[發明專利]LDMOS晶體管結構及其形成方法

無效

• 申請號: 201110261930.9
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102339864A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 劉建華;吳曉麗;楊金
• 申請（專利權）人: 上海先進半導體制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/10;H01L21/336
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陸嘉

技術領域

本發明涉及半導體器件以及半導體工藝技術領域，尤其涉及一種LDMOS晶體管結構及其形成方法。

背景技術

高壓BCD工藝及由其形成的電路模塊廣泛應用于汽車電子、液晶顯示面板(LCD)驅動、有機發光二極管(OLED)驅動、馬達驅動等領域，是近年來的熱門研究領域。

橫向擴散金屬氧化物(LDMOS)晶體管是BCD工藝中常用的一種功率器件。常規的LDMOS晶體管的柵極往往延伸至場氧化層(LOCOS或STI)上，從而減少漏端的電場強度，以增大LDMOS晶體管的安全工作區和擊穿電壓。以60伏LDMOS晶體管為例，其柵電極的工作電壓較低，例如為3.3V或5V，而漏區的工作電壓卻可以達到60V。由于LDMOS晶體管的柵氧化層的厚度一般較薄，因而采用漏區附近的柵電極位于場氧化層之上的結構，將難以達到足夠的擊穿電壓和足夠的安全工作區。同時現有技術中的LDNMOS晶體管的漏端場漂移區的距離要求比較大，這會增大LDMOS晶體管的導通電阻。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種LDMOS晶體管結構及其形成方法，提高擊穿電壓，增大安全工作區。

為解決上述技術問題，本發明提供了一種LDMOS晶體管結構，包括：

半導體襯底；

覆蓋所述半導體襯底的外延層；

位于所述外延層上的相鄰接的柵介質層和場氧化層；

柵電極，覆蓋所述柵介質層并延伸至所述場氧化層上；

位于所述柵電極一側的外延層中的體區；

位于所述體區中的源區；

位于所述柵電極另一側的外延層中的漏區；

位于所述源區上方的導電場板，所述導電場板通過通孔與所述源區電連接。

可選地，所述導電場板位于第一層金屬層中，所述導電場板的材料為金屬。

可選地，所述導電場板延伸至所述場氧化層上方。

可選地，所述導電場板與所述場氧化層重疊區域的寬度為3.6～4.0μm。

本發明還提供了一種LDMOS晶體管的形成方法，包括：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成外延層；

在所述外延層上形成場氧化層；

對所述外延層進行離子注入，以在其中形成體區；

在所述體區和場氧化層之間的外延層上形成柵介質層，所述柵介質層與所述場氧化層相鄰接；

在所述柵介質層上形成柵電極，所述柵電極還延伸至所述場氧化層上；

對所述外延層進行離子注入，以在所述體區中形成源區，在所述柵電極的相對于體區的另一側的外延層中形成漏區；

形成層間介質層，所述層間介質層覆蓋所述柵電極、場氧化層和外延層；

在所述源區上方的層間介質層中形成通孔；

在所述層間介質層上形成導電場板，所述導電場板通過所述通孔與所述源區電連接。

可選地，所述導電場板的形成方法包括：

在所述層間介質層上沉積金屬層；

對所述金屬層進行圖形化，形成所述導電場板。

可選地，所述導電場板延伸至所述場氧化層上方。

可選地，所述導電場板與所述場氧化層重疊區域的寬度為3.6～4.0μm。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明實施例的LDMOS晶體管結構及其形成方法中，在源區上方形成有導電場板，該導電場板通過通孔與源區電連接，將大大減弱源區附近的電場強度，提升LDMOS晶體管的性能，提高擊穿電壓，增大安全工作區。

進一步地，該導電場板可以形成于BCD工藝中的第一層金屬層中，并不需要額外的光刻步驟，便于大規模的產業應用。

附圖說明

圖1是本發明實施例的LDMOS晶體管的形成方法的流程示意圖；

圖2至圖9是本發明實施例的LDMOS晶體管的形成方法中各步驟的剖面結構示意圖。

具體實施方式

現有技術的LDMOS晶體管主要是通過采用柵電極延伸至場氧化層上的結構來提高器件的擊穿電壓和安全工作區，但是提升空間有限，而增大漏端場漂移區距離的方法又會加大器件的導通電阻。

本發明實施例的LDMOS晶體管結構及其形成方法中，在源區上方形成有導電場板，該導電場板通過通孔與源區電連接，該導電場板將大大減弱源區附近的電場強度，提升LDMOS晶體管的性能，提高擊穿電壓，增大安全工作區。

進一步地，該導電場板可以形成于BCD工藝中的第一層金屬層中，并不需要額外的光刻步驟，便于大規模的產業應用。