高压装置

技术领域

本发明实施例涉及高压装置。

背景技术

半导体集成电路(IC)材料、设计、处理及制造中的技术进步已实现IC装置的大小的不断缩减，其中每一代具有比上一代更小且更复杂的电路。

由于由例如金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)的装置构成的半导体电路经调适用于例如高压横向扩散金属氧化物半导体(HV LDMOS)装置的高压应用，所以随着先进技术不断缩小尺度，出现关于降低电压性能的问题。为防止源极与漏极之间的击穿，或为减小源极及漏极的电阻，标准MOS制造工艺流程可伴随多次高浓度植入。随着装置可靠性降级，往往发生实质衬底泄漏及电压崩溃。

发明内容

本发明的实施例涉及一种高压装置，其包括：衬底；至少一第一隔离件，其在所述衬底中；第一阱区；框架状栅极结构，其在所述第一阱区上方且覆盖所述第一隔离件的一部分；漏极区，其在所述第一阱区中且通过所述第一隔离件而与所述框架状栅极结构分离；及源极区，其通过所述第一隔离件及所述框架状栅极结构而与所述漏极区分离，其中所述第一阱区、所述漏极区及所述源极区包括第一导电类型，所述衬底包括第二导电类型，且所述第一导电类型及所述第二导电类型彼此互补。

本发明的实施例涉及一种高压装置，其包括：衬底，其包括放置于其中的框架状隔离件；框架状栅极结构，其在所述衬底上方且覆盖所述框架状隔离件的一部分；漏极区，其在所述衬底中且通过所述框架状隔离件围封；源极区，其在所述衬底中且在与所述漏极区相对的侧上邻近所述框架状栅极结构；第一掺杂区，其在所述漏极区之下且与所述衬底分离；及第二掺杂区，其在所述源极区之下且与所述源极区及所述衬底分离，其中所述漏极区、所述源极区及所述第一掺杂区包括第一导电类型，且所述衬底及所述第二掺杂区包括与所述第一导电类型互补的第二导电类型。

本发明的实施例涉及一种高压装置，其包括：第一框架状隔离件及第二框架状隔离件，其彼此分离；覆盖所述第一框架状隔离件的一部分的第一框架状栅极结构及覆盖所述第二框架状隔离件的一部分的第二框架状栅极结构；通过所述第一框架状隔离件围封的第一漏极区及通过所述第二框架状隔离件围封的第二漏极区；围绕所述第一框架状栅极结构的第一框架状源极区及围绕所述第二框架状栅极结构的第二框架状源极区；第一掺杂区，其围绕所述第一框架状栅极结构及所述第二框架状栅极结构；及第二掺杂区，其介于所述第一框架状栅极结构与所述第二框架状栅极结构之间，且耦合到所述第一掺杂区，其中所述第一漏极区、所述第二漏极区、所述第一框架状源极区及所述第二框架状源极区包括第一导电类型，且所述衬底、所述第一掺杂区及所述第二掺杂区包括与所述第一导电类型互补的第二导电类型。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述最佳理解本揭露的方面。应注意，根据产业中的标准实践，各种构件未按比例绘制。事实上，为了清楚论述可任意增大或减小各种构件的尺寸。

图1是在一或多个实施例中根据本揭露的方面的高压装置的俯视图。

图2是沿着图1的线I-I’获取的剖面图。

图3是在一或多个实施例中根据本揭露的方面的高压装置的俯视图。

图4是沿着图3的线II-II’获取的剖面图。

具体实施方式

以下揭露提供用于实施所提供的标的物的不同构件的许多不同实施例或实例。下文描述组件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且不希望具限制性。举例来说，在以下描述中的第一构件形成于第二构件上方或上可包含其中所述第一构件及所述第二构件经形成直接接触的实施例，且还可包含其中额外构件可形成在所述第一构件与所述第二构件之间，使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本揭露可在各个实例中重复元件符号及/或字母。此重复出于简化及清楚的目的且本身不指示所论述的各个实施例及/或配置之间的关系。

希望结合附图阅读说明性实施例的此描述，所述附图被认为是整个书面描述的部分。在本文中揭露的实施例的描述中，对方向或定向的任何引用仅希望方便描述且绝不希望限制本揭露的范围。例如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“在…上方”、“在…下方”、“上”、“下”、“顶部”及“底部”以及其派生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等)的相对术语应被解释为指代如接着描述或如被论述图式中展示的定向。这些相对术语仅为方便描述且不要求以特定定向构造或操作设备。除非另外明确描述，否则例如“附接”、“附加”、“连接”及“互连”的术语指代其中结构通过中介结构彼此直接或间接固定或附接的关系，以及可移动或刚性附接或关系。此外，通过参考实施例说明本揭露的特征及优点。因此，本揭露明确不应限于说明可能单独或在特征的其它组合中存在的特征的一些可能非限制组合的这些实施例，通过随附到本揭露的权利要求书定义本揭露的范围。

尽管陈述本揭露的广泛范围的数值范围及参数是近似值，但尽可能精确地报告特定实例中陈述的数值。然而，任何数值本质上含有必然由相应测试测量中发现的标准偏差所引起的某些误差。此外，如本文中使用，术语“基本上”、“约”或“大约”通常意味着在所属领域的一般技术人员可预期的值或范围内。替代地，术语“基本上”、“约”或“大约”意味着在由所属领域的一般技术人员考虑时在平均值的可接受标准误差内。所属领域的一般技术人员可了解，可接受标准误差可根据不同技术而变化。除了在操作/工作实例中以外，或除非另有明确指定，否则全部数值范围、量、值及百分比(例如针对材料数量、持续时间、温度、操作条件、量的比率及本文中揭露的类似物的数值范围、量、值及百分比)应被理解为在全部例子中由术语“基本上”、“约”或“大约”修饰。因此，除非相反地指示，否则本揭露及所附权利要求书中陈述的数值参数是可视需要变化的近似值。至少，每一数值参数应依据所报告有效数字的数目且通过应用普通舍入技术而理解。可在本文中将范围表达为从一个端点到另一端点或在两个端点之间。除非另有指定，否则本文中揭露的全部范围都包含端点。

通常，要求高压装置在源极/主体与衬底之间具有低抗击穿能力。在一些比较方法中，在高压装置中形成n型埋藏式掺杂层及p型掺杂区，使得高压装置可与衬底完全隔离。在其它比较方法中，在大单元数组应用中可增加n型埋藏式掺杂层的宽度以维持关断状态期间的高压及源极/主体与衬底之间的高压间隙。然而，此增加宽度将导致大面积损失。

此外，崩溃电压(BVD)及接通电阻(Ron)是电力切换电路中使用的高压装置的两个重要特性。改进并入MOSFET的电力切换电路的操作建议使用具有尽可能高的崩溃电压及尽可能低的接通电阻的MOSFET。然而，为改进抗击穿能力，用于采用大n型埋藏式掺杂层的大面积导致高压装置遭受增大的接通电阻。

因此，本揭露提供一种具有框架状栅极结构的高压装置。框架状栅极结构帮助减少从漏极区通过漂移区的电流。因此，可提高高压装置的崩溃电压及抗击穿能力。此外，由于框架状栅极帮助改进抗击穿能力，所以可减小n型掺杂层的宽度，使得可减小接通电阻。换句话来说，包含框架状栅极结构的高压装置具有增大的崩溃电压、经改进抗击穿能力、及减小的接通电阻。

在一些实施例中，提供高压装置100。高压装置100可为n型高压装置，但本揭露不限于此。在一些实施例中，高压装置100可被称为高压横向扩散MOS(HV LDMOS)晶体管装置、高压扩展漏极MOS(HV EDMOS)晶体管装置、或任何其它HV装置。

参考图1及图2，图1说明高压装置100的俯视图，且图2是沿着图1的线I-I’获取的剖面图。在一些实施例中，高压装置100包含衬底102(图2中展示)。衬底102可包含：元素半导体，其包含呈单晶形式、多晶形式或非晶形式的硅或锗；化合物半导体材料，其包含碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟及锑化铟中的至少一者；合金半导体材料，其包含SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP及GaInAsP中的至少一者；任何其它适合材料；或其组合。在一些实施例中，合金半导体衬底可为具有梯度Ge特征的SiGe合金，其中Si及Ge组合物从梯度SiGe特征的一个位置处的一个比率变为另一位置处的另一比率。在另一实施例中，SiGe合金经形成在硅衬底上方。在一些实施例中，SiGe合金可通过与SiGe合金接触的另一材料机械地应变。此外，衬底102可为绝缘体上半导体，例如绝缘体上硅(SOI)。在一些实施例中，衬底102可包含掺杂外延层或埋藏层。在一些实施例中，衬底102可具有多层结构，或衬底102可包含多层化合物半导体结构。

高压装置100包含阱区110。在一些实施例中，阱区110包含第一导电类型，且衬底102包含第二导电类型。第一导电类型及第二导电类型彼此互补。在一些实施例中，第一导电类型是n型，且第二导电类型是p型。在一些实施例中，n型掺杂物包含砷(As)、磷(P)、其它V族元素、或其任何组合。在一些实施例中，p型掺杂物包含硼(B)、其它III族元素、或其任何组合。尽管衬底102及阱区110包含不同类型的掺杂物，但阱区110的掺杂浓度大于衬底102的掺杂浓度。阱区110可被称为漂移区。在一些实施例中，阱区110可被称为高压n型阱(HVNW)。

在一些实施例中，高压装置100包含隔离件104，例如放置于衬底102中的框架状隔离件104。在一些实施例中，如图2中展示，隔离件104可为浅沟槽隔离件(STI)。在其它实施例中，隔离件104包含局部硅氧化(LOCOS)结构的结构，或任何其它适合隔离结构。如图1及图2中展示，阱区110的底部与衬底102接触，且阱区110的侧边缘110e处于框架状隔离件104之下。在一些实施例中，框架状隔离件104可被称为围绕阱区110。如图2中展示，隔离件104部分放置于阱区110中。

在一些实施例中，高压装置100包含另一隔离件106，举例来说，框架状隔离件106。如上文提及，隔离件106可为STI、LOCOS结构、或任何其它适合隔离结构。取决于不同产品设计，隔离件104的宽度及隔离件106的宽度可类似或不同。隔离件104的深度及隔离件106的深度类似。如图2中展示，将隔离件106放置于阱区110中，且隔离件106的底部表面及侧边缘与阱区110接触。

高压装置100进一步包含放置于阱区110中的阱区112。如图2中展示，阱区112可为放置于隔离件104与隔离件106之间的框架状阱区112。在一些实施例中，阱区112的侧边缘的至少一部分与阱区110接触，且阱区112的底部的一部分与阱区110接触。阱区112可包含第二导电类型。在一些实施例中，阱区112可被称为高压p型阱(HVPW)。在一些实施例中，通过阱区110将阱区112与衬底102分离。

高压装置100进一步包含阱区114。如图2中展示，将阱区114部分放置于阱区110中且部分放置于阱区112中。在一些实施例中，阱区114的底部表面低于阱区112的底部表面，且因此阱区114可被称为深p型阱(DPW)。如图2中展示，阱区114的底部表面与阱区110接触。阱区114可包含第二导电类型。在一些实施例中，阱区114的掺杂浓度大于阱区112的掺杂浓度。

高压装置100包含放置于衬底102上的框架状栅极结构120。如图1及图2中展示，框架状栅极结构120覆盖隔离件106的一部分及阱区110的一部分。然而，将框架状栅极结构120与隔离件104分离。此外，可通过阱区112围绕框架状栅极结构120。在一些实施例中，在阱区110中、框架状栅极结构120正下方形成沟道。框架状栅极结构120包含第一轴Ax1及第二轴Ax2，其中第一轴Ax1垂直于第二轴Ax2。在一些实施例中，第一轴Ax1的长度及第二轴Ax2的长度类似，使得框架状栅极结构120具有点对称配置及线对称配置，但本揭露不限于此。

在一些实施例中，框架状栅极结构120包含栅极导电层122及介于栅极导电层122与衬底102之间的栅极电介质层124。栅极导电层122可包含多晶硅、硅-锗、及包含元素及化合物(例如Mo、Cu、W、Ti、Ta、TiN、TaN、NiSi、CoSi或所属领域中已知的其它适合导电材料)的至少一个金属材料。在一些实施例中，栅极导电层122包含功函数金属层，其向金属栅极提供n型金属功函数或p型金属功函数。p型金属功函数材料包含例如钌、钯、铂、钴、镍、导电金属氧化物、或其它适合材料的材料。n型金属功函数材料包含例如铪、锆、钛、钽、铝、金属碳化物(例如，碳化铪、碳化锆、碳化钛及碳化铝)、铝化物、或其它适合材料的材料。

栅极电介质层124可具有单层或多层结构。在一些实施例中，栅极电介质层124是包含界面层及高介电系数层的多层结构。界面层可包含电介质材料，例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、其它电介质材料、或其组合。高介电系数层可包含高介电系数材料，例如HfO

在一些实施例中，框架状栅极结构120可包含放置于侧壁上方的间隔件126i及126o。在一些实施例中，框架状栅极结构120包含放置于框架状栅极结构120的内侧壁上方的内间隔件126i、及放置于框架状栅极结构120的外侧壁上方的外间隔件126o。如图2中展示，内间隔件126i可放置于隔离件106上方，而外间隔件126o放置于衬底120上方。应注意，为清楚起见从图1省略内间隔件126i及外间隔件126o；然而，所属领域的技术人员应容易获得根据图2的内间隔件126i及外间隔件126o的位置。

仍参考图1及图2，高压装置100包含放置于阱区110中的漏极区130D及一掺杂区132。此外，漏极区130D及掺杂区132通过框架状隔离件106围封。换句话来说，如图1中展示，漏极区130D及掺杂区132经放置于框架状隔离件106及框架状栅极结构120内的中心区中。如图2中展示，漏极区130D及掺杂区132通过框架状隔离件106与框架状栅极结构120分隔开。掺杂区132经放置于漏极区130D之下。此外，掺杂区132通过阱区110与衬底102分隔开。在一些实施例中，漏极区130D的侧边缘与隔离件106接触，且漏极区130D的底部表面与掺杂区132接触。漏极区130D及掺杂区132包含第一导电类型。漏极区130D的掺杂浓度大于掺杂区132的掺杂浓度。

高压装置100包含衬底102中且在与漏极区130D相对的侧上邻近框架状栅极结构120的源极区130S。因此，源极区130S通过框架状栅极结构120及框架状隔离件106与漏极区130D分离。源极区130S包含第一导电类型，且源极区130S的掺杂浓度类似于漏极区130D的掺杂浓度。在一些实施例中，如图1中展示，放置于框架状栅极结构120与隔离件104之间的源极区130S具有围绕框架状栅极结构120的框架状配置。

在一些实施例中，高压装置100进一步包含掺杂区140。掺杂区140邻近源极区130S。掺杂区140包含第二导电类型。在一些实施例中，如图1中展示，掺杂区140具有围绕框架状源极区130S的框架状配置。在一些实施例中，掺杂区140充当主体拾取区。所属领域的技术人员应能认识到，可存在许多替代例、修改及变化。举例来说，取决于不同应用及设计需求，主体拾取区140及源极区130S可共享接点插塞。

此外，可在漏极区130D、源极区130S及掺杂区140上形成硅化物结构(未展示)。硅化物结构可包含例如硅化镍(NiSi)、硅化镍铂(NiPtSi)、硅化镍铂锗(NiPtGeSi)、硅化镍锗(NiGeSi)、硅化镱(YbSi)、硅化铂(PtSi)、硅化铱(IrSi)、硅化铒(ErSi)、硅化钴(CoSi)、其它适合材料、或其组合的材料。

高压装置100进一步包含放置于阱区110中的掺杂区142。在一些实施例中，掺杂区142还具有围绕框架状栅极结构120的框架状配置。然而，因为掺杂区142由框架状栅极结构120部分覆盖，由源极区130S及掺杂区140部分覆盖，且由隔离件104部分覆盖，所以无法从俯视图观察掺杂区142。掺杂区142包含第二导电类型。此外，掺杂区142的掺杂浓度小于掺杂区140的掺杂浓度。在一些实施例中，掺杂区142的掺杂浓度可介于约2.5E+15/cm

高压装置100进一步包含掺杂区142之下且通过阱区112而与阱区110分离的另一掺杂区144。在一些实施例中，掺杂区144还具有围绕框架状栅极结构120的框架状配置。掺杂区144包含第二导电类型。此外，掺杂区142的掺杂浓度大于掺杂区144的掺杂浓度。在一些实施例中，掺杂区144的顶部表面与掺杂区142接触，且掺杂区144的侧边缘及底部表面与阱区112接触。

在一些实施例中，高压装置100包含另一隔离件108，例如围绕隔离件104、阱区110、112及114、掺杂区140、142及144、源极区130S、框架状栅极结构120及漏极区130D的框架状隔离件108。

在一些实施例中，在隔离件104与隔离件108之间形成掺杂区150。此外，可在掺杂区150之下形成掺杂区152及阱区154。掺杂区150、掺杂区152及阱区154包含第二导电类型。掺杂区150的掺杂浓度大于掺杂区152的掺杂浓度，且掺杂区152的掺杂浓度大于阱区154的掺杂浓度。在一些实施例中，掺杂区152经放置于掺杂区150之下使得掺杂区150的底部表面与掺杂区152接触。阱区154经形成在掺杂区152之下，使得掺杂区152的底部表面及侧边缘与阱区154接触。在一些实施例中，阱区154与阱区110接触。

在一些实施例中，掺杂区150可充当用于高压装置100的保护环。掺杂区150允许通过掺杂区152及阱区154将电偏压施加到衬底102。应了解，掺杂区150的形成是任选的。

根据高压装置100的一些实施例，阱区112的边缘112e与阱区110接触。此外，如图2中展示，可在阱区112的边缘112e与阱区110的边缘110e之间定义距离d。在一些实施例中，距离d可介于约2μm与约3μm之间。在一些比较方法中，当边缘112e与边缘110e之间的距离d小于2μm时，电流可击穿阱区110，且因此此装置可能发生故障。在替代比较方法中，当边缘112e与边缘110e之间的距离d大于3μm时，此装置可能需要更多面积以容纳阱区且因此无法收缩。与比较方法对比，高压装置100的抗击穿能力可改进达大于约300％。

应注意，漏极到源极崩溃电压是相应装置(例如高压装置100)可在其下操作的电压。当施加大于崩溃电压的电压时，对装置造成灾难性且不可逆损伤，从而使装置在商业上无用且需要替换装置。因此，非常需要增加崩溃电压。在高压装置100中，栅极结构120具有框架状配置。因此，当高压装置100处于关断状态时，框架状栅极结构120之下的阱区110可完全耗尽。换句话来说，当高压装置100处于关断状态时，可形成框架状完全耗尽区A。框架状完全耗尽区A帮助增加崩溃电压。在一些实施例中，高压装置100的崩溃电压可改进达大于约27％。因为通过点对称配置及线对称配置增大框架状栅极结构120的沟道宽度，所以可减小高压装置100的接通电阻。

此外，高压装置100具有点对称配置及线对称配置，但本揭露不限于此。

参考图3及图4，图3说明高压装置200的俯视图，且图4是沿着图3的线II-II’获取的剖面图。应注意，为简洁起见省略图1及图3及图2及图4中展示的相同元件的细节(例如材料)。在一些实施例中，高压装置200包含衬底202(图4中展示)。高压装置200包含阱区210-1及210-2。在一些实施例中，阱区210-1及210-2包含第一导电类型，且衬底202包含第二导电类型。第一导电类型及第二导电类型彼此互补。在一些实施例中，第一导电类型是n型，且第二导电类型是p型。尽管衬底202及阱区210-1、210-2包含不同类型的掺杂物，但阱区210-1及210-2的掺杂浓度大于衬底202的掺杂浓度。此外，阱区210-1的掺杂浓度及阱区210-2的掺杂浓度相同。阱区210-1及210-2可被称为漂移区。在一些实施例中，阱区210-1及210-2可被称为高压n型阱(HVNW)。

在一些实施例中，高压装置200包含放置于衬底202中的框架状隔离件204-1及框架状隔离件204-2。如图3及图4中展示，框架状隔离件204-1及框架状隔离件204-2彼此分离。在一些实施例中，如图4中展示，框架状隔离件204-1及204-2可为STI。在其它实施例中，框架状隔离件204-1及框架状隔离件204-2包含LOCOS结构或任何其它适合隔离结构的结构。框架状隔离件204-1的宽度及深度类似于框架状隔离件204-2的宽度及深度。如图3及图4中展示，阱区210-1及210-2的底部与衬底202接触。阱区210-1的侧边缘210e-1处于框架状隔离件204-1之下，且阱区210-2的侧边缘210e-2处于框架状隔离件204-2之下。在一些实施例中，框架状隔离件204-1可被称为围绕阱区210-1，且框架状隔离件204-2可被称为围绕阱区210-2。如图4中展示，框架状隔离件204-1部分放置于阱区210-1中，且框架状隔离件204-2部分放置于阱区210-2中。

在一些实施例中，高压装置200包含彼此分离的框架状隔离件206-1及框架状隔离件206-2。如上文提及，框架状隔离件206-1及206-2可为STI、LOCOS结构、或任何其它适合隔离结构。取决于不同产品设计，框架状隔离件204-1、204-2的宽度及框架状隔离件206-1、206-2的宽度可类似或不同。框架状隔离件204-1、204-2的深度及框架状隔离件206-1、206-2的深度类似。框架状隔离件206-1经放置于阱区210-1中，且框架状隔离件206-2经放置于阱区210-2中。如图4中展示，框架状隔离件206-1的底部表面及侧边缘与阱区210-1接触，且框架状隔离件206-2的底部表面及侧边缘与阱区210-2接触。

高压装置200进一步包含放置于阱区210-1中的框架状阱区212-1、及阱区210-2中的框架状阱区212-2。如图4中展示，框架状阱区212-1经放置于框架状隔离件204-1与框架状隔离件206-1之间，而框架状阱区212-2经放置于框架状隔离件204-2与框架状隔离件206-2之间。在一些实施例中，框架状阱区212-1的侧边缘的至少一部分与阱区210-1接触，且框架状阱区212-1的底部的一部分与阱区210-1接触。类似地，框架状阱区212-2的侧边缘的至少一部分与阱区210-2接触，且框架状阱区212-2的底部的一部分与阱区210-2接触。框架状阱区212-1及212-2可包含第二导电类型。框架状阱区212-1的掺杂浓度及框架状阱区212-2的掺杂浓度相同。在一些实施例中，框架状阱区212-1及212-2可被称为高压p型阱(HVPW)。此外，框架状阱区212-1及212-2彼此分离。

高压装置200进一步包含彼此分离的框架状阱区214-1及214-2。如图4中展示，框架状阱区214-1部分放置于阱区210-1中且部分放置于框架状阱区212-1中，且框架状阱区214-2部分放置于阱区210-2中且部分放置于框架状阱区212-2中。在一些实施例中，框架状阱区214-1的底部表面低于框架状阱区212-1的底部表面；因此，框架状阱区214-1的底部表面与阱区210-1接触。类似地，框架状阱区214-2的底部表面与阱区210-2接触。因此，框架状阱区214-1及214-2可被称为深p型阱(DPW)。框架状阱区214-1及214-2可包含第二导电类型。在一些实施例中，框架状阱区214-1及214-2的掺杂浓度大于框架状阱区212-1及212-2的掺杂浓度。此外，框架状阱区214-1的掺杂浓度及框架状阱区214-2的掺杂浓度相同。

高压装置200包含彼此分离的框架状栅极结构220-1及220-2。如图3及图4中展示，框架状栅极结构220-1覆盖框架状隔离件206-1的一部分及阱区210-1的一部分，且框架状栅极结构220-2覆盖框架状隔离件206-2的一部分及阱区210-2的一部分。框架状栅极结构220-1与框架状隔离件204-1分离，且框架状栅极结构220-2与框架状隔离件204-2分离。此外，框架状栅极结构220-1可由框架状阱区212-1围绕，且框架状栅极结构220-2可由框架状阱区212-2围绕。框架状栅极结构220-1及220-2分别包含第一轴Ax1及第二轴Ax2，且第一轴Ax1垂直于第二轴Ax2。在一些实施例中，如图3中展示，第一轴Ax1的长度大于第二轴Ax2的长度。

在一些实施例中，框架状栅极结构220-1及220-2分别包含栅极导电层222及介于栅极导电层222与衬底202之间的栅极电介质层224。栅极电介质层224可具有单层或多层结构。在一些实施例中，栅极电介质层224是包含界面层及高介电系数层的多层结构。在一些实施例中，框架状栅极结构220-1及220-2中的每一者可包含放置于侧壁上方的间隔件226i及226o。在一些实施例中，框架状栅极结构220-1及220-2中的每一者包含放置于内侧壁上方的内间隔件226i及放置于外侧壁上方的外间隔件226o。如图4中展示，内间隔件226i可放置于框架状隔离件206-1或206-2上方，而外间隔件226o放置于衬底202上方。此外，应注意，为清楚起见从图3省略内间隔件226i及外间隔件226o，然而，所属领域的技术人员应容易获得根据图4的内间隔件226i及外间隔件226o的位置。

仍参考图3及图4，高压装置200包含放置于阱区210-1中的漏极区230D-1及掺杂区232-1、及放置于阱区210-2中的漏极区230D-2及掺杂区232-2。此外，漏极区230D-1及掺杂区232-1通过框架状隔离件206-1围封，且漏极区230D-2及掺杂区232-2通过框架状隔离件206-2围封。换句话来说，如图3中展示，漏极区230D-1及掺杂区232-1放置于框架状隔离件206-1及框架状栅极结构220-1内的中心区中，而漏极区230D-2及掺杂区232-2放置于框架状隔离件206-2及框架状栅极结构220-2内的中心区中。如图4中展示，漏极区230D-1及掺杂区232-1通过框架状隔离件206-1与框架状栅极结构220-1分离，且漏极区230D-2及掺杂区232-2通过框架状隔离件206-2与框架状栅极结构220-2分离。掺杂区232-1及232-2经放置于漏极区230D-1及230D-2之下。此外，掺杂区232-1通过阱区210-1与衬底202分离，且掺杂区232-2通过阱区210-2与衬底202分离。在一些实施例中，漏极区230D-1的侧边缘与框架状隔离件206-1接触，且漏极区230D-1的底部表面与掺杂区232-1接触。类似地，漏极区230D-2的侧边缘与框架状隔离件206-2接触，且漏极区230D-2的底部表面与掺杂区232-2接触。漏极区230D-1、230D-2及掺杂区232-1、232-2包含第一导电类型。漏极区230D-1、230D-2的掺杂浓度大于掺杂区232-1、232-2的掺杂浓度。

高压装置200包含在衬底202中且在与漏极区230D-1相对的侧上邻近框架状栅极结构220-1的框架状源极区230S-1、及在衬底202中且在与漏极区230D-2相对的侧上邻近框架状栅极结构220-2的框架状源极区230S-2。因此，框架状源极区230S-1通过框架状栅极结构220-1及框架状隔离件206-1与漏极区230D-1分离。类似地，因此，框架状源极区230S-2通过框架状栅极结构220-2及框架状隔离件206-2与漏极区230D-2分离。框架状源极区230S-1及230S-2包含第一导电类型，且框架状源极区230S-1及230S-2的掺杂浓度类似于漏极区230D-1及230D-2的掺杂浓度。此外，框架状源极区230S-1经放置于框架状栅极结构220-1与框架状隔离件204-1之间且围绕框架状栅极结构220-1，而框架状源极区230S-2经放置于框架状栅极结构220-2与框架状隔离件204-2之间且围绕框架状栅极结构220-2。

在一些实施例中，高压装置200进一步包含邻近框架状源极区230S-1的框架状掺杂区240-1、及邻近框架状源极区230S-2的框架状掺杂区240-2。框架状掺杂区240-1及240-2包含第二导电类型。在一些实施例中，框架状掺杂区240-1及240-2充当主体拾取区。所属领域的技术人员应能认识到，可存在许多替代例、修改及变化。举例来说，取决于不同应用及设计需求，框架状主体拾取区240-1及框架状源极区230S-1可共享接点插塞，且框架状主体拾取区240-2及框架状源极区230S-2可共享接点插塞。

如上文提及，可在漏极区230D-1及230D-2、框架状源极区230S-1及230S-2及框架状掺杂区240-1及240-2上形成硅化物结构(未展示)。

高压装置200进一步包含放置于阱区210-1中的框架状掺杂区242-1、及阱区210-2中的框架状掺杂区242-2。框架状掺杂区242-1部分由框架状栅极结构220-1覆盖，部分由框架状源极区230S-1及框架状掺杂区240-1覆盖，且部分由框架状隔离件204-1覆盖；因此，无法从俯视图观察到框架状掺杂区242-1。类似地，框架状掺杂区242-2部分由框架状栅极结构220-2覆盖，部分由框架状源极区230S-2及框架状掺杂区240-2覆盖，且部分由框架状隔离件204-2部分覆盖；因此，无法从俯视图观察到框架状掺杂区242-2。框架状掺杂区242-1及242-2包含第二导电类型。框架状掺杂区242-1的掺杂浓度及框架状掺杂区242-2的掺杂浓度相同。此外，框架状掺杂区242-1及242-2的掺杂浓度小于框架状掺杂区240-1及240-2的掺杂浓度。在一些实施例中，框架状掺杂区242-1及242-2可被称为高压p型主体(HVPB)。在一些实施例中，框架状掺杂区242-1的侧边缘可与阱区210-1接触，且框架状掺杂区242-2的侧边缘可与阱区210-2接触。

高压装置200进一步包含在框架状掺杂区242-1之下且通过框架状阱区212-1而与阱区210-1分离的另一框架状掺杂区244-1、及在框架状掺杂区242-2之下且通过框架状阱区212-2而与阱区210-2分离的框架状掺杂区244-2。框架状掺杂区244-1围绕框架状栅极结构220-1，且框架状掺杂区244-2围绕框架状栅极结构220-2。框架状掺杂区244-1及244-2包含第二导电类型。框架状掺杂区244-1的掺杂浓度及框架状掺杂区244-2的掺杂浓度相同。此外，掺杂区242-1及242-2的掺杂浓度大于掺杂区244-1及244-2的掺杂浓度。在一些实施例中，框架状掺杂区244-1的顶部表面与框架状掺杂区242-1接触，且框架状掺杂区244-1的侧边缘及底部表面与框架状阱区212-1接触。类似地，框架状掺杂区244-2的顶部表面与框架状掺杂区242-2接触，且框架状掺杂区244-2的侧边缘及底部表面与框架状阱区212-2接触。

在一些实施例中，高压装置200包含围绕隔离件204-1及204-2、阱区210-1及210-2、框架状阱区212-1、212-2、214-1及214-2、框架状掺杂区240-1、240-2、242-1、242-2、244-1及244-2、框架状源极区230S-1及230S-2、框架状栅极结构220-1及220-2、及漏极区230D-1及230D-2的另一框架状隔离件208。

在一些实施例中，框架状掺杂区250a经放置于框架状隔离件204-1与框架状隔离件208之间。此外，掺杂区250b经放置于框架状隔离件204-1与框架状隔离件204-2之间。耦合框架状掺杂区250a及掺杂区250b。高压装置200进一步包含在框架状掺杂区250a之下的框架状掺杂区252a及框架状阱区254a、及在掺杂区250b之下的掺杂区252b及阱区254b。掺杂区252b经耦合到框架状掺杂区252a，且阱区254b经耦合到框架状阱区254a。

框架状掺杂区250a、掺杂区250b、框架状掺杂区252a、掺杂区252b、框架状阱区254a及阱区254b包含第二导电类型。框架状掺杂区250a的掺杂浓度及掺杂区250b的掺杂浓度相同，框架状掺杂区252a的掺杂浓度及掺杂区252b的掺杂浓度相同，且框架状阱区254a的掺杂浓度及阱区254b的掺杂浓度相同。此外，框架状掺杂区250a及掺杂区250b的掺杂浓度大于框架状掺杂区252a及掺杂区252b的掺杂浓度，且框架状掺杂区252a及掺杂区252b的掺杂浓度大于框架状阱区254a及阱区254b的掺杂浓度。在一些实施例中，框架状掺杂区252a经放置于框架状掺杂区250a之下使得框架状掺杂区250a的底部表面与框架状掺杂区252a接触。框架状阱区254a经形成在框架状掺杂区252a之下，使得框架状掺杂区252a的底部表面及侧边缘与框架状阱区254a接触。类似地，掺杂区252b经放置于掺杂区250b之下使得掺杂区250b的底部表面与掺杂区252b接触。阱区254b经形成在掺杂区252b之下，使得掺杂区252b的底部表面及侧边缘与阱区254b接触。在一些实施例中，框架状阱区254a及框架状阱区254b与阱区210-1及210-2两者接触。

在一些实施例中，框架状掺杂区250a及掺杂区250b可充当用于高压装置200的保护环。框架状掺杂区250a及掺杂区250b允许通过框架状掺杂区252a、框架状掺杂区252b、框架状阱区254a及框架状阱区254b将电偏压施加到衬底202。应了解，框架状掺杂区250a及框架状掺杂区250b的形成是任选的。

此外，如图3中展示，高压装置200具有围绕中心轴CA的线对称配置。在一些实施例中，中心轴CA通过掺杂区250b。因此，中心轴CA左侧的元件的布置(即，漏极区230D-1、掺杂区232-1、框架状隔离件204-1、框架状栅极结构220-1、框架状源极区230S-1、框架状掺杂区240-1、242-1、244-1、阱区210-1、及框架状阱区212-1、214-1)与中心轴CA右侧的元件的布置(即，漏极区230D-2、掺杂区232-2、框架状隔离件204-2、框架状栅极结构220-2、框架状源极区230S-2、框架状掺杂区240-2、242-2、244-2、阱区210-2、及框架状阱区212-2、214-2)相同。在一些实施例中，漏极区230D-1及230D-2电连接到相同连接结构，框架状栅极结构220-1及220-2电连接到相同连接结构，且框架状源极区230S-1及230S-2电连接到相同连接结构。

根据高压装置200的一些实施例，如图4中展示，可在阱区212-1的边缘212e-1与阱区210-1的边缘210e-1之间且在阱区212-2的边缘212e-2与阱区210-2的边缘210e-2之间定义距离d。在一些实施例中，距离d可介于约2μm与约3μm之间。在一些比较方法中，当距离d小于2μm时，电流可击穿阱区210-1、210-2且因此此装置可能发生故障。在替代比较方法中，当距离d大于3μm时，此装置可能需要更多面积以容纳阱区且因此无法收缩。与比较方法对比，高压装置200的抗击穿能力可改进达大于约300％。

此外，在高压装置200中，当高压装置200处于关断状态时，框架状栅极结构220-1之下的阱区210-1及框架状栅极结构220-2之下的阱区210-2可完全耗尽。换句话来说，当高压装置200处于关断状态时，可形成框架状完全耗尽区A。框架状完全耗尽区A帮助增加崩溃电压。在一些实施例中，高压装置200的崩溃电压可改进达大于约27％。

由于通过框架状栅极结构220-1及220-2增加沟道宽度，所以可减小高压装置200的接通电阻。

因此，本揭露提供一种具有框架状栅极结构的高压装置。框架状栅极结构帮助减少从漏极区通过漂移区的电流。因此，可提高高压装置的崩溃电压及抗击穿能力。此外，由于框架状栅极帮助改进抗击穿能力，所以可减小n型掺杂层的宽度，使得可减小接通电阻。换句话来说，包含框架状栅极结构的高压装置具有增大的崩溃电压、经改进抗击穿能力、及减小的接通电阻。

根据本揭露的一个实施例，提供一种高压装置。所述高压装置包含：衬底；至少一第一隔离件，其在所述衬底中；第一阱区；框架状栅极结构，其在所述第一阱区上方且覆盖所述第一隔离件的一部分；漏极区，其在所述第一阱区中且通过所述第一隔离件而与所述框架状栅极结构分离；及源极区，其通过所述第一隔离件及所述框架状栅极结构而与所述漏极区分离。在一些实施例中，所述第一阱区、所述漏极区及所述源极区包含第一导电类型，且所述衬底包含第二导电类型。所述第一导电类型及所述第二导电类型彼此互补。

根据本揭露的一个实施例，提供一种高压装置。所述高压装置包含：衬底，其包含放置于其中的框架状隔离件；框架状栅极结构，其在所述衬底上方且覆盖所述框架状隔离件的一部分；漏极区，其在所述衬底中且通过所述框架状隔离件围封；源极区，其在所述衬底中且在与所述漏极区相对的侧上邻近所述框架状栅极结构；第一掺杂区，其在所述漏极区之下且与所述衬底分离；及第二掺杂区，其在所述源极区之下且与所述源极区及所述衬底分离。在一些实施例中，所述漏极区、所述源极区及所述第一掺杂区包含第一导电类型，且所述衬底及所述第二掺杂区包含与所述第一导电类型互补的第二导电类型。

根据本揭露的一个实施例，提供一种高压装置。所述高压装置包含彼此分离的第一框架状隔离件及第二框架状隔离件、覆盖所述第一框架状隔离件的一部分的第一框架状栅极结构及覆盖所述第二框架状隔离件的一部分的第二框架状栅极结构、通过所述第一框架状隔离件围封的第一漏极区及通过所述第二框架状隔离件围封的第二漏极区、围绕所述第一框架状栅极结构的第一框架状源极区及围绕所述第二框架状栅极结构的第二框架状源极区、围绕所述第一框架状栅极结构及所述第二框架状栅极结构的第一掺杂区、及介于所述第一框架状栅极结构与所述第二框架状栅极结构之间的第二掺杂区。所述第二掺杂区耦合到所述第一掺杂区。在一些实施例中，所述第一漏极区、所述第二漏极区、所述第一框架状源极区及所述第二框架状源极区包含第一导电类型，且所述衬底、所述第一掺杂区及所述第二掺杂区包含第二导电类型。所述第一导电类型及所述第二导电类型彼此互补。

前述内容略述数个实施例的特征，使得所属领域的技术人员可更好地理解本揭露的方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本揭露作为用于设计或修改其它过程及结构的基础以实行相同目的及/或实现本文中介绍的实施例的相同优点。所属领域的技术人员还应了解，这些等效构造不背离本揭露的精神及范围，且其可在不背离本揭露的精神及范围的情况下在本文中作出各种改变、置换及更改。

100:高压装置

102:衬底

104:框架状隔离件

106:框架状隔离件

108:框架状隔离件

110:阱区

110e:侧边缘

112:阱区

112e:边缘

114:阱区

120:框架状栅极结构

122:栅极导电层

124:栅极电介质层

126i:内间隔件

126o:外间隔件

130D:漏极区

130S:源极区

132:掺杂区

140:掺杂区

142:掺杂区

144:掺杂区

150:掺杂区

152:掺杂区

154:阱区

200:高压装置

202:衬底

204-1:框架状隔离件

204-2:框架状隔离件

206-1:框架状隔离件

206-2:框架状隔离件

208:框架状隔离件

210-1:阱区

210-2:阱区

210e-1:侧边缘

210e-2:侧边缘

212-1:框架状阱区

212-2:框架状阱区

212e-1:边缘

214-1:框架状阱区

214-2:框架状阱区

220-1:框架状栅极结构

220-2:框架状栅极结构

222:栅极导电层

224:栅极电介质层

226i:内间隔件

226o:外间隔件

230D-1:漏极区

230D-2:漏极区

230S-1:框架状源极区

230S-2:框架状源极区

232-1:掺杂区

232-2:掺杂区

240-1:框架状掺杂区

240-2:框架状掺杂区/框架状主体拾取区

242-1:框架状掺杂区

242-2:框架状掺杂区

244-1:框架状掺杂区

244-2:框架状掺杂区

250a:框架状掺杂区

250b:掺杂区

252a:框架状掺杂区

252b:掺杂区

254a:框架状阱区

254b:阱区

Ax1:第一轴

Ax2:第二轴

d:距离。