[發明專利]橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管及其制作方法

有效

• 申請號: 200910054955.4
• 申請日: 2009-07-16
• 公開（公告）號: CN101958346A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術領域

本發明涉及半導體器件，尤其是功率半導體器件中的橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管及其制作方法。

背景技術

功率場效應管主要包括垂直雙擴散場效應管VDMOS(Vertical?Double-Diffused?MOSFET)和橫向雙擴散場效應管LDMOS(Lateral?Double-Diffused?MOSFET)兩種類型。其中，相較于垂直雙擴散場效應管VDMOS，橫向雙擴散場效應管LDMOS具有諸多優點，例如，后者具有更好的熱穩定性和頻率穩定性、更高的增益和耐久性、更低的反饋電容和熱阻，以及恒定的輸入阻抗和更簡單的偏流電路。

開態電阻(Rdson)和擊穿電壓BV(Breakdown?Voltage)是衡量LDMOS器件性能的兩個重要參數。其中，開態電阻是指在器件工作時，從漏到源的電阻；而擊穿電壓是指器件被擊穿前，其指定端的最高瞬間的極限電壓值。較小的開態電阻以及較大的擊穿電壓都有利于使LDMOS具有較大的輸出電流，從而具有較好的開關特性以及更強的驅動能力。

現有技術中，一種常規的LDMOS器件結構如圖1所示，可包括：襯底100，襯底100上的深阱101以及兩側的隔離層102，漏極103，第一絕緣層108，第二絕緣層106，柵電極層107，以及包括重摻雜區104和輕摻雜區105的源極。在源區的工藝實現中，首先通過高濃度的砷(As)形成源極重摻雜區104，再進行硼(B)的低濃度注入并加以高溫推進，使得所注入的硼(B)在柵電極層107邊界下沿著橫向擴散更遠，形成源極輕摻雜區105，從而構成一個有濃度梯度的溝道，溝道長度由這兩次橫向擴散的距離之差決定。

此外，漏極103和源區之間具有漂移區，其橫向距離為D。通過調整所述漂移區的橫向距離D，可實現對LDMOS的開態電阻和擊穿電壓的調節。高的擊穿電壓要求長的漂移區，而低的開態電阻則要求短的漂移區，具體來說，當所述漂移區的橫向距離D減小時，LDMOS的開態電阻隨之減小，但是會降低LDMOS的擊穿電壓；而當所述漂移區的橫向距離D增大時，LDMOS的擊穿電壓增大，使其更耐壓，但是LDMOS的開態電阻也將隨之增大。因此必須選擇最佳的漂移區橫向距離，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，具有最小的開態電阻。

然而，由于器件的尺寸越來越小，LDMOS中漂移區的可調整范圍也越來越小。為了在不影響器件尺寸的前提下，獲得更小的開態電阻，并且，同時還能夠對擊穿電壓進行調節，則需要提供一種新型的LDMOS器件以及相應的制作方法。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管及其制作方法，使所述LDMOS在不增加器件橫向距離的基礎上，可實現對開態電阻和擊穿電壓的調整。

為解決上述問題，本發明提供了一種橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管，包括：襯底，所述襯底上的深阱及所述深阱兩側的隔離層；位于所述深阱中的柵極結構；位于所述柵極結構一側的深阱中的具有階梯狀載流子濃度分布的源區；位于所述柵極結構另一側的深阱內的接觸孔，以及與接觸孔處于深阱內一端電連接的漏極；其中，所述漏極與所述源區具有深度差。

此外，本發明還提供了一種橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管的制作方法，提供具有隔離結構以及深阱的半導體襯底，其特征在于，還包括：在所述深阱中形成柵極結構；在所述柵極結構的一側，以及與隔離結構之間形成階梯狀載流子分布的源區結構；在所述柵極結構另一側的深阱中形成接觸孔以及與所述接觸孔在深阱內一端電連接的漏極，使所述漏極與所述源區具有深度差。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

所述橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管、或所述制作方法可提供一種橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管，通過調整其漏極和源極之間的深度，對其開態電阻和擊穿電壓進行調節，從而在不增大甚至減小器件橫向尺寸的情況下，可具有較低的開態電阻或較高的擊穿電壓。

附圖說明

圖1是現有技術中常規橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管的結構示意圖；

圖2是本發明橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管實施方式的剖面結構示意圖；

圖3是本發明橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管另一種實施方式的剖面結構示意圖；

圖4是本發明橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管制作方法實施方式的流程示意圖；

圖5-圖8是本發明橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應管制作方法實施方式中在半導體襯底中形成隔離結構的剖面結構示意圖；