[發明專利]LDMOS晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 200810043767.7
• 申請日: 2008-09-09
• 公開（公告）號: CN101673763A
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 陳儉
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種LDMOS晶體管。本發明還涉及LDMOS晶體管的制備方法。

背景技術

隨著半導體技術的發展，各行各業都出現了半導體的應用，這就對于半導體有了進一步的要求。其中，高壓(工作電壓大于15V)場合要求半導體可以忍受超過正常工作環境的工作電壓，在這樣的場合下，LDMOS(橫向擴散金屬氧化物半導體晶體管)是一種常用的高壓MOS晶體管結構。常見的LDMOS晶體管結構如圖1(a)-(d)和圖2(a)所示，為柵極靠近漏極一側下硅區域到漏極重摻雜區之間有高壓淺摻雜區，從五個圖上可知，該區域的大小在不同實施例中可以不同，可以直接設計為在襯底上的深阱結構(見圖1(b))，或者設計為在外延襯底上的阱結構(見圖1(c)和(d))，也可以通過局部的淺摻雜注入形成(圖1(a)和(圖2(a))。

以其中一種的施主型LDMOS(以下簡稱LDNMOS)為例，如圖2(a)的截面示意圖和圖2(b)的設計版圖所示(圖中N表示半導體施主型雜質，P表示半導體受主型雜質，“+”和“-”表示濃度的高低，即N+表示濃施主型摻雜，N-表示淺施主型摻雜，以下含義相同)。當器件工作時，柵和漏極都施加正的電位，襯底和源極接地，這樣耗盡區就產生了，如圖2(c)所示。在傳統的方法中，耐壓的能力與淺摻雜區域(N-)的尺寸成正比，設計的耐壓越高，需要的尺寸越大，器件占地面積越大。對于器件的耐壓(即器件的最大工作電壓)，主要從耗盡區著手，耗盡區有以下幾個特點，第一是耐壓與耗盡區的寬度成正比，耗盡區越寬，耐壓越大；第二是耗盡區的寬度與摻雜區的濃度成反比，濃度越高，耗盡區越窄；第三，耗盡區的寬度與電位成正比，對于LDNMOS，正電位越大，耗盡區越寬，即越深入硅片內部，耐壓越大；另外，耐壓的大小與位降距離成正比，位降距離越長，耐壓越大。

如圖2(c)所示，器件的電壓耐壓一般沿方向B施加在高壓淺摻雜區的耗盡區之上，更具體而言，耐壓幾乎都由N-區和周邊的耗盡區以及線條B的長短決定。所以為了提高LDMOS的耐壓，需要盡量地降低區域A的雜質濃度和增加周圍耗盡區寬度，常用的方法有直接降低N-區和P型襯底的濃度，但是這會帶來高的器件的開啟電阻，還要面對摻雜的物理極限，提高的耐壓程度有限。所以，必須要找另外的方法進一步提高耐壓。

那么剩下的方法就是增加B的長度。最為直接的方法就是增加高耐壓淺摻雜區域的設計長度，但是，顯而易見這樣帶來的問題就是器件面積上升，成本大大增加，而這是最不希望的。另一種方法就是提高B的長度，就是使B盡可能的彎曲，那可以大大加強器件的耐壓程度。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種LDMOS晶體管，該LDMOS晶體管能提高器件的耐壓。

為解決上述技術問題，本發明的LDMOS晶體管，包括位于柵極靠近漏極的一側下硅區域到漏極重摻雜區之間的高壓淺摻雜區，高壓淺摻雜區內嵌有氧化硅包圍的多晶硅結構。

本發明的LDMOS晶體管結構的制備方法，LDMOS晶體管包括一高壓淺摻雜區，所述LDMOS晶體管制備流程包括：在原始硅片上光刻定義有源區和隔離區；在隔離區刻蝕形成隔離溝槽，接著隔離溝槽內淀積氧化層形成隔離結構；柵氧和柵極制備，之后高壓淺摻雜區形成；側墻形成；重摻雜源漏區形成；其特征在于：所述在隔離區刻蝕形成隔離溝槽步驟中和隔離溝槽內淀積氧化層形成隔離結構，包括如下步驟：

1)在淀積有氧化層和氮化硅的硅片上刻蝕用作器件隔離的隔離溝槽的同時，在預定形成高壓淺摻雜區的硅區域中刻蝕溝槽；

2)在步驟一所刻蝕出的溝槽側壁和底部均淀積一層氧化硅；

3)淀積多晶硅填充溝槽，而后回刻法去除溝槽以外多余的多晶硅，并將溝槽內的多晶硅回刻至硅平面之下；

4)接著淀積另一氧化層以覆蓋溝槽內的多晶硅并完全填充溝槽；

5)CMP法平整化去氮化硅上的氧化層并停在氮化硅內；

6)緊接著用化學藥液腐蝕法去除氮化硅和以及氮化硅下的氧化硅至硅平面，形成內嵌的氧化硅包圍的多晶硅結構。

本發明的LDMOS晶體管結構，由于在高壓淺摻雜區中內嵌浮置的多晶硅，使器件在工作時承受電壓降的路徑變長，耗盡區擴大，提高了器件的耐壓。也可用于保持同樣耐壓參數的狀態下，減小了器件的設計尺寸。同時本發明的LDMOS晶體管制備中兼容現有的LDMOS制作工藝方法，不需要額外增加任何光刻掩模版，故能極大地降低費用。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1(a)-(d)為常見的幾種LDMOS晶體管截面示意圖；