CN102479815A - 高压非对称晶体管结构及其制备方法 - Google Patents

高压非对称晶体管结构及其制备方法 Download PDF

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苗彬彬
熊涛
金峰
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Abstract

本发明公开了一种降低工艺成本的新型的厚栅氧高压非对称晶体管结构，为将高压非对称晶体管源级的注入拉离栅极，并增加一次高压漂移区的注入。本发明的结构采用了在源极下方设置一个高压漂移区替代轻掺杂区的设计，使源极的串联电阻增加，降低在开态下源极被烧坏的现象。本发明还公开了一种高压非对称晶体管的制备方法。

Description

高压非对称晶体管结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高压非对称晶体管结构。本发明还涉及一种高压非对称晶体管的制备方法。 
背景技术
现有的厚栅氧高压非对称晶体管，其结构一般为(见图1)：在栅极下方两侧的硅片中：一侧设有一高压漏极漂移区，在高压漂移区内设有浅槽隔离区和漏区；另一侧设有源区和部分位于栅极下方的轻掺杂区(即为LDD区)。轻掺杂区和源区的深度基本相同。而高压漏极漂移区的注入深度要深与漏区，但杂质的掺杂浓度要低于漏区和轻掺杂区，其中轻掺杂区中杂质的掺杂浓度要低于源漏区。上述的掺杂区多为通过离子注入工艺来实现。这种结构的厚栅氧非对称性晶体管，在开态下源级电阻(即从源区到栅极电阻)较小，容易造成晶体管被烧坏的现象。 
在上述结构的厚栅氧高压非对称晶体管的制备工艺中，由于栅极下氧化层厚度较厚(可达到950埃)，与一般晶体管中栅氧较薄的制备流程稍有差异，为：在制备厚栅氧之间，将高压栅极处氧化层区域打开，而将其他区域覆盖住；然后热氧化法(通过炉管生长)，使暴露区域的硅氧化形成栅极氧化层；接着进行栅极多晶硅的淀积(为整个面的淀积)，之后刻蚀多晶硅层形成栅极，因为制备中有对准的要求，刻蚀形成后的栅极都会小于栅极氧化层，以确保栅极下方都有栅氧存在；由于栅氧层较厚以致注入离子无法直接将厚栅氧层穿透，从而在之后进行轻掺杂注入时，需要先将栅极下方多余的氧化层去除。在此过程中需要用到光刻工艺和刻蚀工艺，光刻中需要使用刻蚀掩模版；接 着进行LDD注入、源极注入等其他常规流程。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高压非对称晶体管结构，其能降低工艺成本，减小晶体管在开态下源极被烧坏的现象。 
为解决上述技术问题，本发明的高压非对称晶体管结构，为所述高压非对称晶体管的源区和漏区分别位于栅极两侧的高压漂移区内，且所述源区和栅极之间的距离拉大至能保证所述高压非对称晶体管的饱和电流达到要求为止，所述高压漂移区中掺杂离子的注入剂量为：1×1012～1×1013个原子每平方厘米。 
本发明还公开了一种高压非对称晶体管结构的制备方法，为：包括在所述高压非对称晶体管中栅极两侧的硅片中均进行离子注入形成高压漂移区的步骤，所述高压漂移区的掺杂离子浓度为：1×1012～1×1013个原子每平方厘米；还包括在栅极形成之后直接进行栅极侧墙的制备步骤，之后为进行离子注入分别在高压漂移区内形成源区和漏区的步骤，其中将源区拉离栅极至能保证所述高压非对称晶体管的饱和电流达到要求为止。 
本发明的高压非对称晶体管结构中，采用了在源极下方设置一个高压漂移区的设计，替代轻掺杂区，使源极的串联电阻增加，降低在开态下源极被烧坏的现象。本发明的高压非对称晶体管结构的制备方法中，高压漂移区为在栅氧生成之前进行的，故省去了栅极形成后多余栅极氧化层去除过程，其中节省了一块光刻掩模版，因光刻掩膜版的成本很高，故降低了工艺的成本。 
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明： 
图1为原有高压非对称晶体管的剖面示意图； 
图2为本发明的高压非对称晶体管的剖面示意图。 
具体实施方式
本发明的高压非对称晶体管结构，为在高压非对称晶体管中栅极下方两侧的衬底(P型硅片)中均设有一高压漂移区(见图2)，而取消了原来源区和栅极之间的LDD区，源区和漏区分别位于栅极两侧的高压漂移区内，且所述源区和栅极之间的距离拉大至能保证所述高压非对称晶体管的饱和电流达到要求为止(具体的数值可通过有限次试验得出)，高压漂移区中掺杂离子的注入剂量为：1×1012～1×1013个原子每平方厘米。高压漂移区的掺杂离子类型与源区和漏区的掺杂离子类型相同。源区与衬底有源区直接相连。上述设置将源区拉离了栅极，源区和高压漂移区同时形成晶体管的源极。源极和漏极的两个高压漂移区之间的距离与多晶硅的交汇区即为沟道区。由于高压漂移区的浓度大大低于源区和轻掺杂注入区(离子注入剂量约为2×1013个原子每平方厘米)，当高压非对称管处于开态时，增大了源极电阻，故极大的降低了高压非对称晶体管源极被烧坏的可能性，使得高压非对称晶体管的性能得到了改善。 
本发明的高压非对称晶体管结构的制备方法，包括在高压非对称晶体管中栅极两侧的硅片中均进行离子注入形成高压漂移区的步骤；还包括在栅极形成之后直接进行栅极侧墙的制备步骤，之后为进行离子注入在所述高压漂移区内形成源区和漏区的步骤，其中将源区拉离栅极至能保证所述高压非对称晶体管的饱和电流达到要求为止。即在原来形成漏区的高压漂移区的步骤中，同时在栅极另一侧也形成高压漂移区。两个高压漂移区的制作工艺完全一致，所注入的离子浓度也与原来的漏区高压漂移区一致。因为用高压漂移区替代原来的源区的LDD区，故在栅极形成之后，不需要先将没被栅极覆盖的 栅极氧化层去除，之后进行LDD注入工艺，可直接进行常规流程中轻掺杂区形成后的工艺，如栅极侧墙的形成，之后为常规流程。还包括在高压漂移区中形成源区的步骤，源区和衬底有源区直接相连。 
由于上述制备流程中源极的高压漂移区的注入的步骤在形成厚栅氧的工艺之前，且有了该漂移区，就实现了器件沟道与高掺杂源极的连通，从而达到省去厚栅氧刻蚀的步骤(省略了一块光刻掩模版)，降低成本。 

Claims (6)

1.一种高压非对称晶体管结构，其特征在于：在栅极下方两侧的衬底中均设有一高压漂移区，所述高压非对称晶体管的源区和漏区分别位于栅极两侧的高压漂移区内，且所述源区和栅极之间的距离拉大至能保证所述高压非对称晶体管的饱和电流达到要求为止，所述高压漂移区中掺杂离子的注入剂量为：1×1012～1×1013个原子每平方厘米。
2.按照权利要求1所述的高压非对称晶体管结构，其特征在于：所述高压漂移区的掺杂离子类型与所述源区和漏区的掺杂离子类型相同。
3.按照权利要求1或2所述的高压非对称晶体管结构，其特征在于：所述源区与衬底有源区直接相连。
4.按照权利要求1所述的高压非对称晶体管结构，其特征在于：所述衬底为P型硅片。
5.一种高压非对称晶体管结构的制备方法，其特征在于：包括在所述高压非对称晶体管中栅极两侧的硅片中均进行离子注入形成高压漂移区的步骤，所述高压漂移区中掺杂离子的注入剂量为：1×1012～1×1013个原子每平方厘米；还包括在栅极形成之后直接进行栅极侧墙的制备步骤，之后为分别在所述高压漂移区内形成源区和漏区的步骤，其中将源区拉离栅极至能保证所述高压非对称晶体管的饱和电流达到要求为止。
6.按照权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述高压漂移区中所注入的离子类型与所述源区和漏区中所注入的离子类型相同。
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