專利名稱：一種橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于場效應(yīng)晶體管的制備方法，具體涉及一種橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制 備方法。
背景技術(shù)：
橫向雙擴(kuò)散MOS晶體管(lateral double-diffused MOS transistor, LDMOS)，是一種輕 摻雜漏的MOS器件。與普通MOS器件相比，LDMOS在漏端有一個較長的輕摻雜注入?yún)^(qū)， 通常這部分結(jié)構(gòu)的摻雜濃度在10^cn^量級，被稱為漂移區(qū)。LDMOS結(jié)構(gòu)則是通過漂移 區(qū)來承受較高的電壓降。由于LDMOS技術(shù)具有簡單、可靠、成熟的特點(diǎn)，以及良好的RF 表現(xiàn)，同時(shí)由于LDMOS晶體管的制造工藝可以與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝完全兼容，所以 更加易于實(shí)現(xiàn)與低壓CMOS電路的大規(guī)模集成，降低制造成本。它主要應(yīng)用于各種功率電 路，在2GHz以下的單管功率放大器中得到了非常廣泛的應(yīng)用。LDMOS和現(xiàn)在的CMOS工藝兼容，可以利用和標(biāo)準(zhǔn)CMOS制備方法接近的工藝，甚 至是改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝流程來制備。不過，這些方法需要引入一些特殊的步驟，比如引 入摻雜，掩膜版等方法，仍然增加了成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供了制備LDMOS器件的簡單方法，該方法僅僅 需要通過版圖設(shè)計(jì)，可完全采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝來制備LDMOS 。 本發(fā)明的技術(shù)方案是1) 版圖設(shè)計(jì)定義有源區(qū)版以形成LDMOS器件的體引出區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、溝道區(qū)和 漂移區(qū)，并定義柵區(qū)線條版；源區(qū)、柵區(qū)和漏區(qū)采用重?fù)诫s注入版形成；漂移區(qū)位于漏區(qū) 和溝道區(qū)之間；體區(qū)引出和源區(qū)一起接地；采用N阱的版圖以形成N型LDMOS的低摻雜 漂移區(qū)，或P阱的版圖形成P型LDMOS的低摻雜漂移區(qū)；并采用硅化阻止版防止漂移區(qū) 被硅化；源區(qū)、漏區(qū)和柵區(qū)設(shè)計(jì)和常規(guī)的MOS相同；2) 利用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝制備LDMOS器件，步驟依次為a)采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程進(jìn)行阱注入工藝時(shí)，利用上述N阱的版圖，進(jìn)行低摻雜，形成的 N型LDMOS器件的漂移區(qū)，或利用P阱的版圖，進(jìn)行低摻雜，形成PMOS的漂移區(qū)；采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的STI隔離工藝，定義器件的有源區(qū)，形成LDMOS的體引出區(qū)、源區(qū)、 漏區(qū)、溝道區(qū)及漂移區(qū)；b) 接下來進(jìn)行溝道區(qū)注入和柵區(qū)形成工藝，LDMOS結(jié)構(gòu)和常規(guī)MOS結(jié)構(gòu)幾乎完全 相同，依次為溝道注入和閾值調(diào)整注入，形成柵介質(zhì)層，淀積和刻蝕柵材料，形成柵，低 摻雜形成LDD區(qū)，形成側(cè)墻；c) 采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的源漏注入工藝，對LDMOS進(jìn)行源漏區(qū)摻雜；并且，利用NMOS 源漏注入，在P型LDMOS的體區(qū)高摻雜定義體引出區(qū)；或利用PMOS源漏注入，在N 型LDMOS的體區(qū)高摻雜定義體引出區(qū)；將未被硅化阻止版保護(hù)的區(qū)域硅化，降低電阻；d) 采用常規(guī)的MOS的制備工藝完成后續(xù)的LDMOS制備步驟,制得橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng) 晶體管。本發(fā)明針對漂移區(qū)可以進(jìn)一步優(yōu)化(1)漂移區(qū)可以被分裂成兩部分，這兩部分的間隔引入一 STI絕緣介質(zhì)區(qū)。(2)還可以在漂移區(qū)內(nèi)再加入一不同摻雜類型的高摻雜注入 版，以提高器件的性能。而STI和重?fù)诫s的區(qū)域都應(yīng)該位于漂移區(qū)內(nèi)，被漂移區(qū)的N阱版 所包圍。上述漂移區(qū)中的STI絕緣介質(zhì)區(qū)或摻雜注入?yún)^(qū)，與漂移區(qū)的邊界距離分別為lnm至 l(am。上述漂移區(qū)中的STI絕緣介質(zhì)區(qū)以及高摻雜注入?yún)^(qū)可以同時(shí)引入，這兩個區(qū)域可以相 隔，部分重疊或者摻雜注入?yún)^(qū)覆蓋STI區(qū)。優(yōu)化地，要求高摻雜注入?yún)^(qū)的邊界比STI絕緣 介質(zhì)區(qū)的邊界更靠近溝道區(qū)。漂移區(qū)的版圖設(shè)計(jì)長度的優(yōu)化范圍為10nm至10pm。漂移區(qū)中STI區(qū)域的橫向長度范 圍為10nm至l(Vm;上述漂移區(qū)摻雜濃度取值范圍在1012至1019 cm'3。上述所述絕緣介質(zhì)區(qū)采用介電常數(shù)低于硅的材料或者由兩種或兩種以上的介電常數(shù) 低于硅的材料組合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是-本發(fā)明采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝來制備LDMOS的辦法，僅僅需要通過版圖設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn) LDMOS，并且，這種辦法對于任何標(biāo)準(zhǔn)工藝均有效，最大程度的降低了成本，拓展了標(biāo) 準(zhǔn)工藝制備特殊器件的能力。


圖l三種橫向擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)(n型)的剖面示意圖。(a)為普通LDMOS的剖 面結(jié)構(gòu)，(b)為漂移區(qū)中引入STI絕緣介質(zhì)區(qū)的LDMOS的剖面結(jié)構(gòu)，(c)為漂移區(qū)中引入 STI絕緣介質(zhì)區(qū)和重?fù)诫s區(qū)的LDMOS結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖中l(wèi)-柵區(qū)引出，2-源區(qū)和體區(qū) 引出，3-漏區(qū)引出，4-體區(qū)，5-襯底，6-p型摻雜注入?yún)^(qū)，7-介質(zhì)區(qū)，8-n型摻雜的漂移區(qū)。圖2采用標(biāo)準(zhǔn)工藝制備LDMOS的版圖設(shè)計(jì)示意圖。(a)為普通的LDMOS結(jié)構(gòu)的版圖 示意圖，(b)為漂移區(qū)中引入STI絕緣介質(zhì)區(qū)的LDMOS版圖示意圖，(c)為漂移區(qū)中引入 STI絕緣介質(zhì)區(qū)和重?fù)诫s區(qū)的LDMOS結(jié)構(gòu)版圖示意圖，圖中10-柵版，ll-n阱注入版， 12-有源區(qū)版，13-p阱注入版，14-NMOS源漏注入版(N+摻雜)，15- PMOS源漏注入版 (P+摻雜)，16-接觸孔版，17-硅化保護(hù)版。圖3采用標(biāo)準(zhǔn)工藝制備LDMOS的過程示意圖。圖中20-襯底，21-LDMOS漂移區(qū)， 22-STI隔離區(qū)，23-體區(qū)，24-柵介質(zhì)層，25-柵區(qū)，26-柵側(cè)墻區(qū)，27-N+摻雜源區(qū)，28-N+ 摻雜漏區(qū)，29-P+摻雜注入?yún)^(qū),30-體引出區(qū)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和N型LDM0S器件的具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述 圖1示出了采用本方法制備的三個LDMOS結(jié)構(gòu)。LDMOS相對于常規(guī)的MOS場效應(yīng) 管，主要區(qū)別在于存在一個低摻雜的漂移區(qū)(圖1 (a))。而LDMOS的漂移區(qū)又可以引入 摻雜注入?yún)^(qū)或絕緣雜質(zhì)區(qū)，進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，見圖1 (b)和圖1 (c)。而圖1中所示的 LDMOS結(jié)構(gòu)均可以通過版圖設(shè)計(jì)的方法，僅僅利用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝就能實(shí)現(xiàn)。圖2中給出了制備圖1 (c)所示結(jié)構(gòu)的版圖設(shè)計(jì)示意圖。圖中版圖中采用N阱的版 圖以形成N型LDMOS的低摻雜漂移區(qū)，P阱的版圖形成體區(qū)，并且，體引出區(qū)通常與 源區(qū)一起接地。利用制備PMOS工藝過程中的源漏注入版，可以在LDMOS的體區(qū)引入高 摻雜，作為體引出。另外將LDMOS器件的有源區(qū)分成兩塊，分開的部分將引入STI絕緣 區(qū)，這個絕緣區(qū)將置入LDMOS的低摻雜漂移區(qū)中；利用PMOS的源漏注入版，可以在低 摻雜的漂移區(qū)中引入RESURF結(jié)構(gòu)，使器件特性進(jìn)一步優(yōu)化。當(dāng)器件漂移區(qū)不進(jìn)行重?fù)诫s 注入，實(shí)現(xiàn)的器件將如圖l(b)所示。如果同時(shí)不引入重?fù)诫s注入和STI區(qū)，實(shí)現(xiàn)的器件就 是圖l(a)所示的常規(guī)LDMOS器件。當(dāng)然，圖2只是一個示意圖，并沒有包括實(shí)際設(shè)計(jì)中 所有的版，比如各層金屬線版圖以及對應(yīng)的引線孔版圖等。 LDMOS的具體制備如下制備開始時(shí)，采用和常規(guī)MOS相同的襯底材料；首先，采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的阱注入工藝時(shí)，利用圖2中N阱的版圖，進(jìn)行低摻雜，形 成的LDMOS器件的漂移區(qū)，如圖3(a)。該步驟應(yīng)用于圖1中三個結(jié)構(gòu)的制備。接下來,利用標(biāo)準(zhǔn)工藝中的STI隔離工藝中，通過有源區(qū)的版圖，在將要形成的LDMOS 器件的漂移區(qū)引入STI絕緣介質(zhì)區(qū)，得到如圖3(b)所示結(jié)構(gòu)；該步驟應(yīng)用于圖l (b)和圖 1 (c)所示結(jié)構(gòu)的制備；接下來進(jìn)行溝道區(qū)注入和柵區(qū)形成工藝，LDMOS結(jié)構(gòu)和常規(guī)MOS結(jié)構(gòu)完全相同，大 致上，依次為溝道注入和閾值調(diào)整注入，形成柵介質(zhì)層，淀積和刻蝕柵材料，形成柵，低 摻雜形成LDD區(qū)，形成側(cè)墻，得到如圖3 (c)所示的結(jié)構(gòu)；該步驟應(yīng)用于圖1中三個結(jié) 構(gòu)的制備；接下來，依照圖2中的N+注入版，對LDMOS進(jìn)行源漏注入，形成圖3 (d)所示的 結(jié)構(gòu)；該步驟應(yīng)用于圖1中三個結(jié)構(gòu)的制備；接著，在標(biāo)準(zhǔn)工藝中對PMOS的源漏區(qū)進(jìn)行摻雜注入時(shí)，采用圖2中所示P+注入版， 分別形成N型LDMOS的體引出區(qū)和漂移區(qū)中的高摻雜注入?yún)^(qū)；該步驟中，體引出區(qū)摻雜 應(yīng)用于三個結(jié)構(gòu)中，而漂移區(qū)高摻雜僅僅應(yīng)用于圖1 (c)結(jié)構(gòu)的制備過程中，得到如圖3(e) 所示結(jié)構(gòu)；后面的工藝流程中，LDMOS結(jié)構(gòu)和常規(guī)的MOS結(jié)構(gòu)完全一樣。先后進(jìn)行源漏硅化， 淀積隔離層，光刻引線孔；淀積金屬，光刻引線；鈍化，等等。該步驟應(yīng)用于圖1中三個 結(jié)構(gòu)的制備。上述過程同樣可以用來制備P型LDMOS，只需要改變上述的摻雜類型。 上述版圖設(shè)計(jì)，漂移區(qū)應(yīng)該被硅化保護(hù)版覆蓋，使不受后續(xù)的源漏區(qū)硅化工藝的影響。 上述橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法中，LDMOS的源漏高摻雜、LDD摻雜注入版應(yīng)該不能覆蓋低摻雜的漂移區(qū)而引起漂移區(qū)摻雜濃度的改變。上述橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備步驟中，STI工藝和阱注入工藝先后順序可以顛倒，視標(biāo)準(zhǔn)工藝順序而定。上述漂移區(qū)內(nèi)可以同時(shí)存在STI絕緣介質(zhì)區(qū)以及高摻雜注入?yún)^(qū)。這兩個區(qū)域可以相隔，部分重疊或者摻雜注入?yún)^(qū)覆蓋STI區(qū)。優(yōu)化地，要求高摻雜注入?yún)^(qū)的邊界比STI絕緣介質(zhì)區(qū)的邊界更靠近溝道區(qū)。上述所有的版圖設(shè)計(jì)不應(yīng)該受到參數(shù)選擇的限制。漂移區(qū)的橫向長度的優(yōu)化范圍為10nm至10pm。漂移區(qū)中STI區(qū)域的橫向長度范圍為 10nm至IO拜；漂移區(qū)中引入STI絕緣介質(zhì)區(qū)或高摻雜注入?yún)^(qū)，與漂移區(qū)的邊界的優(yōu)化距離為lnm至上述實(shí)施例中，絕緣介質(zhì)區(qū)可采用介電常數(shù)低于硅的材料，如氧化硅，氮化硅或者由 上述介質(zhì)材料的組合。另外，高摻雜注入?yún)^(qū)的雜質(zhì)濃度范圍可為1012至1021 cm—3。 此外，漂移區(qū)摻雜濃度取值范圍可在1012至1019cnT3。以上通過詳細(xì)實(shí)施例描述了本發(fā)明所提供的方法，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不 脫離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明做一定的變形或修改。
權(quán)利要求
1、一種橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，步驟包括1)版圖設(shè)計(jì)定義有源區(qū)版以形成LDMOS器件的體引出區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、溝道區(qū)和漂移區(qū)，并定義柵區(qū)線條版；源區(qū)、柵區(qū)和漏區(qū)采用重?fù)诫s注入版形成；漂移區(qū)位于漏區(qū)和溝道區(qū)之間；體區(qū)引出和源區(qū)一起接地；采用N阱的版圖以形成N型LDMOS的低摻雜漂移區(qū)，或P阱的版圖形成P型LDMOS的低摻雜漂移區(qū)；并采用硅化阻止版防止漂移區(qū)被硅化；源區(qū)、漏區(qū)和柵區(qū)設(shè)計(jì)和常規(guī)的MOS相同；2)利用標(biāo)準(zhǔn)的CMOS工藝制備LDMOS器件，步驟依次為a)采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程進(jìn)行阱注入工藝時(shí)，利用上述N阱的版圖，進(jìn)行低摻雜，形成的N型LDMOS器件的漂移區(qū)，或利用P阱的版圖，進(jìn)行低摻雜，形成PMOS的漂移區(qū)；采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的STI隔離工藝，定義器件的有源區(qū)，形成LDMOS的體引出區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、溝道區(qū)及漂移區(qū)；b)接下來進(jìn)行溝道區(qū)注入和柵區(qū)形成工藝，LDMOS結(jié)構(gòu)和常規(guī)MOS結(jié)構(gòu)幾乎完全相同，依次為溝道注入和閾值調(diào)整注入，形成柵介質(zhì)層，淀積和刻蝕柵材料，形成柵，低摻雜形成LDD區(qū)，形成側(cè)墻；c)采用標(biāo)準(zhǔn)工藝流程的源漏注入工藝，對LDMOS進(jìn)行源漏區(qū)摻雜；并且，利用NMOS源漏注入，在P型LDMOS的體區(qū)高摻雜定義體引出區(qū)；或利用PMOS源漏注入，在N型LDMOS的體區(qū)高摻雜定義體引出區(qū)；將未被硅化阻止版保護(hù)的區(qū)域硅化，降低電阻；d)采用常規(guī)的MOS的制備工藝完成后續(xù)的LDMOS制備步驟，制得橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管。
2、 如權(quán)利要求l所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在上述漂 移區(qū)內(nèi)引入一STI絕緣介質(zhì)區(qū)，即在版圖設(shè)計(jì)中，將用來形成漂移區(qū)的有源區(qū)域分裂為不 相連的兩部分，這兩部分的間隙將用來引入STI絕緣介質(zhì)區(qū)，通過上述步驟a)中的STI 隔離標(biāo)準(zhǔn)工藝，在LDMOS器件的漂移區(qū)中形成上述STI絕緣介質(zhì)區(qū)。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在 上述漂移區(qū)內(nèi)引入一摻雜類型不同的摻雜注入?yún)^(qū)，即在版圖設(shè)計(jì)中，漂移區(qū)中增加一摻雜 類型不同的摻雜注入版，所述摻雜注入?yún)^(qū)的摻雜濃度要比漂移區(qū)的摻雜濃度高，通過上述 步驟c)中的對LDMOS進(jìn)行源漏區(qū)摻雜，在LDMOS器件的漂移區(qū)中形成上述摻雜注入?yún)^(qū)。
4、 如權(quán)利要求書3所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述 STI絕緣介質(zhì)區(qū)和所述摻雜注入?yún)^(qū)相隔、部分重疊或者慘雜注入?yún)^(qū)覆蓋STI絕緣介質(zhì)區(qū)。
5、 如權(quán)利要求書4所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述 STI絕緣介質(zhì)區(qū)和所述摻雜注入?yún)^(qū)相隔，摻雜注入?yún)^(qū)比STI絕緣介質(zhì)區(qū)更靠近溝道區(qū)。
6、 如權(quán)利要求書1所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述漂 移區(qū)的版圖設(shè)計(jì)長度范圍為10nm至10pm。
7、 如權(quán)利要求書2所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述 漂移區(qū)中STI絕緣介質(zhì)區(qū)的橫向長度范圍為10nm至10(^rn，其與漂移區(qū)的邊界距離為lnm 至l|amc
8、 如權(quán)利要求3所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述漂 移區(qū)中的摻雜注入?yún)^(qū)與漂移區(qū)的邊界距離為lmn至l|mi。
9、 如權(quán)利要求2所述的橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，上述所 述絕緣介質(zhì)區(qū)采用介電常數(shù)低于硅的材料或者由兩種或兩種以上的介電常數(shù)低于硅的材 料組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種橫向雙擴(kuò)散場效應(yīng)晶體管的制備方法，屬于場效應(yīng)晶體管的制備領(lǐng)域，該方法完全采用標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝來制備LDMOS的辦法，僅僅需要通過如下版圖設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)LDMOS，即定義有源區(qū)版以形成LDMOS器件的體引出區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)、溝道區(qū)和漂移區(qū)，并定義柵區(qū)線條版；源區(qū)、柵區(qū)和漏區(qū)采用重?fù)诫s注入版形成；漂移區(qū)位于漏區(qū)和溝道區(qū)之間；體區(qū)引出和源區(qū)一起接地；采用N阱的版圖以形成N型LDMOS的低摻雜漂移區(qū)，或P阱的版圖形成P型LDMOS的低摻雜漂移區(qū)；并采用硅化阻止版防止漂移區(qū)被硅化；源區(qū)、漏區(qū)和柵區(qū)設(shè)計(jì)和常規(guī)的MOS相同。本發(fā)明對于任何標(biāo)準(zhǔn)工藝均有效，最大程度的降低了成本，拓展了標(biāo)準(zhǔn)工藝制備特殊器件的能力。
文檔編號H01L21/336GK101266930SQ20081010387
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月11日
發(fā)明者楊淮洲, 王鵬飛, 韓 肖, 如 黃 申請人:北京大學(xué)