[發(fā)明專利]LDMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210165384.3
• 申請(qǐng)日: 2012-05-24
• 公開（公告）號(hào): CN102709190B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳小利;唐樹澍;茍鴻雁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，尤其涉及一種LDMOS(橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制作方法。

背景技術(shù)

在雙擴(kuò)散MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管(D-MOSFET)中，利用兩次反型雜質(zhì)擴(kuò)散的結(jié)深之差來精確控制溝道長(zhǎng)度。DMOS與CMOS器件結(jié)構(gòu)類似，也有源、漏、柵等電極，但是漏端擊穿電壓高。

DMOS主要有兩種類型，垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管VDMOSFET(vertical double-diffused MOSFET)和橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管LDMOSFET(lateral double-diffused MOSFET)。

LDMOS由于更容易與CMOS工藝兼容而被廣泛采用。在高壓功率集成電路中常采用高壓LDMOS滿足耐高壓、實(shí)現(xiàn)功率控制等方面的要求。與MOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管相比，LDMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管在關(guān)鍵的器件特性方面，如增益、線性度、開關(guān)性能、散熱性能以及減少級(jí)數(shù)等方面優(yōu)勢(shì)很明顯。

LDMOS是一種雙擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的功率器件。其制作方式是在相同的源/漏區(qū)域注入兩次，其典型的方式如：一次注入濃度較大(典型注入劑量10¹⁵/cm²)的砷(As)，另一次注入濃度較小(典型劑量10¹³/cm²)的硼(B)。注入之后再進(jìn)行一個(gè)高溫推進(jìn)過程，由于硼擴(kuò)散比砷快，所以在柵極邊界下會(huì)沿著橫向擴(kuò)散更遠(yuǎn)，形成一個(gè)有濃度梯度的溝道，它的溝道長(zhǎng)度由這兩次橫向擴(kuò)散的距離之差決定。其中，LDMOS(橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)及雜質(zhì)濃度的分布見圖1。其結(jié)構(gòu)形成在N-型襯底100上，包括源極110、漏極330和柵極220，如圖1的上半部分所示。在源極110的區(qū)域，其摻雜為兩次反型摻雜，即為較淺的N+型摻雜區(qū)和較深的P型摻雜區(qū)。圖1的下半部分為上述結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)區(qū)域的雜質(zhì)濃度示意圖，其中縱向的高度代表雜質(zhì)濃度的大小。源區(qū)1即為較淺的N+型摻雜，溝道2的寬度即為兩次摻雜的結(jié)深之差L。漏區(qū)4為較淺的N+型摻雜區(qū)。

為了增加擊穿電壓，在源區(qū)1和漏區(qū)4之間有一個(gè)漂移區(qū)3。普通的N溝道MOSFET是N+-P-N+結(jié)構(gòu)，而在LDMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管中則是N+-P-N--N+結(jié)構(gòu)，也就是說在溝道2和漏區(qū)4之間插入了一個(gè)長(zhǎng)度為L(zhǎng)'的N-漂移區(qū)3。LDMOS中的漂移區(qū)是該類器件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，漂移區(qū)的雜質(zhì)濃度比較低，因此，當(dāng)LDMOS接高壓時(shí)，漂移區(qū)由于是高阻，能夠承受更高的電壓。

對(duì)LDMOS而言，外延層(襯底100)的厚度、摻雜濃度、漂移區(qū)的長(zhǎng)度是其最重要的特性參數(shù)。我們可以通過增加漂移區(qū)的長(zhǎng)度以提高擊穿電壓，但是這會(huì)增加芯片面積和導(dǎo)通電阻。高壓LDMOS器件耐壓和導(dǎo)通電阻取決于外延層的濃度、厚度及漂移區(qū)長(zhǎng)度的折中選擇。在LDMOS結(jié)構(gòu)尺寸條件一定的條件下，漂移區(qū)濃度條件是決定器件耐壓的主要因素。漂移區(qū)越濃，則在相同的漏極電壓下其耗盡區(qū)面積越小，因此電場(chǎng)線越集中，越容易發(fā)生雪崩擊穿。因此漂移區(qū)的濃度要盡量小，從而獲得較大的耗盡區(qū)面積。但是如果漂移區(qū)的濃度過小，那么它在較小的漏極電壓下就會(huì)完全耗盡。當(dāng)漏極電壓進(jìn)一步升高的時(shí)候，耗盡區(qū)會(huì)從漂移區(qū)擴(kuò)展到漏極的N+區(qū)(以NLDMOS為例)。由于N+的濃度極大，因此擴(kuò)展到此處的耗盡區(qū)寬度極小，從而在此處形成局部的大電場(chǎng)，引起雪崩擊穿。

漂移區(qū)的濃度越大，則其電阻率越低。因此在尺寸固定的條件下，漂移區(qū)越濃，則其寄生電阻越大，增加器件的導(dǎo)通電阻Rdson。

因?yàn)槟蛪汉蛯?dǎo)通阻抗對(duì)于外延層的濃度和厚度的要求是矛盾的。高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層和長(zhǎng)的漂移區(qū)，而低的導(dǎo)通電阻則要求薄的重?fù)诫s外延層和短的漂移區(qū)，因此必須選擇最佳外延參數(shù)和漂移區(qū)長(zhǎng)度，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，得到最小的導(dǎo)通電阻。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)單易行的方式來有效增大LDMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的擊穿電壓。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種LDMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底表面形成開口；

利用掩模圖形作為掩模，進(jìn)行離子注入，以在所述開口處形成漏極緩變摻雜區(qū)，所述掩模圖形至少暴露所述開口，所述漏極緩變摻雜區(qū)環(huán)繞所述開口，包括位于所述開口兩側(cè)的側(cè)部及位于所述開口下方的凸出部；

在所述漏極緩變摻雜區(qū)內(nèi)形成漏區(qū)。

可選的，形成漏極緩變摻雜區(qū)后，另包括形成柵極的步驟。