[發(fā)明專(zhuān)利]具有深孔的LDMOS器件及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310675661.X
• 申請(qǐng)日: 2013-12-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104716178A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳瑜;陳華倫;邢超
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L29/08;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 殷曉雪

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種LDMOS（橫向擴(kuò)散MOS晶體管）器件。

背景技術(shù)

請(qǐng)參閱圖1，這是一種現(xiàn)有LDMOS器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在p型硅襯底（或外延層）100中具有n型漂移區(qū)101和p型體區(qū)102，兩者的側(cè)面可以相互接觸，也可以不接觸。在漂移區(qū)101中具有側(cè)面相互接觸的隔離結(jié)構(gòu)103和n型漏極107。隔離結(jié)構(gòu)103為諸如氧化硅等介質(zhì)材料，采用局部氧化（LOCOS）或淺槽隔離（STI）工藝制造。在體區(qū)102中具有n型源極106和p型體區(qū)引出區(qū)108，兩者的側(cè)面可以相互接觸，也可以不接觸。除了隔離結(jié)構(gòu)103以外的硅材料（包括硅襯底100、漂移區(qū)101、體區(qū)102、源極106、漏極107、體區(qū)引出區(qū)108）之上都有柵氧化層104。在部分的隔離結(jié)構(gòu)103和部分的柵氧化層104之上具有多晶硅柵極105。該多晶硅柵極105在水平方向上可分為三部分，第一部分相隔柵氧化層104在部分體區(qū)102的正上方，第二部分相隔柵氧化層104在部分漂移區(qū)101的正上方，第三部分相隔隔離結(jié)構(gòu)103在部分漂移區(qū)101的正上方。上述LDMOS器件的各部分結(jié)構(gòu)的摻雜類(lèi)型變?yōu)橄喾矗彩强尚械摹?/p>

圖1所示的LDMOS器件的結(jié)構(gòu)可以變形為圖1a所示，區(qū)別僅在于n型漂移區(qū)101和p型體區(qū)102的側(cè)面不接觸，中間有p型硅襯底（或外延層）100進(jìn)行隔離。

上述LDMOS器件中，如果n型漂移區(qū)101和p型體區(qū)102的側(cè)面相接觸，則兩者所形成的PN結(jié)在工作時(shí)承受源、漏之間的高壓。如果n型漂移區(qū)101和p型體區(qū)102的側(cè)面不接觸，則兩者連同中間的硅襯底（或外延層）100所形成的PIN結(jié)構(gòu)在工作時(shí)承受源、漏之間的高壓。

請(qǐng)參閱圖4和圖5，它們分別表示了圖1和圖1a所示器件結(jié)構(gòu)的電場(chǎng)分布。在圖4中，電場(chǎng)呈三角形分布，耗盡區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度最高處位于柵氧化層104和漂移區(qū)101交界處。在圖5中，電場(chǎng)也呈三角形分布，耗盡區(qū)的電場(chǎng)強(qiáng)度最高處位于柵氧化層104、硅襯底（或外延層）100、漂移區(qū)101的三者交界處。當(dāng)交界處電場(chǎng)達(dá)到硅材料的雪崩擊穿臨界電場(chǎng)時(shí)，器件開(kāi)始發(fā)生雪崩擊穿，此時(shí)在整個(gè)耗盡區(qū)中對(duì)電場(chǎng)進(jìn)行積分就得到器件的擊穿電壓，在圖4和圖5上等于是三角形的面積。

對(duì)LDMOS器件而言，高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層、長(zhǎng)的漂移區(qū)、低摻雜的漂移區(qū)，而低的導(dǎo)通電阻則要求薄的重?fù)诫s外延層、短的漂移區(qū)、高摻雜的漂移區(qū)。顯然，LDMOS器件的低導(dǎo)通電阻和高擊穿電壓是一對(duì)需要平衡的技術(shù)指標(biāo)。為了提高器件耐壓，可以選擇降低漂移區(qū)的摻雜濃度，而這又會(huì)對(duì)導(dǎo)通電阻帶來(lái)不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有深孔的LDMOS器件，一方面能夠取得較高的擊穿電壓，另一方面能夠取得較低的導(dǎo)通電阻，從而提高器件的性能。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)具有深孔的LDMOS器件在第一摻雜類(lèi)型的硅襯底或外延層中具有第二摻雜類(lèi)型的漂移區(qū)，在漂移區(qū)中具有第一摻雜類(lèi)型的體區(qū)；在硅襯底或外延層以及漂移區(qū)中具有填充結(jié)構(gòu)；所有硅材料之上都有柵氧化層，在部分的柵氧化層之上具有多晶硅柵極；

所述填充結(jié)構(gòu)為第一摻雜類(lèi)型的單晶硅材料，呈豎直狀，在豎直方向上分為兩部分；第一部分的頂部與柵氧化層的底部相接觸，第一部分的側(cè)壁被漂移區(qū)所包圍；第二部分的側(cè)壁和底部均被硅襯底或外延層所包圍；

所述多晶硅柵極在水平方向上分為兩部分；第一部分相隔柵氧化層在部分體區(qū)的正上方，第二部分相隔柵氧化層在部分漂移區(qū)的正上方；多晶硅柵極的第二部分還相隔柵氧化層在部分或全部的填充結(jié)構(gòu)的正上方。

本申請(qǐng)具有深孔的LDMOS器件的制造方法包括如下步驟：

第1步，在第一摻雜類(lèi)型的硅襯底或外延層中注入第二摻雜類(lèi)型的雜質(zhì)，形成漂移區(qū)；

第2步，采用光刻和刻蝕工藝在漂移區(qū)中刻蝕出多個(gè)溝槽或孔，這些溝槽或孔的底部穿越漂移區(qū)而落在硅襯底或外延層中；

第3步，在溝槽或孔中采用選擇性外延工藝生長(zhǎng)出第一摻雜類(lèi)型的單晶硅將溝槽填充滿(mǎn)，這些溝槽中的單晶硅就是填充結(jié)構(gòu)；

第4步，在漂移區(qū)中注入第一摻雜類(lèi)型的雜質(zhì)，形成體區(qū)；

第5步，在所有硅材料表面采用熱氧化生長(zhǎng)工藝生長(zhǎng)出柵氧化層；

第6步，先在整個(gè)硅片淀積一層多晶硅，再采用光刻和刻蝕工藝對(duì)該層多晶硅進(jìn)行刻蝕以形成多晶硅柵極；

第7步，采用光刻和離子注入工藝在漂移區(qū)和體區(qū)中同時(shí)注入第二摻雜類(lèi)型的雜質(zhì)，分別形成第二摻雜類(lèi)型的漏極和源極；采用光刻和離子注入工藝在體區(qū)中還注入第一摻雜類(lèi)型的雜質(zhì)以形成體區(qū)引出區(qū)。