[發明專利]高壓LDMOS器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110022981.6
• 申請日: 2011-01-20
• 公開（公告）號: CN102610641A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 張帥;劉坤;董科
• 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 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及一種高壓LDMOS(Laterally?Diffused?Metal?OxideSemiconductor，橫向擴散金屬氧化物半導體)器件。

背景技術

對高壓LDMOS器件而言，擊穿電壓(Breakdowm?Voltage，BV)和比導通電阻(on-resistance，Rsp)是一對很重要的需要平衡的技術指標。高壓DMOS器件的耐壓和比導通電阻取決于外延層的摻雜濃度、厚度及漂移區長度的折衷選擇。高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層和長的漂移區，而低的比導通電阻則要求薄的重摻雜外延層和短的漂移區，因此必須選擇最佳外延參數和漂移區長度，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，得到最小的比導通電阻。

而對于SCR(Silicon?Controlled?Rectifiers，可控硅整流)器件而言，由于特定條件下負微分電阻的特性，當器件開通后具有很強的導電能力，比導通電阻較小，但是其器件開通所需電壓較高，比較難以開通。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種同時具有高擊穿電壓和低的比導通電阻的高壓LDMOS器件。為此，本發明還要提供所述高壓LDMOS器件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明高壓LDMOS器件的結構為：在低摻雜襯底中具有漂移區和體區，漂移區的摻雜類型與襯底相反，體區的摻雜類型與襯底相同；在漂移區的表面具有漂移區反型層，漂移區反型層的摻雜類型與漂移區相反；在體區的表面具有隔離結構一；在漂移區的表面具有隔離結構二，隔離結構二還在漂移區反型層之上；在漂移區的表面還具有隔離結構三和隔離結構四；在體區和隔離結構二之上具有多晶硅柵極和多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區之上，另一端在隔離結構二之上；多晶硅場板在隔離結構二之上；在體區之中具有體電極引出端和源區引出端，體電極引出端在隔離結構一和源區引出端之間，摻雜類型與源區引出端相反；源區引出端在體電極引出端和多晶硅柵極之間，摻雜類型與體區相反；在漂移區之中具有漏區引出端和反型摻雜環，漏區引出端的摻雜類型與漂移區的摻雜類型相同，反型摻雜環的摻雜類型與漏區引出端相反；所述反型摻雜環從俯視角度呈現為環形圍繞著漏區引出端，從剖視角度則呈現為兩段相互間隔的結構，其中的一段結構在隔離結構二和隔離結構三之間；漏區引出端10在隔離結構三和隔離結構四之間；源極、柵極和漏極均為金屬電極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環和漏區引出端。

制造上述高壓LDMOS器件的方法包括如下步驟：

第1步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區，漂移區的摻雜類型與襯底相反；

第2步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成體區，體區的摻雜類型與襯底相同；

第3步，在漂移區上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區反型層，漂移區反型層的摻雜類型與漂移區相反；

第4步，在硅片表面形成多個隔離結構，其中隔離結構一在體區的表面，隔離結構二在漂移區的表面且在漂移區反型層之上，隔離結構三、隔離結構四都在漂移區的表面；

第5步，在硅片表面先生長一層柵氧化層，再淀積一層多晶硅，刻蝕該層多晶硅和柵氧化層從而形成多晶硅柵極和漏端多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區之上，另一端在隔離結構二之上；漏端多晶硅場板則在隔離結構二之上；

第6步，在體區和漂移區進行重摻雜離子注入形成源區引出端和漏區引出端，離子注入的類型與漂移區的類型相同；源區引出端在體區之中且靠近多晶硅柵極的一端；漏區引出端在漂移區之中且在隔離結構三和隔離結構四之間；

第7步，在體區和漂移區進行與源極、漏極摻雜類型相反的離子注入，形成體電極引出端和圍繞漏區引出端的環形摻雜區；體電極引出端在體區之中且在隔離結構一和源區引出端之間；環形摻雜區又稱反型摻雜環或異型摻雜環，在漂移區之中且圍繞著漏區引出端，從俯視角度觀察呈現環形，從剖視角度則呈現為兩段相互間隔的結構；其中環形摻雜區的一段結構在隔離結構二和隔離結構三之間，漏區引出端在隔離結構三和隔離結構四之間；

第8步，先淀積介電層，然后刻蝕出接觸孔，并在接觸孔中填充金屬電極，形成最終器件；金屬電極包括源極、柵極和漏極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環和漏區引出端。