CN103681791B - Nldmos器件及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NLDMOS器件，可集成在BCD工艺中，利用现有的工艺条件，在漏端利用P型漏注入替代传统的N型漏注入，增加空穴电流，使器件的导通电阻较低。本发明还公开了所述NLDMOS器件的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是指一种NLDMOS器件，本发明还涉及了所述NLDMOS器件的制造方法。
背景技术
DMOS（Double Diffusion Metal-oxide-Semiconductor）由于具有耐高压、大电流驱动能力和极低功耗等特点，目前在电源管理电路中被广泛采用。在LDMOS(LaterallyDiffused Metal Oxide Semiconductor)器件中，导通电阻是一个重要的指标。在BCD(Bipolar-CMOS-DMOS)工艺中，DMOS虽然与CMOS集成在同一块芯片中，但由于高耐压和低导通电阻的要求，DMOS在沟道区和漂移区的条件与CMOS现有的工艺条件共享的前提下，其导通电阻较高，往往无法满足开关管应用的要求。因此，为了制作高性能的LDMOS，需要采用各种方法优化器件的导通电阻。通常需要在器件的漂移区增加一道额外的N型注入，使器件有较低的导通电阻，而采用这种方法会增加工艺复杂性和成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种NLDMOS器件，可集成在BCD工艺中，利用现有工艺即可降低NLDMOS器件的导通电阻。
本发明所要解决的另一技术问题是提供所述的NLDMOS器件的制造方法。
为解决上述问题，本发明所提供的一种NLDMOS器件，在P型硅衬底上具有N型埋层，N型埋层之上为N型深阱。
所述NLDMOS器件的多晶硅栅极，位于N型深阱之上的硅表面，且与硅表面之间间隔一层栅氧化层，多晶硅栅极及栅氧化层两端均具有氧化物侧墙。
所述多晶硅栅极一侧的N型深阱中，具有一P型阱，所述P型阱一侧位于栅氧化层下方的N型深阱中，另一侧位于一场氧下，P型阱中具有第一重掺杂P型区及重掺杂N型区，且第一重掺杂P型区与重掺杂N型区之间间隔一场氧区，所述重掺杂N型区位于栅极侧墙下，重掺杂N型区作为LDMOS器件的源区引出。
所示多晶硅栅极的另一侧N型深阱中，一场氧位于该侧栅极侧墙下，其与另一场氧之间具有一N型阱，所述N型阱中，具有第二重掺杂P型区，所述第二重掺杂P型区作为LDMOS器件的漏区引出。
在器件表面具有多个接触孔及引线引出第一重掺杂P型区、重掺杂N型区、第二重掺杂P型区，分别引出P型阱、LDMOS的源极及漏极。
本发明所述的NLDMOS器件的制造方法，包含如下工艺步骤：
第1步，在P型硅衬底上进行N型离子注入形成N型埋层；
第2步，在N型埋层上淀积一层外延层；
第3步，对外延层进行杂质离子注入形成N型深阱；
第4步，有源区光刻，在N型深阱表面刻蚀打开浅槽区域刻蚀场氧沟槽，并填充场氧，刻蚀及研磨后形成场氧区；
第5步，光刻打开阱注入区域，注入形成N型阱及P型阱；
第6步，生长栅氧化层，制作多晶硅栅极；
第7步，淀积二氧化硅，干法刻蚀制作栅极侧墙；
第8步，进行源漏注入，P型阱中注入形成第一重掺杂P型区及重掺杂N型区，N型阱中注入形成第二重掺杂P型区；
第9步，通过接触孔工艺形成接触孔连接，将所述第一重掺杂P型区、重掺杂N型区、第二重掺杂P型区引出形成电极，分别为P型阱引出端、源极及漏极。
进一步地，所述第1步中P型硅衬底的电阻率范围是0.007～0.013Ω·cm。
进一步地，所述第3步中N型深阱的掺杂浓度为1×1012～5×1014cm-3。
进一步地，所述第7步中淀积二氧化硅厚度为
本发明所述的NLDMOS器件，其P型沟道区由CMOS工艺中的P型阱构成，N型漂移区由CMOS中的N型深阱构成，轻掺杂的N型深阱提高了N型阱与P型阱之间的PN结击穿电压，N型漏注入改为P型漏注入，增加了空穴电流，降低了导通电阻，可满足开关器件及模拟器件的使用要求。本发明所述的制造方法，可集成于BCD工艺中，利用现有的平台条件，即可制造出本发明所述的器件。
附图说明
图1是本发明所述制造方法第1步完成图；
图2是本发明所述制造方法第2步完成图；
图3是本发明所述制造方法第3步完成图；
图4是本发明所述制造方法第4步完成图；
图5是本发明所述制造方法第5步完成图；
图6是本发明所述制造方法第6步完成图；
图7是本发明所述制造方法第7步完成图；
图8是本发明所述制造方法第8步完成图；
图9是本发明所述制造方法第9步完成图；
图10是载流子分布示意图；
图11是本发明制造方法工艺流程图。
附图标记说明
101是P型衬底，102是N型埋层，103是N型深阱，104是浅槽隔离结构，105是N型阱，106是P型阱，107是栅氧化层，108是多晶硅栅极，109是侧墙，110是重掺杂N型区，111是第一重掺杂P型区，112是接触孔，113是金属引线，114是外延层，115是第二重掺杂P型区。
具体实施方式
本发明所述的NLDMOS器件，其结构如图9所示，在P型硅衬底101上具有N型埋层102，N型埋层102之上为N型深阱103。
所述NLDMOS器件的多晶硅栅极，位于N型深阱103之上的硅表面，且与硅表面之间间隔一层栅氧化层107，多晶硅栅极108及栅氧化层107两端均具有氧化物侧墙109。
所述多晶硅栅极108一侧的N型深阱103中，具有一P型阱106，所述P型阱106一侧位于栅氧化层107下方的N型深阱103中，另一侧位于一场氧104下，P型阱106中具有第一重掺杂P型区111及重掺杂N型区110，且第一重掺杂P型区111与重掺杂N型区110之间间隔一场氧区104，所述重掺杂N型区110位于栅极侧墙109下，重掺杂N型区110作为LDMOS器件的源区引出。
所示多晶硅栅极的另一侧N型深阱103中，一场氧104位于该侧栅极侧墙109下，其与另一场氧104之间具有一N型阱105，所述N型阱105中，具有第二重掺杂P型区115，所述第二重掺杂P型区115作为LDMOS器件的漏区引出。
在器件表面具有多个接触孔112及引线113引出第一重掺杂P型区111、重掺杂N型区110、第二重掺杂P型区115，分别引出P型阱、LDMOS的源极及漏极。
所述的NLDMOS器件的制造方法，包含如下工艺步骤：
第1步，请参考图1，在电阻率范围是0.007～0.013Ω·cm的P型硅衬底101上进行N型离子注入形成N型埋层102。
第2步，在N型埋层102上淀积一层外延层114，如图2所示。
第3步，对外延层114进行杂质离子注入形成N型深阱103，N型深阱103是为轻掺杂，掺杂浓度为1×1012～5×1014cm-3，完成如图3所示。
第4步，利用有源区光刻，在N型深阱103打开浅槽区域，刻蚀场氧区沟槽；浅槽区填充氧化物，经刻蚀和研磨之后形成场氧区104，如图4所示。
第5步，光刻打开阱注入区域，形成N型阱105及P型阱106。N型阱105作为NLDMOS器件的漂移区，P型阱106作为NLDMOS的沟道区，如图5所示。
第6步，生长栅氧化层107，制作多晶硅栅极108，如图6所示。
第7步，淀积二氧化硅，厚度为干法刻蚀制作栅极侧墙109，如图7所示。
第8步，如图8所示，进行源漏离子注入，在P型阱106中形成重掺杂的N型区110，即源区，及第一重掺杂的P型区111，为P型阱引出。N型阱105中注入形成有第二重掺杂P型区115，即LDMOS的漏区。即用P型注入替换原来的N型注入，提高漏区空穴电流。
第9步，通过接触孔工艺形成接触孔112连接，淀积金属113引出电极。器件制作完成，如图9所示。
本发明所述的NLDMOS，其仿真效果如图10所示。图10显示了传统LDMOS与本发明NLDMOS的载流子分布图，图中，有电子及空穴分布的的浓度曲线，本发明的效果其空穴及电子载流子浓度曲线都要高于传统结构的曲线，尤其是空穴载流子浓度明显提高，由此可显示出本发明导通电流增加，导通电阻降低的特性。
以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种NLDMOS器件，其特征在于：
在P型硅衬底上具有N型埋层，N型埋层之上为N型深阱；
所述NLDMOS器件的多晶硅栅极，位于N型深阱之上的硅表面，且与硅表面之间间隔一层栅氧化层，多晶硅栅极及栅氧化层两端均具有氧化物侧墙；
所述多晶硅栅极一侧的N型深阱中，具有一P型阱，所述P型阱一侧位于栅氧化层下方的N型深阱中，另一侧位于一场氧下，P型阱中具有第一重掺杂P型区及重掺杂N型区，且第一重掺杂P型区与重掺杂N型区之间间隔一场氧区，所述重掺杂N型区位于栅极侧墙下，重掺杂N型区作为LDMOS器件的源区引出；
所述多晶硅栅极的另一侧N型深阱中，一场氧位于该侧栅极侧墙下，其与另一场氧之间具有一N型阱，所述N型阱中，具有第二重掺杂P型区，所述第二重掺杂P型区作为LDMOS器件的漏区引出；
在器件表面具有多个接触孔及引线引出第一重掺杂P型区、重掺杂N型区、第二重掺杂P型区，分别引出P型阱、LDMOS的源极及漏极。
2.如权利要求1所述的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于：包含如下工艺步骤：
第1步，在P型硅衬底上进行N型离子注入形成N型埋层；
第2步，在N型埋层上淀积一层外延层；
第3步，对外延层进行杂质离子注入形成N型深阱；
第4步，有源区光刻，在N型深阱表面刻蚀打开浅槽区域刻蚀场氧沟槽，并填充场氧，刻蚀及研磨后形成场氧区；
第5步，光刻打开阱注入区域，注入形成N型阱及P型阱；
第6步，生长栅氧化层，制作多晶硅栅极；
第7步，淀积二氧化硅，干法刻蚀制作栅极侧墙；
第8步，进行源漏注入，P型阱中注入形成第一重掺杂P型区及重掺杂N型区，N型阱中注入形成第二重掺杂P型区；
第9步，通过接触孔工艺形成接触孔连接，将所述第一重掺杂P型区、重掺杂N型区、第二重掺杂P型区引出形成电极，分别为P型阱引出端、源极及漏极。
3.如权利要求2所述的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于：所述第1步中P型硅衬底的电阻率范围是0.007～0.013Ω•cm。
4.如权利要求2所述的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于：所述第3步中N型深阱的掺杂浓度为1x1012～5x1014cm-3。
5.如权利要求2所述的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于：所述第7步中淀积二氧化硅厚度为2500～3500Å。
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| CN103681791A (zh) | 2014-03-26 |
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