CN103151386A - 横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括：衬底；深阱，位于所述衬底中；第一阱、第二阱以及第三阱，均位于所述深阱中，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱；漏区，位于所述第二阱中；源区，位于所述第一阱中；接触区，位于所述第一阱中；栅极结构，覆盖部分所述第一阱和部分所述第二阱。在本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件，能够减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电，相比无所述第三阱的横向扩散金属氧化物半导体器件的漏电流可以减小2个数量级，又可以缩小横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法。
背景技术
横向扩散金属氧化物半导体(lateral diffusion metal oxide semiconductor，简称LDMOS)晶体管在操作时具有高击穿电压(breakdown voltage)以及低的开启电阻(on-state resistance)，因此，无论是在典型的电源集成电路上，或是在智能型电源集成电路上，横向扩散金属氧化物半导体晶体管都扮演着极为重要的角色。
在目前的半导体制备技术中，往往在一个晶圆上会制备多个横向扩散金属氧化物半导体器件，当施加在所述横向扩散金属氧化物半导体器件上的电压比较大时，所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的衬底会有漏电现象。为了克服所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电，在现有技术中，往往通过增加深阱宽度的方法，从而增加所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的间隔，以避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的衬底会被击穿。然而，由于增加了深阱的宽度，造成整个所述横向扩散金属氧化物半导体器件尺寸过大，无法满足小尺寸的所述横向扩散金属氧化物半导体器件的需要。
因此，如何提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法，能够减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电，又不增加横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸，已成为本领域技术人员需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法，能够减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电，又可以减小横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。
为解决上述技术问题，本发明提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括：
衬底；
深阱，位于所述衬底中；
第一阱、第二阱以及第三阱，均位于所述深阱中，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱；
漏区，位于所述第二阱中；
源区，位于所述第一阱中；
接触区，位于所述第一阱中；以及
栅极结构，覆盖部分所述第一阱和部分所述第二阱；
其中，所述衬底、第一阱、和接触区均为第一导电类型参杂，所述深阱、第二阱、第三阱、漏区和源区均为第二导电类型参杂。可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述第二阱和所述第三阱的掺杂浓度相同。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述第三阱为重掺杂。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括隔离结构，所述隔离结构包括：
第一部分，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上；
第二部分，位于所述漏区和所述源区之间，且覆盖另一部分所述第二阱上。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述隔离结构还包括第三部分，位于所述源区和所述接触区之间，且覆盖部分所述第一阱上。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述隔离结构为浅槽隔离结构。
本发明还提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，所述横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法包括：
提供衬底；
在所述衬底中形成深阱；
在所述深阱中形成第一阱、第二阱以及第三阱，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱；
在所述第二阱中形成漏区，在所述第一阱中形成源区，在所述第一阱中形成接触区；
在部分所述第一阱和部分所述第二阱上形成栅极结构；
其中，所述衬底、第一阱、和接触区均为第一导电类型参杂，所述深阱、第二阱、第三阱、漏区和源区均为第二导电类型参杂。可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中，在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱的步骤包括：
在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱；
同时在所述深阱中形成第一导电类型的第二阱和第三阱。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中，在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱的步骤包括：
在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱；
在所述深阱中形成第二导电类型的第二阱；
在所述深阱中形成第二导电类型的第三阱。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中，在所述第一阱中形成第一导电类型的接触区步骤和在部分所述第一阱和部分所述第二阱上形成栅极结构步骤之间，还包括在所述衬底上制备隔离结构，所述隔离结构包括：
第一部分，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上；
第二部分，位于所述漏区和所述源区之间，且覆盖另一部分所述第二阱上。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中，所述隔离结构还包括第三部分，位于所述源区和所述接触区之间，且覆盖部分所述第一阱上。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中，所述隔离结构为浅槽隔离结构。
与现有技术相比，本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法具有以下优点：
1、本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件包括第二导电类型的第三阱，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱，与现有技术相比，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱，使得电子不容易穿越所述第三阱区域，增加了所述第三阱区域的所述深阱的掺杂浓度，提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，能够减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电；较小尺寸的所述第三阱区域就可以较大地提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，避免增大所述深阱的尺寸来增加所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的间隔，有利于减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。
2、本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件还包括隔离结构，所述隔离结构，所述隔离结构包括：第一部分，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上，可以进一步地提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电；第二部分，位于所述漏区和所述源区之间，且覆盖另一部分所述第二阱上，可以防止所述漏区和所述源区之间的漏电；第三部分，位于所述源区和所述接触区之间，且覆盖部分所述第一阱上，可以防止所述源区和所述接触区之间的漏电。
附图说明
图1为本发明一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的剖面图；
图2为本发明一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的俯视图；
图3为本发明一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法的流程图；
图4a-图4e为本发明一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中各步骤中器件的示意图；
图5为本发明另一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的剖面图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本发明的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件，该横向扩散金属氧化物半导体器件包括：第一导电类型的衬底，第二导电类型的深阱，位于所述衬底中，第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱，均位于所述深阱中，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱，第二导电类型的漏区，位于所述第二阱中，第二导电类型的源区，位于所述第一阱中，第一导电类型的接触区，位于所述第一阱中，栅极结构，覆盖部分所述第一阱和部分所述第二阱，所述第三阱能够减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电，相比无所述第三阱的横向扩散金属氧化物半导体器件的漏电流可以减小2个数量级，又可以减小横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。
进一步，结合上述横向扩散金属氧化物半导体器件，本发明还提供了一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括：
步骤S11，提供第一导电类型的衬底；
步骤S12，在所述衬底中形成第二导电类型的深阱；
步骤S13，在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱；
步骤S14，在所述第二阱中形成第二导电类型的漏区，在所述第一阱中形成第二导电类型的源区，在所述第一阱中形成第一导电类型的接触区；
步骤S15，在部分所述第一阱和部分所述第二阱上形成栅极结构。
以下结合图1和图2具体说明本实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件，其中，图1为本发明一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的剖面图，图2为本发明一实施例的横向扩散金属氧化物半导体器件的俯视图。
如图1所示，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括第一导电类型的衬底100、第二导电类型的深阱101、第一导电类型的第一阱102、第二导电类型的第二阱103以及第二导电类型的第三阱104、第二导电类型的漏区105、第二导电类型的源区106、第一导电类型的接触区107以及栅极结构108。其中，所述第一导电类型可以为P型或N型，当所述第一导电类型为P型时，所述第二导电类型为N型；当所述第一导电类型为N型时，所述第二导电类型为P型。为了方便说明，以下以P型来表示所述第一导电类型，N型来表示所述第二导电类型。
P型衬底100可为硅衬底或其他半导体衬底。如图2所示，N型深阱101位于所述衬底100中，P型第一阱102、N型第二阱103以及N型第三阱104均位于所述深阱101中，所述第三阱104包围所述第一阱102和所述第二阱103，所述第三阱104使得所述第一阱102的电子不容易穿越所述第三阱104流到衬底(没有所述第三阱104时，所述衬底100底部掺杂浓度底，电子容易穿过所述深阱101表面流到所述衬底100)，使得电子不能流出所述横向扩散金属氧化物半导体器件，从而减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电；并且，较小宽度W的所述第三阱104可以显著提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，以避免过大地增大所述深阱101的尺寸来增加所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的间隔，有利于减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。其中，所述第三阱104的宽度W不做具体限制，具体由所述横向扩散金属氧化物半导体器件的要求决定，如果对所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压要求较低，则所述第三阱104的宽度W可以较窄，比如所述第三阱104的宽度W为5um～10um，如果对所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压要求较高，则适当地增加所述第三阱104的宽度W，比如所述第三阱104的宽度W为10um～50um，甚至更宽。
所述第二阱103的掺杂浓度一般在0/cm3至1020/cm3之间，具体不做限制。较佳的，所述第二阱103和所述第三阱104的掺杂浓度相同，则所述第二阱103和所述第三阱104可以同时制备，节约工艺，但所述第二阱103和所述第三阱104的掺杂浓度不限于相同，所述第三阱104还可以为掺杂浓度高于所述第二阱103的重掺杂，重掺杂的所述第三阱104具有更好的隔绝电子的能力，可以使所述第三阱104在更小的宽度W下具有更好的防漏电能力。
N型漏区105位于所述第二阱103中，作为所述横向扩散金属氧化物半导体器件的漏极，N型源区106位于所述第一阱102中，作为所述横向扩散金属氧化物半导体器件的源极，P型接触区107位于所述第一阱102中，用于连接所述横向扩散金属氧化物半导体器件的沟道。栅极结构108覆盖部分所述第一阱102和部分所述第二阱103，一般的，所述栅极结构108由栅极介电层181和栅极182组成。
较佳的，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括隔离结构，所述隔离结构包括：第一部分110a，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上，可以进一步地提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电；第二部分110b，位于所述漏区105和所述源区106之间，且覆盖另一部分所述第二阱103上，可以防止所述漏区105和所述源区106之间的漏电，如图1所示。为了清楚地显示所述第一阱102、第二阱103、第三阱104、漏区105、源区106、接触区107以及栅极结构108的位置关系，在图2中不具示出所述隔离结构。所述隔离结构还包括第三部分110c，位于所述源区106和所述接触区107之间，且覆盖部分所述第一阱102上，可以防止所述源区106和所述接触区107之间的漏电。优选的，所述隔离结构为浅槽隔离结构，所述浅槽隔离的尺寸小，且绝缘性能好，但所述隔离结构并不限于为浅槽隔离结构，如所述隔离结构还可以为局部热氧化。
以下参考图3以及图4a-图4e，具体说明本实施例中所述横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法。
如图3所示，首先，进行步骤S11，提供第一导电类型的衬底100。
然后，进行步骤S12，在所述衬底100中形成第二导电类型的深阱101，如图4a所示。
接着，进行步骤S13，在所述深阱101中形成第一导电类型的第一阱102、第二导电类型的第二阱103以及第二导电类型的第三阱104，如图4b所示。
当所述第二阱103和所述第三阱104的掺杂浓度相同，则所述第二阱103和所述第三阱104可以同时制备，即：可以先在所述深阱101中形成第一导电类型的第一阱102，之后再同时在所述深阱101中形成第一导电类型的第二阱103和第三阱104；也可以先同时在所述深阱101中形成第一导电类型的第二阱103和第三阱104，之后再在所述深阱101中形成第一导电类型的第一阱102。
当所述第三阱104为掺杂浓度高于所述第二阱103的重掺杂，则分别在所述深阱101中形成所述第一阱102、第二阱103以及第三阱104，其中所述第一阱102、第二阱103以及第三阱104形成的顺序不做具体限制。
随后，进行步骤S14，在所述第二阱103中形成第二导电类型的漏区105，在所述第一阱102中形成第二导电类型的源区106，在所述第一阱中形成第一导电类型的接触区107，其中所述漏区105、源区106以及接触区107形成的顺序不做具体限制，如图4c所示。
由于在本实施例中还包括所述隔离结构，所以在步骤S14和步骤S15之间，还包括制备所述隔离结构，如图4d所示。
最后，进行步骤S15，在部分所述第一阱102和部分所述第二阱103上形成栅极结构108，如图4e所示。
本发明并不限于以上实施例，所述横向扩散金属氧化物半导体器件的所述第一阱102、第二阱103、第三阱104、漏区105、源区106、接触区107以及栅极结构108的排列关系由版图设计(design)，不作具体限制，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还可以为如图5所示结构，亦在本发明的思想范围之内。
综上所述，本发明提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件，该横向扩散金属氧化物半导体器件包括：第一导电类型的衬底，第二导电类型的深阱，位于所述衬底中，第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱，均位于所述深阱中，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱，第二导电类型的漏区，位于所述第二阱中，第二导电类型的源区，位于所述第一阱中，第一导电类型的接触区，位于所述第一阱中，栅极结构，覆盖部分所述第一阱和部分所述第二阱，所述第三阱能够减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电，又不增加横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。与现有技术相比，本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件具有以下优点：
1、本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件包括第二导电类型的第三阱，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱，与现有技术相比，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱，使得电子不容易穿越所述第三阱区域，增加了所述第三阱区域的所述深阱的掺杂浓度，提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，能够减小或避免所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电；较小尺寸的所述第三阱区域就可以较大地提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，避免增大所述深阱的尺寸来增加所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的间隔，有利于减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件的尺寸。
2、本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件还包括隔离结构，所述隔离结构，所述隔离结构包括：第一部分，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上，可以进一步地提高所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的击穿电压，减小所述横向扩散金属氧化物半导体器件之间的漏电；第二部分，邻接所述漏区的一侧，且覆盖另一部分所述第二阱上，可以防止所述漏区漏电；第三部分，位于所述漏区和所述源区之间，且覆盖部分所述第二阱上，可以防止所述漏区和所述源区之间的漏电；第四部分，位于所述源区和所述接触区之间，且覆盖部分所述第一阱上，可以防止所述源区和所述接触区之间的漏电。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (14)
1.一种横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，包括：
衬底；
深阱，位于所述衬底中；
第一阱、第二阱以及第三阱，均位于所述深阱中，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱；
漏区，位于所述第二阱中；
源区，位于所述第一阱中；
接触区，位于所述第一阱中；以及
栅极结构，覆盖部分所述第一阱和部分所述第二阱；
其中，所述衬底、第一阱、和接触区均为第一导电类型参杂，所述深阱、第二阱、第三阱、漏区和源区均为第二导电类型参杂。
2.如权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，所述第二阱和所述第三阱的掺杂浓度相同。
3.如权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，所述第三阱为重掺杂。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
5.如权利要求1至3中的任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括隔离结构，所述隔离结构包括：
第一部分，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上；
第二部分，位于所述漏区和所述源区之间，且覆盖另一部分所述第二阱上。
6.如权利要求5所述的横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，所述隔离结构还包括第三部分，位于所述源区和所述接触区之间，且覆盖部分所述第一阱上。
7.如权利要求5或6所述的横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，所述隔离结构为浅槽隔离结构。
8.一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
提供衬底；
在所述衬底中形成深阱；
在所述深阱中形成第一阱、第二阱以及第三阱，所述第三阱包围所述第一阱和所述第二阱；
在所述第二阱中形成漏区，在所述第一阱中形成源区，在所述第一阱中形成接触区；
在部分所述第一阱和部分所述第二阱上形成栅极结构；
其中，所述衬底、第一阱、和接触区均为第一导电类型参杂，所述深阱、第二阱、第三阱、漏区和源区均为第二导电类型参杂。
9.如权利要求8所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱的步骤包括：
在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱；
同时在所述深阱中形成第一导电类型的第二阱和第三阱。
10.如权利要求8所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱、第二导电类型的第二阱以及第二导电类型的第三阱的步骤包括：
在所述深阱中形成第一导电类型的第一阱；
在所述深阱中形成第二导电类型的第二阱；
在所述深阱中形成第二导电类型的第三阱。
11.如权利要求8至10中的任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。
12.如权利要求8至10中的任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，在所述第一阱中形成第一导电类型的接触区步骤和在部分所述第一阱和部分所述第二阱上形成栅极结构步骤之间，还包括在所述衬底上制备隔离结构，所述隔离结构包括：
第一部分，覆盖部分所述第三阱和部分所述第二阱上；
第二部分，位于所述漏区和所述源区之间，且覆盖另一部分所述第二阱上。
13.如权利要求12所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述隔离结构还包括第三部分，位于所述源区和所述接触区之间，且覆盖部分所述第一阱上。
14.如权利要求12或13所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述隔离结构为浅槽隔离结构。
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| CN103346090B (zh) * | 2013-06-28 | 2017-05-10 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法 |
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2013
- 2013-03-27 CN CN 201310103174 patent/CN103151386A/zh active Pending
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