CN103871881B - P型ldmos器件的沟槽及制作方法 - Google Patents

P型ldmos器件的沟槽及制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种P型LDMOS器件的沟槽,在P型LDMOS器件中,需要将源极与衬底进行电性连接,传统采用的多晶硅深沟槽工艺复杂且容易形成漏电,本发明通过在源区形成表面沟道,连接源区及衬底。本发明还公开了所述P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,利用湿法刻蚀打开源区,在源区制作沟槽,同时利用干法刻蚀的各向同性形成光滑的源区沟槽内斜面,再后续制作金属硅化物,改善源区与衬底的电性连接状况,工艺容限高,简单易于实施。

Description

P型LDMOS器件的沟槽及制作方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域,特别是指一种P型LDMOS器件的沟槽,本发明还涉及所述沟槽的制作工艺方法。
背景技术
对电池供电的手提式电子产品的电子元器件,要求具有较小的体积和较低的漏电,另外器件还需要有快的开关速度。P型功率MOSFET,由多个栅极形成阵列以得到大于10安培的输出电流,被广泛用于手提式电子产品的电源管理电路中。大的阵列意味栅极总宽度很大,如何达到好的均匀性以保持低漏电是很大的挑战。同时为得到高开关速度,MOSFET的阈值电压要较低,但低的阈值电压会引起较高漏电流。相比埋沟,表面沟道器件可折中低阈值电压和低漏电。
传统的P型LDMOS器件的剖视结构如图1所示,P阱4位于轻掺杂的N型外延2中,P阱4中具有轻掺杂漏8及漏区9,源区10位于N型沟道区5中。栅氧6及栅极7位于N型沟道区5与P阱4交界处,栅极7上淀积钨硅13。
在P型LDMOS中,要求将源区10和衬底1进行电性连接。目前的方法是通过刻蚀约2.2μm的深沟槽到重掺杂N型硅衬底1,再填充重掺杂多晶硅,作为连接源极10和衬底1的电连接通道,如图1所示。但是在多晶硅深沟槽3的形成中,高掺杂的N型多晶硅的刻蚀比较难控制,传统的工艺中是通过定时间刻蚀和设备的管控来保证N型多晶硅的预留深度,工艺难度很大。过多的刻蚀会导致源漏间的漏电,过少的刻蚀则源漏导通电阻也会受到影响,而这两个参数是该类器件的最重要的两个性能指标。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种P型LDMOS器件的沟槽,提高器件稳定性。
本发明所要解决的另一技术问题在于提供所述P型LDMOS器件的沟槽的制作方法。
为解决上述问题,本发明所述的P型LDMOS器件的沟槽,用于连接P型LDMOS器件的源区及衬底;所述P型LDMOS位于衬底上的外延中,具有相互抵靠接触的轻掺杂漏区及N型沟道区,所述P型LDMOS的源区位于N型沟道区中,漏区位于轻掺杂漏区中,外延表面具有所述P型LDMOS器件的栅氧及多晶硅栅极,多晶硅栅极上覆盖钨硅;所述P型LDMOS器件的沟槽,位于源区中,整个沟槽呈由上端部和下端部形成的漏斗型,其下端部底部接触衬底,沟槽位于源区中的上端部宽度大于下端部,沟槽下端部向上宽度是逐渐增大形成斜坡,沟槽下端部内填充重掺杂的N型多晶硅,上端部内填充金属硅化物。
为解决上述问题,本发明提供所述P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,包含如下工艺步骤:
第1步,在重掺杂的N型硅衬底上淀积轻掺杂N型外延,外延表面生长一层栅氧化层,淀积一层多晶硅并重掺杂离子注入,淀积一层钨硅,刻蚀钨硅及多晶硅形成栅极;
第2步,光刻胶定义N型沟道区,进行N型沟道注入;
第3步,整个器件表面进行P型注入,形成轻掺杂漏区,并快速热退火激活;
第4步,淀积一层氧化硅并回刻制作栅极侧墙,再淀积一层氧化硅阻挡层;
第5步,光刻胶定义源区及漏区,进行P型注入形成源区及漏区,并快速热退火;
第6步,器件表面淀积介质层并进行化学机械研磨,利用光刻胶定义沟槽区,刻蚀介质层至硅表面;
第7步,去除光刻胶,以介质层作为硬掩膜进一步向下刻蚀沟槽,使沟槽穿通外延层,底部位于硅衬底中;
第8步,沟槽内填充重掺杂的N型多晶硅,并对多晶硅进行回刻;
第9步,湿法刻蚀沟槽上端部介质层及源区,扩大沟槽开口,并用干法刻蚀进行倒角,使沟槽内壁形成斜坡;
第10步,沟槽内淀积钛,快速热处理形成硅化钛,去除钛,沟槽制作完成。
进一步地,所述第1步中,淀积的N型外延掺杂浓度为1014~1016CM-3,外延厚度决定器件的击穿电压,每提高10~12伏厚度增加1微米;多晶硅淀积厚度为1800~2200埃,淀积的钨硅厚度与多晶硅相同。
进一步地,所述第2步中,N型沟道的注入能量低于栅极区的穿透深度,是分3次不同角度的离子注入形成,注入能量为80~200KeV,剂量为1012~1014CM-2,再进行快速热退火形成LDMOS的N型沟道,沟道长度由注入能量和剂量决定。
进一步地,所述第3步中,轻掺杂漏区的注入浓度远小于第2步中N型沟道浓度,注入剂量为2x1012~3x1012CM-2
进一步地,所述第4步中,先淀积的用于制作侧墙的氧化硅厚度为500~1000埃,再淀积的氧化硅阻挡层厚度为300~500埃。
进一步地,所述第5步中,源区及漏区的注入剂量为1015CM-2以上。
进一步地,所述第6步中,淀积介质层厚度为9000~11000埃,化学机械研磨至6500~7500埃。
进一步地,所述第8步中,回刻多晶硅至沟槽内的多晶硅距硅表面300~1000埃。
进一步地,所述第9步中,湿法刻蚀沟槽上部介质层及源区扩大沟槽开口,沟槽内壁单边刻蚀量为1350~1650埃。
本发明所述的P型LDMOS器件的沟槽及制作方法,重掺杂的多晶硅沟槽直接穿通源区及其下方的外延,深入衬底,且沟槽上端具有扩大的开口淀积硅化钛,保证了源区与衬底具有较好的电性连接。制作方法上调整了沟道注入、长时间高温推进、多晶硅硼离子P型掺杂的工艺次序,可防止短沟道效应和硼穿透栅氧这两个失效机理的发生,从而获得器件的高性能。
附图说明
图1是传统P型LDMOS器件结构示意图;
图2~11是本发明工艺步骤示意图;
图12是本发明工艺步骤流程图。
附图标记说明
1是衬底,2是外延,3是多晶硅沟槽,4是P阱,5是N型沟道,6是栅氧化层,7是多晶硅栅极,8是轻掺杂漏区,9是漏区,10是源区,11是栅极侧墙,12是金属硅化物,13是钨硅,14是光刻胶,15是氧化硅阻挡层,16是介质层,17是沟槽,18是多晶硅,h是高度,d是单边刻蚀量。
具体实施方式
本发明所述的P型LDMOS器件的沟槽,其结构如图11所示,所述P型LDMOS位于衬底1上的外延2中,具有相互抵靠接触的轻掺杂漏区8及N型沟道区5,所述P型LDMOS的源区10位于N型沟道区5中,漏区9位于轻掺杂漏区8中,外延2表面具有所述P型LDMOS器件的栅氧6及多晶硅栅极7,多晶硅栅极7上覆盖钨硅13;所述P型LDMOS器件的沟槽17,位于源区10中,分为上下两端部,其下端部底部深及衬底1,沟槽17位于源区10中的上端部宽度大于下端,且下端部向上沟槽17宽度是逐渐增大形成斜坡,呈漏斗型,沟槽17下端部内填充重掺杂的N型多晶硅18,上端部内填充金属硅化物12。
本发明所述的一种P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,现列举一实施例说明如下:
包含如下工艺步骤:
第1步,如图2所示,在重掺杂的N型硅衬底1上淀积轻掺杂N型外延2,外延2掺杂浓度为1014~1016CM-3,外延2厚度决定器件的击穿电压,一般每提高10~12伏外延2厚度增加1微米;外延2表面生长一层栅氧化层6,淀积一层多晶硅7并进行重掺杂离子注入,淀积一层钨硅13,多晶硅7淀积厚度为2000埃,淀积的钨硅13厚度与多晶硅7相同,用于形成低阻。刻蚀钨硅13及多晶硅7形成栅极。
第2步,如图3所示,光刻胶14盖住漏端及部分栅极,进行N型沟道5注入,N型沟道5的注入能量低于栅极区的穿透深度,是分3次不同角度的离子注入形成,注入能量分别为80KeV、120KeV以及200KeV,剂量为1012~1014CM-2,再进行快速热退火形成LDMOS的N型沟道5,沟道5长度由注入能量和剂量决定。
第3步,如图4所示,整个器件表面进行P型注入,形成轻掺杂漏区8,轻掺杂漏区8的注入浓度远小于第2步中N型沟道5的浓度,注入剂量为1012CM-2,并快速热退火激活。
第4步,如图5所示,淀积一层氧化硅6,厚度在500~1000埃之间,回刻氧化硅6,形成侧墙11,再淀积400埃的氧化硅15形成源漏注入的阻挡层。
第5步,如图6所示,光刻胶定义源区及漏区,湿法去除源区及漏区氧化硅,进行P型注入形成源区10及漏区9,源区10及漏区9的注入剂量为1015CM-2以上,并快速热退火。
第6步,如图7所示,淀积一层厚度为10000埃的介质层16并通过化学机械研磨,研磨至厚度为7000埃,利用光刻胶14定义沟槽区,刻蚀沟槽区介质层16至硅表面。
第7步,去除光刻胶14,利用7000埃的介质层16作为刻蚀的硬掩膜,进一步刻蚀沟槽,使沟槽17穿通外延层2底部位于硅衬底1中,如图8所示。
第8步,如图9所示,沟槽17内填充重掺杂的N型多晶硅18,并对多晶硅18进行回刻;回刻多晶硅18至沟槽17内的多晶硅18距硅表面h为300~1000埃。
第9步,如图10所示,湿法刻蚀沟槽17上端部介质层16及源区10的硅,扩大沟槽17的上端部开口,形成漏斗型。单边刻蚀量d为1500埃,并用干法进行倒角刻蚀,如图10中虚线圆圈处,使沟槽17内壁形成斜坡。
第10步,沟槽17内淀积钛,快速热处理形成硅化钛12,去除钛,沟槽制作完成。沟槽17内下端部填充重掺杂的N型多晶硅18,上端部填充硅化钛12,形成良好的电接触,保证了源区10与衬底1之间良好的电性连接。
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 (9)

1.一种P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:包含如下工艺步骤:
第1步,在重掺杂的N型硅衬底上淀积轻掺杂N型外延,外延表面生长一层栅氧化层,淀积一层多晶硅并重掺杂离子注入,淀积一层钨硅,刻蚀钨硅及多晶硅形成栅极;
第2步,光刻胶定义N型沟道区,进行N型沟道注入;
第3步,整个器件表面进行P型注入,形成轻掺杂漏区,并快速热退火激活;
第4步,淀积一层氧化硅并回刻制作栅极侧墙,再淀积一层氧化硅阻挡层;
第5步,光刻胶定义源区及漏区,进行P型注入形成源区及漏区,并快速热退火;
第6步,器件表面淀积介质层并进行化学机械研磨,利用光刻胶定义沟槽区,刻蚀介质层至硅表面;
第7步,去除光刻胶,以介质层作为硬掩膜进一步向下刻蚀沟槽,使沟槽穿通外延层,底部位于硅衬底中;
第8步,沟槽内填充重掺杂的N型多晶硅,并对多晶硅进行回刻;
第9步,湿法刻蚀沟槽上端部介质层及源区,扩大沟槽开口,并用干法刻蚀进行倒角,使沟槽内壁形成斜坡;
第10步,沟槽内淀积钛,快速热处理形成硅化钛,去除钛,沟槽制作完成。
2.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第1步中,淀积的N型外延掺杂浓度为1014~1016CM-3,外延厚度决定器件的击穿电压,每提高10~12伏厚度增加1微米;多晶硅淀积厚度为1800~2200埃,淀积的钨硅厚度与多晶硅相同。
3.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第2步中,N型沟道的注入能量低于栅极区的穿透深度,是分3次不同角度的离子注入形成,注入能量为80~200KeV,剂量为1012~1014CM-2,再进行快速热退火形成LDMOS的N型沟道,沟道长度由注入能量和剂量决定。
4.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第3步中,轻掺杂漏区的注入浓度远小于第2步中N型沟道浓度,注入剂量为2x1012~3x1012 CM-2
5.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第4步中,先淀积的用于制作侧墙的氧化硅厚度为500~1000埃,再淀积的氧化硅阻挡层厚度为300~500埃。
6.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第5步中,源区及漏区的注入剂量为1015CM-2以上。
7.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第6步中,淀积介质层厚度为9000~11000埃,化学机械研磨至6500~7500埃。
8.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第8步中,回刻多晶硅至沟槽内的多晶硅比硅表面低300~1000埃。
9.如权利要求1所述的P型LDMOS器件的沟槽的制作方法,其特征在于:所述第9步中,湿法刻蚀沟槽上部介质层及源区扩大沟槽开口,沟槽内壁单边刻蚀量为1350~1650埃。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104465772A (zh) * 2014-11-10 2015-03-25 上海华虹宏力半导体制造有限公司 高效率射频ldmos器件及其制造方法
CN109449083B (zh) * 2018-10-24 2021-07-02 武汉新芯集成电路制造有限公司 缓变结、高压器件和半导体器件及其制造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869875A (en) * 1997-06-10 1999-02-09 Spectrian Lateral diffused MOS transistor with trench source contact
US6222233B1 (en) * 1999-10-04 2001-04-24 Xemod, Inc. Lateral RF MOS device with improved drain structure
CN101238585A (zh) * 2005-08-10 2008-08-06 Nxp股份有限公司 Ldmos晶体管
CN102169880A (zh) * 2009-12-30 2011-08-31 英特赛尔美国股份有限公司 具有肖特基器件的电压转换器及包括其的系统

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7061057B2 (en) * 2004-06-16 2006-06-13 Cree Microwave, Llc Laterally diffused MOS transistor having N+ source contact to N-doped substrate
JP5042492B2 (ja) * 2005-12-19 2012-10-03 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5869875A (en) * 1997-06-10 1999-02-09 Spectrian Lateral diffused MOS transistor with trench source contact
US6222233B1 (en) * 1999-10-04 2001-04-24 Xemod, Inc. Lateral RF MOS device with improved drain structure
CN101238585A (zh) * 2005-08-10 2008-08-06 Nxp股份有限公司 Ldmos晶体管
CN102169880A (zh) * 2009-12-30 2011-08-31 英特赛尔美国股份有限公司 具有肖特基器件的电压转换器及包括其的系统

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