橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，包括步驟：在襯底上形成第一摻雜類型的漂移區(qū)；通過光刻版進(jìn)行光刻，形成注入窗口；通過所述注入窗口注入第二摻雜類型離子形成體區(qū)，及注入第一摻雜類型離子形成源極區(qū)，控制注入角度和注入能量使所述體區(qū)的結(jié)深大于所述源極區(qū)的結(jié)深，寬度大于所述源極區(qū)的寬度；形成柵氧化層；淀積并蝕刻多晶硅，形成柵極。本發(fā)明制成的LDMOS，溝道長度更短，溝道電阻減小的同時，總尺寸更小，使總的Rdson更低，比傳統(tǒng)的LDMOS Rdson可以低10％至30％。LDMOS與低壓MOS能夠共用同一層POLY，工藝更加簡單，節(jié)省一道光刻流程，能夠降低成本。
【專利說明】
橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝，特別是涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管(LDM0SFET)在集成電路中的應(yīng)用越來越廣泛，對于off-BV更高，導(dǎo)通電阻(Rdson)更小的LDMOS的需求越來越迫切。
[0003]通常來說，降低LDMOS Rdson的方法，就是在不斷提高漂移區(qū)濃度的同時，通過各種降低表面電場(RESURF)理論的應(yīng)用，使其能夠完全耗盡，從而獲得低Rdson，并維持很高的off-BV。目前通過此方法已經(jīng)使Rdson與off-BV之間的關(guān)系接近了理論極限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有必要提供一種能夠獲得低導(dǎo)通電阻的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法。
[0005]—種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，包括步驟:在襯底上形成第一摻雜類型的漂移區(qū)；通過光刻版進(jìn)行光刻，形成注入窗口 ；通過所述注入窗口注入第二摻雜類型離子形成體區(qū)，及注入第一摻雜類型離子形成源極區(qū)，控制注入角度和注入能量使所述體區(qū)的結(jié)深大于所述源極區(qū)的結(jié)深，寬度大于所述源極區(qū)的寬度；形成柵氧化層；淀積并蝕刻多晶硅，形成柵極；所述第一摻雜類型和第二摻雜類型的電性相反。
[0006]在其中一個實(shí)施例中，通過所述注入窗口注入第二摻雜類型離子形成體區(qū)，及注入第一摻雜類型離子形成源極區(qū)，控制注入角度和注入能量使所述體區(qū)的結(jié)深大于所述源極區(qū)的結(jié)深，寬度大于所述源極區(qū)的寬度的步驟，是使得第二摻雜類型離子的注入方向與襯底法線間的夾角，大于所述第一摻雜類型離子的注入方向與襯底法線間的夾角，且所述第二摻雜類型離子的注入能量大于所述第一摻雜類型離子的注入能量。
[0007]在其中一個實(shí)施例中，所述第一摻雜類型為N型，所述第二摻雜類型為P型，所述形成柵氧化層的步驟之前還包括熱擴(kuò)散步驟。
[0008]在其中一個實(shí)施例中，所述淀積并蝕刻多晶硅，形成柵極的步驟中，包括形成橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的柵極和低壓金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的柵極。
[0009]在其中一個實(shí)施例中，通過所述光刻版進(jìn)行光刻，形成注入窗口的步驟之前，還包括形成隔離結(jié)構(gòu)的步驟。
[0010]在其中一個實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)或場氧層。
[0011]上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，P型和N型雜質(zhì)注入使用的是同一次光刻后留下的光刻膠作為阻擋層，導(dǎo)電溝道的溝長由兩次注入的能量和角度來決定，與傳統(tǒng)的源極需要再進(jìn)行一次光刻的技術(shù)相比，不受光刻對位偏差的影響，溝長更穩(wěn)定，使Vt (閾值電壓)，Rdson等特性更加穩(wěn)定。其溝道長度更短，溝道電阻減小的同時，總尺寸更小，使總的Rdson更低，比傳統(tǒng)的LDMOS Rdson可以低10%至30%。LDMOS與低壓MOS能夠共用同一層P0LY，工藝更加簡單，節(jié)省一道光刻流程，能夠降低成本。
【附圖說明】
[0012]通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分，且并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0013]圖1是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法的流程圖；
[0014]圖2是一實(shí)施例中步驟S130在注入第二摻雜類型離子時器件的剖面示意圖；
[0015]圖3是一實(shí)施例中步驟S130在注入第一摻雜類型離子時器件的剖面示意圖；
[0016]圖4是一實(shí)施例中步驟S150完成后器件的剖面示意圖；
[0017]圖5是一實(shí)施例中采用橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法制造的NLDMOS的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所描述的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0019]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0020]以N溝道LDMOS為例，一種傳統(tǒng)的縮短溝道長度的方法是在多晶硅(POLY)刻蝕后，利用POLY自對準(zhǔn)注入P型雜質(zhì)離子形成P型體區(qū)(P-body)，然后通過一定的熱過程，使P-body橫擴(kuò)形成溝道區(qū)。由于POLY自對準(zhǔn)注入的區(qū)域就是源極(source)端所在區(qū)域，此方法可以使靠近源極的溝道區(qū)濃度最高，從而在獲得較短的溝道長度的同時，保持較高的穿通電壓。具體的形成過程是:先使用多晶硅刻蝕的光刻版，形成柵極及POLY搭場部分。然后再使用P-body注入的光刻版，形成P-body注入?yún)^(qū)。最后經(jīng)歷較長時間熱過程后形成NLMD0S。這種方法由于采用POLY自對準(zhǔn)注入，受限于POLY厚度，注入能量不可能太高，因此在P-body注入后需要經(jīng)歷較長的熱過程，才能形成所需的溝道區(qū)。這就使得在制備同時集成了 LDMOS和低壓MOSFET的晶圓時，此層POLY只能給LDMOS作為柵極，而不能作為低壓MOS的柵極，因?yàn)榈蛪浩骷腣t注入不適合經(jīng)歷較長的熱過程。此外，P-body經(jīng)歷較長的熱過程，其橫擴(kuò)后的P型雜質(zhì)也會使漂移區(qū)的N型雜質(zhì)濃度降低，Rdson升高。
[0021]對此，本發(fā)明提出了一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，如圖1所示，包括下列步驟:
[0022]S110，在襯底上形成第一摻雜類型的漂移區(qū)。
[0023]本實(shí)施例中以NLDMOS為例進(jìn)行介紹，可以理解的，本方法同樣適用于PLDM0S。對于NLDMOS來說，第一摻雜類型是指N型，第二摻雜類型是指P型。可以采用P型襯底，然后在襯底上形成N阱20作為漂移區(qū)。本實(shí)施例中還需要在襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)40，例如場氧層或淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)，在其他實(shí)施例中，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管也可以為無場氧層或STI的結(jié)構(gòu)。
[0024]S120，通過一光刻版進(jìn)行光刻，形成注入窗口。
[0025]在本實(shí)施例中，是通過P-body注入的光刻版進(jìn)行光刻，形成光刻膠62。P_body的離子注入和源極的N型離子注入都通過這個注入窗口來進(jìn)行。
[0026]S130，通過注入窗口進(jìn)行離子注入，形成體區(qū)和源極區(qū)，體區(qū)的結(jié)深和寬度大于源極區(qū)。
[0027]在本實(shí)施例中，是通過P-body注入的光刻版，分別進(jìn)行大角度(指與法線的夾角的角度，下同)的P型注入和小角度或O度角的N型注入，如圖2和圖3所示。利用P型注入和N型注入的角度及能量差異，分別形成一個區(qū)域更寬更深的P型區(qū)域(作為P型體區(qū)30)，和一個相對更窄、更淺的N型區(qū)域(作為源極52)。其中圖2的箭頭為P型離子的注入方向，圖3的箭頭為N型離子的注入方向。可以理解的，P型注入時應(yīng)包括兩個方向的注入，例如圖2中的左、右兩側(cè)注入。
[0028]通過大角度注入形成體區(qū)、小角度注入形成源極的方法，體區(qū)完全通過注入形成溝道區(qū)，溝道區(qū)的形成不需要經(jīng)歷太多熱推阱過程，甚至可以完全沒有推阱過程，工藝過程更加簡單，而且該P(yáng)OLY可以同時作為低壓MOS的柵極。同時，P-body的P型雜質(zhì)橫擴(kuò)較少，不會導(dǎo)致N型漂移區(qū)濃度降低，因此可以獲得更低的導(dǎo)通電阻。另外，由于P型和N型雜質(zhì)注入使用的是同一次光刻后留下的光刻膠62作為阻擋層，導(dǎo)電溝道的溝長完全由兩次注入的能量和角度來決定，與傳統(tǒng)的源極需要再進(jìn)行一次光刻的技術(shù)相比，不受光刻對位偏差的影響，溝長更穩(wěn)定，使Vt (閾值電壓)，Rdson等特性更加穩(wěn)定。
[0029]在另一個實(shí)施例中，P型和N型雜質(zhì)注入也可以都使用小角度或O度角注入，在注入完成后，只需經(jīng)歷較短的熱過程，利用P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)的擴(kuò)散速度不同的特點(diǎn)，來獲得一個較寬、較深的區(qū)域和一個較淺、較窄的區(qū)域。P型雜質(zhì)(如硼)擴(kuò)散速度一般大于N型雜質(zhì)(如磷、砷、銻等)，因此熱擴(kuò)散后可形成區(qū)域更深更寬的P型區(qū)，以及區(qū)域相對較窄、較淺的N型區(qū)，從而同樣可以在后續(xù)形成的多晶硅下方形成溝長非常穩(wěn)定的P型溝道區(qū)。該方法雖然同樣經(jīng)歷了一定的熱過程，但該熱過程可以放在柵氧生長以及淀積POLY前，因此可以安排在低壓MOS相應(yīng)的離子注入之前，不會對低壓MOS的Vt注入產(chǎn)生任何影響，同樣可以使LDMOS與低壓MOS共用同一層P0LY，工藝更加簡單，節(jié)省一道光刻流程，能夠降低成本。同理，對于PLDMOS的情況，同樣可以在步驟S130中分別注入擴(kuò)散速度較快的N型雜質(zhì)和較慢的P型雜質(zhì)，例如磷和銦，來獲得所需的體區(qū)和源極。
[0030]S140，形成柵氧化層。
[0031]P型體區(qū)30和源極52形成完畢后，采用習(xí)知的工藝形成柵氧化層(圖未示)。
[0032]S150，淀積并蝕刻多晶硅，形成柵極。
[0033]如圖4所示，采用習(xí)知的工藝，光刻形成光刻膠64后，刻蝕形成柵極70 (及搭場部分)。完成后如圖5所示，在圖4的基礎(chǔ)上進(jìn)一步形成源極54、體區(qū)56以及漏極58。
[0034]利用上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法制作的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管，其溝道長度更短，溝道電阻減小的同時，總尺寸更小，使總的Rdson更低。對于工作電壓較低、總尺寸較小的LDMOS尤其有效，比傳統(tǒng)的LDMOS Rdson可以低10%至 30%。
[0035]以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，包括步驟: 在襯底上形成第一摻雜類型的漂移區(qū)； 通過光刻版進(jìn)行光刻，形成注入窗口 ； 通過所述注入窗口注入第二摻雜類型離子形成體區(qū)，及注入第一摻雜類型離子形成源極區(qū)，控制注入角度和注入能量使所述體區(qū)的結(jié)深大于所述源極區(qū)的結(jié)深，寬度大于所述源極區(qū)的寬度； 形成柵氧化層； 淀積并蝕刻多晶硅，形成柵極；所述第一摻雜類型和第二摻雜類型的電性相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，其特征在于，通過所述注入窗口注入第二摻雜類型離子形成體區(qū)，及注入第一摻雜類型離子形成源極區(qū)，控制注入角度和注入能量使所述體區(qū)的結(jié)深大于所述源極區(qū)的結(jié)深，寬度大于所述源極區(qū)的寬度的步驟，是使得第二摻雜類型離子的注入方向與襯底法線間的夾角，大于所述第一摻雜類型離子的注入方向與襯底法線間的夾角，且所述第二摻雜類型離子的注入能量大于所述第一摻雜類型離子的注入能量。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，其特征在于，所述第一摻雜類型為N型，所述第二摻雜類型為P型，所述形成柵氧化層的步驟之前還包括熱擴(kuò)散步驟。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，其特征在于，所述淀積并蝕刻多晶硅，形成柵極的步驟中，包括形成橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的柵極和低壓金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的柵極。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，其特征在于，通過所述光刻版進(jìn)行光刻，形成注入窗口的步驟之前，還包括形成隔離結(jié)構(gòu)的步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的制造方法，其特征在于，所述隔離結(jié)構(gòu)為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)或場氧層。
【文檔編號】H01L21/266GK105990139SQ201510051574
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年1月30日
【發(fā)明人】韓廣濤, 孫貴鵬
【申請人】無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司