CN107887436A - Pldmos结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种PLDMOS结构,其将现有PLDMOS结构中的N型埋层与第P型埋层之间预留空间,使N型埋层与第P型埋层之间具有N型外延层和P型衬底,并且形成N型埋层和没有N型埋层的交替结构。本发明基于BCD350GE薄外延工艺(4.5um)通过对器件下方N型埋层结构的调整进而拉开外围N型埋层和N型埋层之间的空间,从而使得PLDMOS提高耐压40%,本发明能实现器件耐压达到70V以上。本发明的制造工艺与标准工艺完全兼容,不产生额外的光罩,节约生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域,特别是涉及一种PLDMOS结构。本发明还涉及所述PLDMOS结构的制作方法。
背景技术
在高压功率集成电路中常采用高压LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)满足耐高压、实现功率控制等方面的要求,常用于射频功率电路。LDMOS与晶体管相比,在关键的器件特性方面,如增益、线性度、开关性能、散热性能以及减少级数等方面优势很明显。LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比,能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区,不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率,且线性较好。LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数,因此可以防止热耗散的影响。这种温度稳定性允许幅值变化只有0.1dB,而在有相同的输入电平的情况下,双极型晶体管幅值变化从0.5~0.6dB,且通常需要温度补偿电路。
如图1所示,是一种常见的PLDMOS结构,其包括:P型衬底中N型埋层,N埋层两侧的第一P型埋层和第二P型埋层,N型埋层、第一P型埋层和第二P型埋层上方的N型外延层,N型外延层上部第一N阱,第一N阱上部的N+注入区,N+注入区两侧位于第一N阱上部的第一P+注入区和第二P+注入区,第一N阱两侧N型外延层上部第一P型基区和第二P型基区,第一P型埋层上方的第一P阱,第二P型埋层上方的第二P阱,第二N阱位于第一P型基区和第一P阱之间的N型外延层中,第三N阱位于第二P型基区和第二P阱之间的N型外延层中,第一场氧位于第一P阱、第二N阱和N型外延层上方,第一栅氧位于第一P型基区上部,第三P+注入区位于第一场氧和第一栅氧之间的第一P型基区上部,第一多晶硅栅位于第一栅氧、第一P型基区、N型外延层和N阱上方,第二场氧位于第二P阱、第三N阱和N型外延层上方,第二栅氧位于第二P型基区上部,第四P+注入区位于第二栅氧和第二场氧之间的第二P型基区上部,第二多晶硅栅位于第二栅氧、第二P型基区、N型外延层和N阱上方。
上述结构的BV(击穿电压)受限于N型埋层至P型埋层的击穿电压和器件漏端至N型埋层的击穿电压,由于外延较薄且下方N型埋层的存在,使得器件耐压无法提升到70V以上,加长漂移区的长度耐压达到50V以上后基本不再增加;在标准BCD350GE工艺中,这两方面的限制使得器件只能满足40V的PLDMOS应用,无法实现更高的耐压(60V的应用)。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种在标准BCD350GE工艺中能实现70V以上击穿电压的PLDMOS结构。本发明还提供了一种所述PLDMOS结构的制造方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的PLDMOS结构,包括:P型衬底中的N型埋层,N埋层两侧的第一P型埋层和第二P型埋层,N型埋层、第一P型埋层和第二P型埋层上方的N型外延层,N型外延层上部第一N阱,第一N阱上部的N+注入区,N+注入区两侧位于第一N阱上部的第一P+注入区和第二P+注入区,第一N阱两侧N型外延层上部第一P型基区和第二P型基区,第一P型埋层上方的第一P阱,第二P型埋层上方的第二P阱,第二N阱位于第一P型基区和第一P阱之间的N型外延层中,第三N阱位于第二P型基区和第二P阱之间的N型外延层中,第一场氧位于第一P阱、第二N阱和N型外延层上方,第一栅氧位于第一P型基区上部,第三P+注入区位于第一场氧和第一栅氧之间的第一P型基区上部,第一多晶硅栅位于第一栅氧、第一P型基区、N型外延层和N阱上方,第二场氧位于第二P阱、第三N阱和N型外延层上方,第二栅氧位于第二P型基区上部,第四P+注入区位于第二栅氧和第二场氧之间的第二P型基区上部,第二多晶硅栅位于第二栅氧、第二P型基区、N型外延层和N阱上方;其中:N型埋层与第一P型埋层和第二P型埋层之间具有N型外延层和P型衬底。
进一步改进,第一P型埋层和第二P型埋层之间的具有多个N型埋层。
进一步改进,所述由多个N型埋层彼此之间具有N型外延层和P型衬底形成交替排列的结构。
进一步改进,所述由多个N型埋层彼此之间的距离和所述多个N型埋层其自身的宽度相等。
本发明提供上述任意一种PLDMOS结构的制造方法,包括:
1)在P型衬底上通过光刻定义出多个N型埋层区域,进行N型离子的高能注入,通过高温推进形成多个N型埋层;
2)通过光刻定义出P型埋层区域,进行P型离子的注入,通过快速退火形成P型埋层;
3)在P型衬底上生长N型外延层;
4)在N型外延层上光刻定义出P型基区区域,进行P型离子注入,通过高温推进形成P型基区;
5)生长氧化层并淀积氮化硅,由光罩定义有源区,并湿法刻蚀掉氮化硅,生长场氧在漂移区上方形成场氧,然后将氮化硅湿法去除;
6)通过光刻定义出N阱区域,并进行N阱的注入;
7)通过光刻定义出P阱区域,并进行P阱的注入;
8)生长栅氧并淀积多晶硅,光罩定义形成多晶硅栅;
9)离子注入形成P+注入区,作为源区和漏区;
10)将电极引出。
进一步改进,实施步骤1)时注入P型离子为锑。
进一步改进,实施步骤2)时注入P型离子为硼离子。
进一步改进,实施步骤4)时注入P型离子为硼离子。
本发明基于BCD350GE薄外延工艺(4.5um)通过对器件下方N型埋层结构的调整,形成N型埋层和没有N型埋层的交替结构,进而拉开外围N型埋层和N型埋层之间的空间,从而使得PLDMOS提高耐压40%,本发明能实现器件耐压达到70V以上。本发明的制造工艺与标准工艺完全兼容,不产生额外的光罩,节约生产成本。
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是一种现有PLDMOS的结构示意图。
图2是本发明第一实施例的结构示意图。
图3是本发明第二实施例的结构示意图。
附图标记说明
1是P型衬底
2是N型埋层
3是第一P型埋层
4是第二P型埋层
5是N型外延层
6是第一N阱
7是第二N阱
8是第三N阱
9是N+注入区
10是第一P+注入区
11是第二P+注入区
12是第一P型基区
13是第二P型基区
14是第一P阱
15是第二P阱
16是第一场氧
17是第二场氧
18是第三P+注入区
19是第四P+注入区
20是第一栅氧
21是第二栅氧
22是第一多晶硅栅
23是第二多晶硅栅
具体实施方式
如图2所示,本发明一实施例,包括:本发明提供的PLDMOS结构,包括:P型衬底中的N型埋层,N埋层两侧的第一P型埋层和第二P型埋层,N型埋层、第一P型埋层和第二P型埋层上方的N型外延层,N型外延层上部第一N阱,第一N阱上部的N+注入区,N+注入区两侧位于第一N阱上部的第一P+注入区和第二P+注入区,第一N阱两侧N型外延层上部第一P型基区和第二P型基区,第一P型埋层上方的第一P阱,第二P型埋层上方的第二P阱,第二N阱位于第一P型基区和第一P阱之间的N型外延层中,第三N阱位于第二P型基区和第二P阱之间的N型外延层中,第一场氧位于第一P阱、第二N阱和N型外延层上方,第一栅氧位于第一P型基区上部,第三P+注入区位于第一场氧和第一栅氧之间的第一P型基区上部,第一多晶硅栅位于第一栅氧、第一P型基区、N型外延层和N阱上方,第二场氧位于第二P阱、第三N阱和N型外延层上方,第二栅氧位于第二P型基区上部,第四P+注入区位于第二栅氧和第二场氧之间的第二P型基区上部,第二多晶硅栅位于第二栅氧、第二P型基区、N型外延层和N阱上方;其中:N型埋层与第一P型埋层和第二P型埋层之间具有N型外延层和P型衬底。
如图3所示,在上述实施例的基础上进一步改进,第一P型埋层和第二P型埋层之间的具有多个N型埋层。
在图3所示实施例的基础上进一步改进,所述由多个N型埋层彼此之间具有N型外延层和P型衬底形成交替排列的结构。
进一步改进,所述由多个N型埋层彼此之间的距离和所述多个N型埋层其自身的宽度相等。
本发明提供上述任意一种PLDMOS结构的制造方法,包括:
1)在P型衬底上通过光刻定义出多个N型埋层区域,进行N型离子的高能注入,通过高温推进形成多个N型埋层;
2)通过光刻定义出P型埋层区域,进行P型离子的注入,通过快速退火形成P型埋层;
3)在P型衬底上生长N型外延层;
4)在N型外延层上光刻定义出P型基区区域,进行P型离子注入,通过高温推进形成P型基区;
5)生长氧化层并淀积氮化硅,由光罩定义有源区,并湿法刻蚀掉氮化硅,生长场氧在漂移区上方形成场氧,然后将氮化硅湿法去除;
6)通过光刻定义出N阱区域,并进行N阱的注入;
7)通过光刻定义出P阱区域,并进行P阱的注入;
8)生长栅氧并淀积多晶硅,光罩定义形成多晶硅栅;
9)离子注入形成P+注入区,作为源区和漏区;
10)将电极引出。
进一步改进,实施步骤1)时注入P型离子为锑。
进一步改进,实施步骤2)时注入P型离子为硼离子。
进一步改进,实施步骤4)时注入P型离子为硼离子。
以上通过具体实施方式和实施例对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种PLDMOS结构,包括:P型衬底中的N型埋层,N埋层两侧的第一P型埋层和第二P型埋层,N型埋层、第一P型埋层和第二P型埋层上方的N型外延层,N型外延层上部第一N阱,第一N阱上部的N+注入区,N+注入区两侧位于第一N阱上部的第一P+注入区和第二P+注入区,第一N阱两侧N型外延层上部第一P型基区和第二P型基区,第一P型埋层上方的第一P阱,第二P型埋层上方的第二P阱,第二N阱位于第一P型基区和第一P阱之间的N型外延层中,第三N阱位于第二P型基区和第二P阱之间的N型外延层中,第一场氧位于第一P阱、第二N阱和N型外延层上方,第一栅氧位于第一P型基区上部,第三P+注入区位于第一场氧和第一栅氧之间的第一P型基区上部,第一多晶硅栅位于第一栅氧、第一P型基区、N型外延层和N阱上方,第二场氧位于第二P阱、第三N阱和N型外延层上方,第二栅氧位于第二P型基区上部,第四P+注入区位于第二栅氧和第二场氧之间的第二P型基区上部,第二多晶硅栅位于第二栅氧、第二P型基区、N型外延层和N阱上方;其特征在于:N型埋层与第一P型埋层和第二P型埋层之间具有N型外延层和P型衬底。
2.如权利要求1所述的PLDMOS结构,其特征在于:第一P型埋层和第二P型埋层之间的具有多个N型埋层。
3.如权利要求2所述的PLDMOS结构,其特征在于:所述由多个N型埋层彼此之间具有N型外延层和P型衬底形成交替排列的结构。
4.如权利要求2所述的PLDMOS结构,其特征在于:所述由多个N型埋层彼此之间的距离和所述多个N型埋层其自身的宽度相等。
5.如权利要求1所述PLDMOS结构的制造方法,其特征在于,包括:
1)在P型衬底上通过光刻定义出多个N型埋层区域,进行N型离子的高能注入,通过高温推进形成多个N型埋层;
2)通过光刻定义出P型埋层区域,进行P型离子的注入,通过快速退火形成P型埋层;
3)在P型衬底上生长N型外延层;
4)在N型外延层上光刻定义出P型基区区域,进行P型离子注入,通过高温推进形成P型基区;
5)生长氧化层并淀积氮化硅,由光罩定义有源区,并湿法刻蚀掉氮化硅,生长场氧在漂移区上方形成场氧,然后将氮化硅湿法去除;
6)通过光刻定义出N阱区域,通过离子注入形成N阱;
7)通过光刻定义出P阱区域,通过离子注入形成P阱;
8)生长栅氧并淀积多晶硅,光罩定义形成多晶硅栅;
9)离子注入形成P+注入区,作为源区和漏区;
10)将电极引出。
6.如权利要求5所述PLDMOS结构的制造方法,其特征在于:实施步骤1)时注入P型离子为锑。
7.如权利要求5所述PLDMOS结构的制造方法,其特征在于:实施步骤2)时注入P型离子为硼离子。
8.如权利要求5所述PLDMOS结构的制造方法,其特征在于:实施步骤4)时注入P型离子为硼离子。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180406 |
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