[發明專利]半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200810215180.X
• 申請日: 2008-09-10
• 公開（公告）號: CN101431103A
• 公開（公告）日: 2009-05-13
• 發明（設計）人: 田中宏幸
• 申請（專利權）人: 沖電氣工業株式會社
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司
• 代理人: 黃綸偉

技術領域

本發明涉及要求高耐壓和低功耗的橫向雙擴散MOS晶體管等半導 體元件的制造方法。

背景技術

在現有的橫向雙擴散MOS(Metal?Oxide?Semiconductor：金屬氧化物 半導體)晶體管(稱為LDMOS)中，形成有N型的LDMOS，該N型 的LDMOS具有：由二氧化硅構成的局部絕緣層，其形成于通過在P型 半導體基板上以低濃度擴散N型雜質而形成的N阱層上；在與局部絕緣 層的一側相鄰的區域的N阱層上以高濃度使N型雜質擴散而形成的漏極 層；在從局部絕緣層的另一側隔開的區域的N阱層上以低濃度使P型雜 質擴散而形成的P主體擴散層；在P主體擴散層以高濃度使N型雜質擴 散而形成的源極層；形成于從局部絕緣層到源極層的區域的N阱層上的 柵電極；形成在柵電極與N阱層之間的第1柵極絕緣膜；以及第2柵極 絕緣膜，其形成在與局部絕緣層相鄰的區域上，與第1柵極絕緣膜連接， 且厚度比第1柵極絕緣膜要厚、比局部絕緣層要薄，其中，使膜厚較厚 的第2柵極絕緣膜的源極層側的端部在不與P主體擴散層重疊的范圍內 接近P主體擴散層，并且通過形成于N阱層上的局部絕緣層來使漂移漏 極區域的長度實質上增加，提高源極漏極間的耐壓(例如參見專利文獻 1)。

這種LDMOS作為使形成于源電極層下方的主體擴散層和其周圍的 半導體層不同的導電型擴散層，通過使半導體層從形成于其邊界上的PN 結向漏極層方向伸展的耗盡層，來提高柵電極為OFF狀態時的源極漏極 間的耐壓，然而為了進一步提高源極漏極間的耐壓，提出了如下的 LDMOS(稱為降低表面電場型LDMOS)，其在漏極層下方形成不同于半 導體層的導電型的漂移擴散層，使形成于其與周圍的半導體層的邊界上 的PN結與漏極層之間接近，易于形成使漂移擴散層從PN結向漏極層方 向伸展的耗盡層，從而實現源極漏極間的耐壓的提高。

[專利文獻1]日本特開2007-67181號公報(主要是第6頁0019段至 第8頁0047段、圖3A、圖4)

[非專利文獻1]Y.Kawagutchi等、“0.6μm?BiCMOS?Based?15?and?25V LDMOS?for?a?Analog?Application”，Proc.2001?Int.Symp.Power Semiconductor?Devices&ICs，p.169

上述降低表面電場型LDMOS相比在專利文獻1中描述的LDMOS， 具有當使形成PN結的濃度差相同的情況下，可以使柵電極為OFF狀態 時的源極漏極間的耐壓(以下簡稱為耐壓)為更高耐壓的優點，利用該 優點，可以在相同耐壓的情況下，使漂移擴散層的擴散濃度為更高濃度， 進一步減少ON(接通)電阻，實現功耗的進一步降低，然而實際情況中 卻無法實現可實用的降低表面電場型LDMOS。

這是由于，如果使柵電極下方的柵極絕緣膜形成為用于使降低表面 電場型LDMOS進行動作的通常膜厚，則在作為形狀的變化點的、漂移 擴散層中的局部絕緣層的源極層側端部正下方更易于產生電場集中，難 以通過規定的耐壓獲得規定的ON電阻。

發明內容

因此，本發明的目的在于提供一種半導體元件及其制造方法，能以 規定的耐壓獲得規定的ON電阻的可實用的降低表面電場型LDMOS(半 導體元件)。

為了解決上述問題，本發明提供一種半導體元件，其具有：擴散有 第1導電型雜質的半導體層；形成在上述半導體層上的局部絕緣層；漏 極層，其是在上述局部絕緣層的一側的上述半導體層中擴散與上述第1 導電型為相反型的第2導電型雜質而形成的；源極層，其是在從上述局 部絕緣層的另一側隔開的上述半導體層中擴散上述第2導電型雜質而形 成的；以及柵電極，其形成在從上述局部絕緣層上直至上述源極層的上 述半導體層上，該半導體元件的特征在于，具有：低濃度擴散層，其是 在上述漏極層下方以及上述局部絕緣層下方和上述柵電極下方的上述半 導體層中以低于上述漏極層的濃度擴散上述第2導電型雜質而形成的； 第1柵極絕緣膜，其形成在上述柵電極和上述半導體層之間，并且從上 述柵電極的上述源極層側端部朝向上述局部絕緣層延伸且不延伸上述局 部絕緣層；以及第2柵極絕緣膜，其形成在上述柵電極和上述半導體層 之間，并且從上述局部絕緣層的另一側端部朝向上述源極層延伸，與上 述第1柵極絕緣膜連接，該第2柵極絕緣膜的膜厚比上述第1柵極絕緣 膜的膜厚要厚、比上述局部絕緣層的一半膜厚要薄。