存的高压半导体装置可以应付它们原先预定的用途，但目前它们在结构上仍有需要克服的问题。如何改良高压半导体装置，以避免上述问题的发生，且此改良的高压半导体装置其他的电性亦不受影响，对于相关业者而言实为一重要议题。

发明内容

本发明的一些实施例揭示一种高压半导体装置，包括一半导体衬底、一深井(deepwell)、一第一井区(first well)和一第二井区(second well)、一栅极、一第一顶掺杂区(first top doping region)和一第二顶掺杂区(second top doping region)、以及一埋层结构。其中，半导体衬底具有第一导电形态；深井位于半导体衬底上，且深井具有不同于第一导电形态的一第二导电形态；第一井区和第二井区自深井的顶面向下延伸，其中第一井区和第二井区具有第一导电形态；栅极位于深井的顶面上，且第一井区和第二井区分别与栅极的底面部分重叠；第一顶掺杂区和第二顶掺杂区分别位于第一井区和第二井区中，且第一顶掺杂区和第二顶掺杂区具有第一导电形态。一些实施例中，埋层结构位于深井与半导体衬底的表面处，且包含第一埋层(first buried layer)以及第二埋层(secondburied layer)。

一些实施例中，第一埋层具有第二导电形态，且为一连续埋层并对应于第一井区设置。一些实施例中，第一埋层自高压半导体装置的一高压区域连续的延伸至一电位转换区域。

一些实施例中，第二埋层具有第二导电形态，且包含多个彼此相距设置的埋置部(buried portions)，且这些埋置部对应于第二井区。一些实施例中，第二埋层位于电位转换区域。