高壓n型ldmos器件及工藝方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高壓N型LDMOS器件，在P型襯底中具有分為第一及第二兩段的N型深阱，第一N型深阱中包含有P阱，P阱中具有LDMOS器件的源區(qū)及重摻雜P型區(qū)；第二N型深阱位于場氧之下且包含有LDMOS器件的漏區(qū)；源區(qū)與場氧之間的硅表面具有柵氧化層及覆蓋在柵氧化層之上的多晶硅柵極，靠近漏端的場氧之上還覆蓋漏端多晶硅場板；所述的第一N型深阱及第二N型深阱中還具有P型注入層，且P型注入層在第二N型深阱中分為兩段或者多段，靠近源區(qū)的P型注入層與第一N型深阱中的P型注入層具有相同的雜質(zhì)注入劑量，第二N型深阱中靠近漏區(qū)的P型注入層的雜質(zhì)注入劑量大于靠近源區(qū)的P型注入層。本發(fā)明還公開了所述高壓N型LDMOS器件的工藝方法。
【專利說明】
高壓N型LDMOS器件及工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件，特別是指一種高壓N型LDMOS器件。本發(fā)明還涉及所述高壓N型LDMOS器件的工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002]耐壓500V的LDMOS既具有分立器件高壓大電流特點，又汲取了低壓集成電路高密度智能邏輯控制的優(yōu)點，單芯片實現(xiàn)原來多個芯片才能完成的功能，大大縮小了面積，降低了成本，提高了能效，符合現(xiàn)代電力電子器件小型化，智能化，低能耗的發(fā)展方向。擊穿電壓作為衡量500V器件的關(guān)鍵參數(shù)而顯得尤為重要。普通500V的N型LDMOS器件結(jié)構(gòu)如圖1所示，包含兩段的N型深阱102，其漂移區(qū)的P型注入層105(或者又稱為Ptop層，下同)起到加速漂移區(qū)耗盡的作用，使擊穿電壓增加。
[0003]從圖2所示的仿真的耗盡區(qū)看到，Ptop層靠近源端處并沒有完全耗盡，因為漂移區(qū)耗盡是從P阱與N型深阱形成的PN結(jié)處開始耗盡，漂移區(qū)Ptop層近源端處距離PN結(jié)比漏端處近，因此耗盡需要的濃度比漏端處低。由于現(xiàn)在的結(jié)構(gòu)整個Ptop層濃度相同，在漏端Ptop層完全耗盡的情況下，源端Ptop層并沒有完全耗盡，使得器件的擊穿電壓還存在優(yōu)化的空間。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種高壓N型LDMOS器件，具有較高的擊穿電壓。
[0005]本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題在于提供所述高壓N型LDMOS器件的工藝方法。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明所述的高壓N型LDMOS器件，在P型襯底中具有N型深阱，在剖視角度上，所述N型深阱分為第一 N型深阱及第二 N型深阱兩段，第一 N型深阱中包含有P阱，P阱中具有LDMOS器件的源區(qū)及重摻雜P型區(qū)；第二 N型深阱位于場氧之下且包含有LDMOS器件的漏區(qū)；
[0007]源區(qū)與場氧之間的硅表面具有柵氧化層及覆蓋在柵氧化層之上的多晶硅柵極，靠近漏端的場氧之上還覆蓋漏端多晶硅場板；
[0008]所述的第一 N型深阱及第二 N型深阱中還具有P型注入層，且P型注入層在第二 N型深阱中分為兩段或者多段，靠近源區(qū)的P型注入層與第一 N型深阱中的P型注入層具有相同的雜質(zhì)注入劑量，第二 N型深阱中靠近漏區(qū)的P型注入層的雜質(zhì)注入劑量大于靠近源區(qū)的P型注入層，即越靠近漏區(qū)的P型注入層雜質(zhì)注入劑量越高。
[0009]為解決上述問題，本發(fā)明所述一種高壓N型LDMOS器件的工藝方法，包含如下的工藝步驟:
[0010]步驟I，在P型襯底上離子注入形成N型深阱；
[0011]步驟2，光刻打開場氧區(qū)域，刻蝕場氧區(qū)，生長場氧；
[0012]步驟3，光刻打開阱注入?yún)^(qū)，離子注入形成P阱；
[0013]步驟4，進行兩次或兩次以上的P型注入層注入，越靠近漏端注入劑量越高；
[0014]步驟5，生長柵氧化層，淀積多晶硅并刻蝕形成多晶硅柵極以及漏端多晶硅場板；
[0015]步驟6，進行源區(qū)及漏區(qū)注入，以及P阱中重摻雜P型區(qū)注入；
[0016]步驟7，淀積層間介質(zhì)，刻蝕接觸孔，淀積金屬引出各電極。
[0017]所述步驟I中形成的N型深阱分為兩部分，分別是用于包含源區(qū)及P阱的第一N型深阱和用于形成漏區(qū)漂移區(qū)的第二 N型深阱。
[0018]所述步驟2中場氧形成與第二N型深阱之上。
[0019]所述步驟3中P阱形成于第一N型深阱中，作為N型LDMOS器件的本底區(qū)。
[0020]所述步驟4中進行兩次或兩次以上的P型注入層注入，以形成兩段或多段的P型注入層，注入劑量往漏端方向逐漸提高。
[0021]本發(fā)明所述的高壓N型LDMOS器件，通過將P型注入層分段形成，注入劑量越靠近漏區(qū)逐漸提高，使得器件的靠近源區(qū)的P型注入層也能完全耗盡，增大耗盡區(qū)面積，提高器件的擊穿電壓。本發(fā)明所述的工藝方法簡單易于實施。
【附圖說明】
[0022]圖1是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高壓N型LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高壓N型LDMOS器件的仿真示意圖。
[0024]圖3是本發(fā)明高壓N型LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖4?9是本發(fā)明高壓N型LDMOS器件形成工藝示意圖。
[0026]圖10A、10B是本發(fā)明與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)LDMOS擊穿電壓仿真對比圖。
[0027]圖11是本發(fā)明工藝流程圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]101 — P型襯底，102—N型深阱，103—場氧，104—P阱，105、105a、105b—P型注入層(Ptop層)，106一棚.氧化層，107一多晶娃棚■極(漏端多晶娃場板)，108a一N型重慘雜區(qū)(漏端),108b一N型重摻雜區(qū)(源端),109一P型重摻雜區(qū)，110—層間介質(zhì)，111一金屬。
【具體實施方式】
[0030]本發(fā)明所述的高壓N型LDMOS器件，如圖3所示，在P型襯底101中具有N型深阱102，在剖視角度上，所述N型深阱102分為第一 N型深阱(圖中左側(cè))及第二 N型深阱(圖中右側(cè))兩段，第一N型深阱中包含有P阱104，P阱104中具有LDMOS器件的源區(qū)及重摻雜P型區(qū)；第二 N型深阱位于場氧103之下且包含有LDMOS器件的漏區(qū)108a。
[0031]源區(qū)108b與場氧103之間的硅表面具有柵氧化層106及覆蓋在柵氧化層106之上的多晶硅柵極107，靠近漏端的場氧之上還覆蓋漏端多晶硅場板107(與多晶硅柵極同步刻蝕形成，同一材質(zhì))。
[0032]所述的第一 N型深阱及第二 N型深阱中還具有P型注入層105，且P型注入層在第二 N型深阱中分為兩段或者多段，靠近源區(qū)的P型注入層與第一 N型深阱中的P型注入層具有相同的雜質(zhì)注入劑量，即圖3中第一 N型深阱中的105a與第二 N型深阱中的105a具有相同的雜質(zhì)注入劑量。第二 N型深阱中靠近漏區(qū)的P型注入層105b的雜質(zhì)注入劑量大于靠近源區(qū)的P型注入層105a，即越靠近漏區(qū)的P型注入層雜質(zhì)注入劑量越高。
[0033]為解決上述問題，本發(fā)明所述一種高壓N型LDMOS器件的工藝方法，包含如下的工藝步驟:
[0034]步驟I，在P型襯底上離子注入形成N型深阱。形成的N型深阱102分為左右兩部分，如圖4所示，分別是用于包含源區(qū)及P阱的左側(cè)的第一 N型深阱和用于形成漏區(qū)漂移區(qū)的右側(cè)的第二 N型深阱。
[0035]步驟2，光刻打開場氧區(qū)域，刻蝕場氧區(qū)，在第二N型深阱之上生長場氧103，如圖5所示。
[0036]步驟3，如圖6所示，光刻打開阱注入?yún)^(qū)，在第一N型深阱102中離子注入形成P阱4，作為N型LDMOS器件的本底區(qū)。
[0037]步驟4，進行兩次或兩次以上的P型注入層注入，以形成兩段或多段的P型注入層，如圖7所示，圖中第一N型深阱中P型注入層105a與右側(cè)第二N型深阱中的P型注入層105a為同一劑量注入，右側(cè)P型注入層105b具有更高的注入劑量。注入劑量往漏區(qū)方向逐漸提高。具體進行多少次P型注入層可根據(jù)器件特性需要靈活設(shè)定調(diào)整。對于本實施例采用兩段式P型注入層，105a的注入劑量為IEll?lE14cm—2，105b的注入劑量為2E11?5E14cnf2。
[0038]步驟5，生長柵氧化層106，淀積多晶硅并刻蝕形成多晶硅柵極107以及漏端多晶硅場板，如圖8所示。
[0039]步驟6，如圖9所示，進行源區(qū)108b及漏區(qū)108a注入，以及P阱中重摻雜P型區(qū)109注入，重摻雜P型區(qū)109將P阱引出。
[0040]步驟7，淀積層間介質(zhì)110，刻蝕接觸孔，淀積金屬111并刻蝕形成圖案引出各電極，所述N型LDMOS器件制作完成，如圖3所示。
[0041]對本發(fā)明的高壓LDMOS器件進行擊穿電壓測試，其測試曲線如圖1OA及圖1OB所示，圖1OA為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的LDMOS器件擊穿電壓仿真測試曲線，其擊穿電壓為594V，而圖1OB本發(fā)明結(jié)構(gòu)的LDMOS的擊穿電壓達到了640V，比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提高了8%。
[0042]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種高壓N型LDMOS器件，在P型襯底中具有N型深阱，在剖視角度上，所述N型深阱分為第一N型深阱及第二N型深阱兩段，第一N型深阱中包含有P阱，P阱中具有LDMOS器件的源區(qū)及重摻雜P型區(qū)；第二N型深阱位于場氧之下且包含有LDMOS器件的漏區(qū)； 源區(qū)與場氧之間的硅表面具有柵氧化層及覆蓋在柵氧化層之上的多晶硅柵極，靠近漏端的場氧之上還覆蓋漏端多晶硅場板； 其特征在于:所述的第一 N型深阱及第二 N型深阱中還具有P型注入層，且P型注入層在第二 N型深阱中分為兩段或者多段，靠近源區(qū)的P型注入層與第一 N型深阱中的P型注入層具有相同的雜質(zhì)注入劑量，第二 N型深阱中靠近漏區(qū)的P型注入層的雜質(zhì)注入劑量大于靠近源區(qū)的P型注入層，即越靠近漏區(qū)的P型注入層雜質(zhì)注入劑量越高。2.制造如權(quán)利要求1所述一種高壓N型LDMOS器件的工藝方法，其特征在于:包含如下的工藝步驟: 步驟I，在P型襯底上離子注入形成N型深阱； 步驟2，光刻打開場氧區(qū)域，刻蝕場氧區(qū)，生長場氧； 步驟3，光刻打開阱注入?yún)^(qū)，離子注入形成P阱； 步驟4，進行兩次或兩次以上的P型注入層注入，越靠近漏端注入劑量越高； 步驟5，生長柵氧化層，淀積多晶硅并刻蝕形成多晶硅柵極以及漏端多晶硅場板； 步驟6，進行源區(qū)及漏區(qū)注入，以及P阱中重摻雜P型區(qū)注入； 步驟7，淀積層間介質(zhì)，刻蝕接觸孔，淀積金屬引出各電極。3.如權(quán)利要求2所述的高壓N型LDMOS器件的工藝方法，其特征在于:所述步驟I中形成的N型深阱分為兩部分，分別是用于包含源區(qū)及P阱的第一 N型深阱和用于形成漏區(qū)漂移區(qū)的第二 N型深阱。4.如權(quán)利要求2所述的高壓N型LDMOS器件的工藝方法，其特征在于:所述步驟2中場氧形成與第二 N型深阱之上。5.如權(quán)利要求2所述的高壓N型LDMOS器件的工藝方法，其特征在于:所述步驟3中P阱形成于第一N型深阱中，作為N型LDMOS器件的本底區(qū)。6.如權(quán)利要求2所述的高壓N型LDMOS器件的工藝方法，其特征在于:所述步驟4中進行兩次或兩次以上的P型注入層注入，以形成兩段或多段的P型注入層，注入劑量往漏端方向逐漸提尚。
【文檔編號】H01L29/78GK105957880SQ201610269875
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月27日
【發(fā)明人】段文婷
【申請人】上海華虹宏力半導體制造有限公司