CN104681605B - 功率mos管的结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种功率MOS管的结构，其采用平面的漂移区隔离源、漏，漏或漏和源相对于沟道和漂移区被抬高。本发明还公开了上述结构的功率MOS管的制造方法。本发明的功率MOS管，采用不带场氧隔离的结构，降低了功率MOS管的导通电阻；同时，通过形成沟道及漂移区和漏或漏和源的高度差，使漏或漏和源抬高，提高了功率MOS管的击穿电压，降低了功率MOS管源、漏间的漏电。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，特别是涉及功率MOS管的结构及其制造工艺方法。
背景技术
在功率MOS（金属-氧化物-半导体场效应晶体管）器件中，有两种较为常用的结构：有场氧隔离的功率MOS（见图1）和没有场氧的功率MOS（见图2）。在有场氧隔离的功率MOS结构中，由于在源和漏之间采用场氧隔离，所以器件的击穿电压比较高，且源、漏之间的漏电由于场氧的隔离而较低。但它的缺点是由于场氧的存在，电流路径即沟道和漂移区不在同一平面内，弯曲且较长，故而导通电阻比较大，如图3所示。
而对于没有场氧的功率MOS器件结构（见图2），由于源漏之间没有场氧作为隔离，所以沟道和漂移区都在同一平面上，电流路径也在平面内，故导通电阻较低。但它的缺点是由于没有场氧的隔离，所以源漏之间的击穿电压较低，漏电较大，参见图4所示。
所以综合起来看，场氧对源漏的隔离可以提高击穿电压，降低源漏间的漏电，但其负作用是使电流路径受到阻挡而变长，导致导通电阻较高。如不用场氧隔离，虽然导通电阻较低，但有击穿电压较低，漏电大的缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题之一是提供一种功率MOS管的结构，它可以降低功率MOS器件的导通电阻和源、漏间的漏电，提高器件的击穿电压。
为解决上述技术问题，本发明的功率MOS管的结构，采用平面的漂移区隔离源、漏，漏或漏和源相对于沟道和漂移区被抬高。
本发明要解决的技术问题之二是提供上述结构的功率MOS管的制造方法。
为解决上述技术问题，本发明的功率MOS管的制造方法，步骤包括：
1）硅衬底上生长外延，外延上生长场氧；
2）用掩模板选择性地将用作沟道和漂移区的那部分区域的场氧漂去；
3）生长牺牲氧化层；
4）用掩模板定义出阱区，并进行阱注入；
5）淀积栅氧和多晶硅栅，刻蚀形成栅；
6）在场氧区边上的有源区上形成漏或同时形成源、漏，并进行源、漏注入；
7）经金属工艺形成源、漏和栅金属连线，最终形成功率MOS管。
本发明的功率MOS管，采用不带场氧隔离的结构，降低了功率MOS管的导通电阻；同时，通过形成沟道及漂移区和漏或漏和源的高度差，使漏或漏和源抬高，提高了功率MOS管的击穿电压，降低了功率MOS管源、漏间的漏电。
附图说明
图1是现有的有场氧隔离结构的LDMOS结构示意图。
图2是现有的没有场氧隔离结构的LDMOS结构示意图。
图3是图1的LDMOS的电流路径示意图。
图4是图2的LDMOS的电流路径及等势线示意图。
图5～12是本发明实施例的LDMOS的制作工艺流程示意图。
图13是本发明实施例的LDMOS的电流路径及等势线示意图。图中栅氧未画出。
图14是原LDMOS结构和本发明实施例的LDMOS结构的仿真结果对比图。其中，A图为本发明结构(图12)的电势分布图；B图为原结构（图2）的电势分布图；C图为两种结构的BV曲线。
具体实施方式
为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现结合附图，对本发明详述如下：
本发明实施例的LDMOS（侧向扩散功率MOS管），其结构如图13所示，不采用场氧或STI隔离源漏，而是采用平面的漂移区，但漏相对于沟道被抬高。该种结构的LDMOS的具体制作工艺流程如下：
步骤1，在硅衬底上生长N型外延，再用炉管在N型外延上生长一层厚度为的场氧，如图5所示。
步骤2，以氮化硅为掩模板，选择性地将用作沟道和漂移区的部分的场氧漂去，如图6、7所示，然后生长一层牺牲氧化层，图7中未示出。
步骤3，以光刻胶为掩模板，定义出P阱区，并进行P阱注入，如图8所示。
注入的为硼离子，注入能量1200KeV，注入剂量1e12～2e12个/cm2。
步骤4，清洗后进行栅氧和多晶硅栅淀积，然后用掩模板定义出栅区，进行栅刻蚀。如图9、10所示。
步骤5，用掩模板定义出源、漏区，漏做在场氧区边上的有源区上，这样使漏相对于沟道和漂移区抬高，然后进行源、漏注入(注入As离子，注入能量120KeV，注入剂量2e15～5e15个/cm2)，如图11所示。
步骤6，最后经半导体标准工艺，通过金属工艺形成源、漏和栅金属连线而形成功率MOS管，其结构如图12所示。
在此结构中，采用平面的漂移区，但漏相对于沟道被抬高，使漏的深度大为减小，从而改善了漂移区的电势分布，降低了电场强度，减少了DIBL效应（漏引起的势垒降低效应），从而达到了降低漏端高压下的漏电、提高器件耐压的目的，如图13、14所示。相对于目前的有场氧的LDMOS（图1）和没有场氧的LDMOS（图2），本发明的新结构既避免了带场氧的LDMOS导通电阻低的缺陷，又避免了没有场氧的LDMOS软击穿电压低、漏电大的缺点。
Claims (1)
1.功率MOS管的制作方法，所述MOS管采用平面的漂移区隔离源、漏，漏或漏和源相对于沟道和漂移区被抬高；其特征在于，该MOS管的制作步骤包括：
1)硅衬底上生长外延，外延上生长中间厚、两边薄的场氧；
2)用掩模板选择性地将用作沟道和漂移区的那部分区域的场氧漂去，在外延上形成中间相对于两端凹陷的结构；
3)生长牺牲氧化层；
4)用掩模板在所述凹陷结构的中间凹陷区域内定义出阱区，并进行阱注入；
5)淀积栅氧和多晶硅栅，刻蚀，在所述凹陷区域内形成栅；
6)在漂移区边上的有源区上形成漏，或同时在沟道区和漂移区边上的有源区分别形成源、漏，并进行源、漏注入；
7)经金属工艺形成源、漏和栅金属连线，最终形成功率MOS管。
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