[發明專利]耗盡型MOS管的制造方法及結構

有效

• 申請號: 201510025270.2
• 申請日: 2015-01-19
• 公開（公告）號: CN104616995B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 楊文清
• 申請（專利權）人: 上海華虹宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 郭四華

技術領域

本發明涉及半導體集成電路制造領域，特別是涉及一種耗盡型MOS管的制造方法；本發明還涉及一種耗盡型MOS管。

背景技術

如圖1所示，是耗盡型MOS管的結構圖；以耗盡型NMOS管為例，基本單元結構主要包括：P阱5，形成于P阱5表面的溝道調節注入區8，形成于溝道調節注入區8表面的柵氧化層9和多晶硅柵10，由N+區組成的源區11a和漏區11b。

其它結構為：硅襯底1，在硅襯底1表面形成有N型外延層2，N型埋層(NBL)3和P型埋層(PBL)4形成于N型外延層2和硅襯底1的界面。在N型外延層2的表面形成有場氧隔離結構7。PBL通過其頂部的P阱5和P+區12b引出并組成隔離環。形成有溝道調節注入區8的P阱5通過P+區12a引出。N型外延層2中形成有N阱6，N阱6表面形成有N+區11c。

其中溝道調節注入區8為N型摻雜用于連接源區11a和漏區11b。在多晶硅柵10加0V偏壓即零偏時，源區11a和漏區11b連通，耗盡型NMOS管導通；在多晶硅柵10加負偏壓時，溝道調節注入區8會被耗盡，從而使得源區11a和漏區11b斷開，耗盡型NMOS管處于截止狀態。

如圖2A所示，是現有耗盡型MOS管的制造方法的溝道調節注入示意圖；現有方法的溝道調節注入之后，溝道調節注入的峰值位置較深，這會使得柵氧化層即圖2A中的SiO2層下面的雜質如磷濃度較淡。如圖2B所示，是圖2A注入后的溝道調節注入區所要求完全耗盡的耗盡層區域示意圖；可知，理想狀態下，耗盡型NMOS管在截止時要求將溝道調節注入的全部耗盡形成耗盡層，這樣才能避免載流子殘留使源漏導通。如圖2C所示，是圖2A注入后的溝道調節注入區實際耗盡的耗盡層區域示意圖；可知，由于溝道調節注入區的濃度峰值位置較深，多晶硅柵10所加電壓很容易將位于柵氧化層和硅界面處的溝道調節注入區耗盡，而溝道調節注入區的峰值區域不容易被耗盡，而當多晶硅柵10電壓加到將溝道調節注入區的峰值區域耗盡時，柵氧化層和硅界面處的溝道調節注入區已經開始形成反型層，反型層的形成能屏蔽多晶硅柵10所加電壓，也即當反型層形成后，再增加多晶硅柵10的電壓也是不容易將溝道調節注入區底部還未被耗盡的區域耗盡，如圖2C所示，溝道調節注入區底部還包括一個未被耗盡區域，未被耗盡區域會在源漏之間形成導電通道，使耗盡型MOS管具有較大的漏電，從而不能完全截止。如圖3所示，是現有耗盡型MOS管的制造方法形成的耗盡型MOS管的ID-VG曲線；曲線101對應于漏極加5V即Vd＝5V時的情形，曲線102對應于漏極加0.1V即Vd＝0.1V時的情形，可以看出截止狀態時漏電都大于1.0E-6安。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種耗盡型MOS管的制造方法，能實現截止狀態下對溝道調節注入區完全耗盡，降低截止狀態時漏電，提高閾值電壓。為此，本發明還提供一種耗盡型MOS管。

為解決上述技術問題，本發明提供的耗盡型MOS管的制造方法在硅襯底中形成第一導電類型阱區之后，進行一系列的第二導電類型的溝道調節注入并退火推進形成溝道調節注入區。

一系列的所述溝道調節注入中的第一次溝道調節注入的注入能量最大、注入劑量最小，后續每一次溝道調節注入的注入能量遞減、注入劑量遞加，使每一次溝道調節注入的峰值位置淺于前一次溝道調節注入的峰值位置，最后一次溝道調節注入的峰值位于硅和屏蔽氧化層的界面處或位于屏蔽氧化層內部，使得所述溝道調節注入區在硅和所述屏蔽氧化層的界面處的濃度最高且濃度向硅體內方向遞減，且使得在耗盡型MOS管切換到截止狀態時在整個所述溝道調節注入區耗盡前都不會在所述溝道調節注入區表面形成反型層。

進一步的改進是，形成所述溝道調節注入區之后，還包括步驟：

去除所述屏蔽氧化層并依次形成柵介質層和多晶硅柵，所述多晶硅柵覆蓋在所述溝道調節注入區表面。

形成第二導電類型重摻雜的源區和漏區，所述溝道調節注入區連接所述源區和漏區。

進一步的改進是，一系列的所述溝道調節注入的能量范圍為10kev～80kev，注入劑量范圍為1e12cm^-2～1e13cm^-2。

進一步的改進是，耗盡型MOS管為耗盡型NMOS管，所述第一導電類型為P型，所述第二導電類型為N型；或者，耗盡型MOS管為耗盡型PMOS管，所述第一導電類型為N型，所述第二導電類型為P型。

為解決上述技術問題，本發明提供的耗盡型MOS管的溝道調節注入區形成于第一導電類型阱區表面且是由一系列的第二導電類型的溝道調節注入加退火推進形成。