CN116504840A - 横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 - Google Patents
横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116504840A CN116504840A CN202310745856.0A CN202310745856A CN116504840A CN 116504840 A CN116504840 A CN 116504840A CN 202310745856 A CN202310745856 A CN 202310745856A CN 116504840 A CN116504840 A CN 116504840A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- field plate
- field
- material layer
- layer
- field oxide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 38
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 title claims abstract description 36
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 104
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 66
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 33
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 9
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 abstract description 23
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 164
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 12
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 8
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 8
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 7
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- -1 phosphorus ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 229910001439 antimony ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910001449 indium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/7801—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/7816—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/402—Field plates
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/66674—DMOS transistors, i.e. MISFETs with a channel accommodating body or base region adjoining a drain drift region
- H01L29/66681—Lateral DMOS transistors, i.e. LDMOS transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
本发明提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法，栅极形成于沟道区上，场板形成于漂移区上，场氧化层形成于栅极与场板之间并延伸至场板与漂移区之间以使场板与栅极相互隔离；即场板与栅极之间通过场氧化层进行间隔，也就是说，场板与栅极之间的距离为场氧化层的厚度，场板与栅极之间不需要设置开口，如此，可以在不依赖于光刻机的精度的前提下，减小场板与栅极之间的距离，增加器件的密度，从而降低器件的特征导通电阻。
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 (Laterally Diffused Metal Oxidesemiconductor，LDMOS)器件主要应用于功率集成电路。图1是现有技术的横向扩散金属氧化物半导体器件的结构剖面示意图。如图1所示，横向扩散金属氧化物半导体器件包括衬底10、位于衬底10上的场氧化层12、位于场氧化层12一侧的栅极11以及位于场氧化层12上的场板13，场板13与栅极11之间需要间隔一定的距离以减少寄生电容，场板13与栅极11之间通过开口14进行间隔。场板13与栅极11之间的开口14通过光刻和刻蚀工艺形成，光刻工艺通过光刻机完成，然而由于光刻机的精度问题，开口14的宽度即场板13与栅极11之间的距离越小，需要的光刻机的精度越高，成本也越高，即开口14的宽度依赖于光刻机的精度，普通的光刻机难以精准的定义出宽度极小的开口14，因此导致场板13与栅极11之间的距离较大，导致器件的密度减小，并导致器件的特征导通电阻增加。
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，以增加器件的密度，降低器件的特征导通电阻。
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，包括：衬底，所述衬底中形成有相邻的沟道区和漂移区；栅极，形成于所述沟道区上；场板，形成于所述漂移区上；场氧化层，形成于所述栅极与所述场板之间并延伸至所述场板与所述漂移区之间以使所述场板与所述栅极相互隔离。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述场氧化层的材质包括氧化硅。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述场板和所述栅极的材质均包括多晶硅。
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：侧墙，所述侧墙覆盖所述栅极远离所述场氧化层的侧壁及所述场板远离所述场氧化层的侧壁；源区，所述源区形成于所述沟道区中；漏区，所述漏区形成于所述漂移区中；介质层，所述介质层覆盖所述衬底、所述场板、所述场氧化层、所述侧墙及所述栅极的顶表面；多个导电插塞，所述多个导电插塞形成于所述介质层中，用于将所述源区、所述漏区、所述栅极及所述场板接出。
可选的，在所述的横向扩散金属氧化物半导体器件中，所述场氧化层的厚度为100埃~20000埃。
基于同一发明构思，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，包括：提供衬底，所述衬底中形成有相邻的沟道区和漂移区；形成栅极，所述栅极形成于所述沟道区上；依次形成场板和场氧化层，所述场板形成于所述漂移区上，所述场氧化层形成于所述栅极与所述场板之间并延伸至所述场板与所述漂移区之间以使所述场板与所述栅极相互隔离。
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，所述场氧化层的材质为氧化硅，所述场氧化层采用炉管工艺形成。
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，依次形成所述场板和场氧化层的方法包括：形成场氧化材料层，所述场氧化材料层覆盖所述栅极并延伸覆盖暴露的所述漂移区及所述沟道区；形成场板材料层，所述场板材料层覆盖所述场氧化材料层，且所述栅极上的所述场板材料层的顶表面高于所述漂移区和所述沟道区上的场板材料层的顶表面；对所述场板材料层进行平坦化工艺，以去除所述栅极上的所述场板材料层，并保留所述漂移区和所述沟道区上的所述场板材料层；对剩余的所述场板材料层进行刻蚀，以形成所述场板，所述场板覆盖所述栅极靠近所述漂移区的侧壁的所述场氧化材料层及部分所述漂移区上的所述场氧化材料层；以及，刻蚀所述场氧化材料层，以去除所述场氧化材料层中位于所述栅极顶表面和所述漂移区上未被所述场板覆盖的部分，以及去除所述沟道区上的所述场氧化材料层，并保留所述场氧化材料层中位于所述栅极与所述场板之间的部分以及位于所述场板与所述漂移区之间的部分以构成所述场氧化层。
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，所述场板材料层和所述栅极的材质均包括多晶硅，所述场板材料层和所述栅极均采用炉管工艺形成。
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，在刻蚀所述场氧化材料层之后，还包括：形成侧墙，所述侧墙覆盖所述栅极远离所述场氧化层的侧壁及所述场板远离所述场氧化层的侧壁；以所述侧墙为掩膜，对所述沟道区进行离子注入以形成源区，并对所述漂移区进行离子注入以形成漏区；在所述衬底上形成介质层，所述介质层覆盖所述衬底、所述场板、所述场氧化层、所述侧墙及所述栅极的顶表面；以及，在所述介质层中形成多个导电插塞，以将所述源区、所述漏区、所述场板及所述栅极接出。
在本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法中，栅极形成于沟道区上，场板形成于漂移区上，场氧化层形成于栅极与场板之间并延伸至场板与漂移区之间以使场板与栅极相互隔离；即场板与栅极之间通过场氧化层进行间隔，也就是说，场板与栅极之间的距离为场氧化层的厚度，场板与栅极之间不需要设置开口，如此，可以在不依赖于光刻机的精度的前提下，减小场板与栅极之间的距离，增加器件的密度，从而降低器件的特征导通电阻。
附图说明
图1是现有技术的横向扩散金属氧化物半导体器件的结构剖面示意图。
图2是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的结构剖面示意图。
图3是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法的流程示意图。
图4是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成栅极的步骤中的结构剖面示意图。
图5是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场氧化材料层的步骤中的结构剖面示意图。
图6是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场板材料层的步骤中的结构剖面示意图。
图7是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中对场板材料层执行平坦化工艺的步骤中形成的结构剖面示意图。
图8是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场板的步骤中形成的结构剖面示意图。
图9是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场氧化层的步骤中的结构剖面示意图。
图10是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成侧墙的步骤中的结构剖面示意图。
图11是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成源区和漏区的步骤中的结构剖面示意图。
其中，附图标记说明如下：10-衬底；11-栅极；12-场氧化层；13-场板；14-开口；100-衬底；101-沟道区；102-漂移区；110-栅极；120-场氧化材料层；120a-场氧化层；130-场板材料层；130a-场板；140-侧墙；150-源区；160-漏区；170-介质层；180-导电插塞。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法作进一步详细说明。根据下面说明，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。
参考图2所示，其为本实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的结构剖面示意图。如图2所示，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括：衬底100，所述衬底100中形成有相邻的沟道区101和漂移区102；栅极110，形成于所述沟道区101上；场板130a，形成于所述漂移区102上；场氧化层120a，形成于所述栅极110与所述场板130a之间并延伸至所述场板130a与所述漂移区102之间以使所述场板130a与所述栅极110相互隔离。
具体的，如图2所示，所述衬底100的材料可以为硅(Si)、硅锗(GeSi)、碳化硅(SiC)或绝缘体上的硅(SOI)等其他的半导体材料，本实施例中，所述衬底100材料为硅。所述衬底100中的沟道区101和漂移区102可以为深掺杂。所述沟道区101和所述漂移区102掺杂的离子既可以是N型杂质离子也可以是P型杂质离子，可以根据实际形成的器件进行调整，所述N型杂质离子包括磷离子、砷离子、锑离子，所述P型杂质离子包括硼离子、镓离子、铟离子。
此外，沟道区101中还形成有源区150，漂移区102中形成有漏区160，所述源区150和所述漏区160为浅掺杂。栅极110覆盖部分所述沟道区101，并且所述栅极110暴露出所述源区150，以利于将所述源区150接出。其中，所述栅极110的材质包括多晶硅。
本实施例中，所述栅极110与所述场板130a分离，且所述栅极110通过所述场氧化层120a与场板130a相互隔离，即可以通过控制场氧化层120a的厚度来控制栅极110与场板130a的距离。也就是说，场板130a与栅极110之间的距离为场氧化层120a的厚度，并且由于所述场板130a覆盖所述栅极110靠近所述漂移区102的侧壁的所述场氧化层120a并延伸覆盖所述漂移区102上的所述场氧化层120a，使得场板130a与栅极110之间没有开口，如此，可以减小场板130a与栅极110之间的距离，增加器件的密度，从而降低器件的特征导通电阻。进一步的，所述场氧化层120a还可以延伸覆盖部分未被场板130a覆盖的漂移区，以在形成漏区160时，可以阻挡离子注入。
此外，由于栅极110与场板130a是分开的，可以减少漏区160的寄生电容。本实施例中，所述场氧化层120a的厚度d可以为100埃~20000埃，例如100埃、200埃、300埃、500埃、1000埃或者2000埃，但不限于此，可以根据工艺需求来设置场氧化层120a的厚度。
本实施例中，所述场板130a的材质均包括多晶硅。所述场氧化层120a的材质包括氧化硅，以实现将栅极110与场板130a相互隔离。
进一步的，场板130a位于漏区160与沟道区101之间的漂移区102上，如此，不会阻挡栅极110和漏区160之间的电流路径，由此可以缩短漂移区102的电流路径。
本实施例中，如图2所示，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括侧墙140，所述侧墙140覆盖所述栅极110远离场氧化层120a的侧壁及所述场板130a远离所述场氧化层120a的侧壁，所述侧墙140可以在执行源区150和漏区160的离子注入工艺时保护栅极110和所述场板130a，避免离子击穿。
进一步的，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括介质层170，所述介质层170覆盖所述衬底100、所述场板130a、所述场氧化层120a、所述侧墙140及所述栅极110的顶表面。所述介质层170中形成有多个导电插塞180，所述导电插塞180用于将所述源区150、所述漏区160、所述栅极110及所述场板130a接出，例如，所述源区150、所述漏区160、所述栅极110及所述场板130a上各设有一个所述导电插塞180，以实现所述源区150、所述漏区160、所述栅极110及所述场板130a与外部电路或者器件的电性连接。
图3是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法的流程示意图。如图3所示，本实施例还提供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S1：提供衬底，所述衬底中形成有相邻的沟道区和漂移区；步骤S2：形成栅极，所述栅极形成于所述沟道区上；以及，步骤S3：依次形成场板和场氧化层，所述场板形成于所述漂移区上，所述场氧化层形成于所述栅极与所述场板之间并延伸至所述场板与所述漂移区之间以使所述场板与所述栅极相互隔离。
图4是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成栅极的步骤中的结构剖面示意图；图5是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场氧化材料层的步骤中的结构剖面示意图；图6是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场板材料层的步骤中的结构剖面示意图；图7是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中对场板材料层执行平坦化工艺的步骤中形成的结构剖面示意图；图8是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场板的步骤中形成的结构剖面示意图；图9是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成场氧化层的步骤中的结构剖面示意图；图10是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成侧墙的步骤中的结构剖面示意图；图11是本发明实施例提供的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法中形成源区和漏区的步骤中的结构剖面示意图。
下文将结合附图4~图11对本实施例提供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。
参考图4所示，在步骤S1中，提供衬底100，所述衬底100中形成有相邻的沟道区101和漂移区102。其中，通过离子注入工艺形成所述沟道区101和所述漂移区102。所述沟道区101和所述漂移区102中的掺杂离子可以相同。可选的，在所述沟道区101及漂移区102注入的掺杂离子的类型可以根据实际要形成的器件进行选择。
在步骤S2中，形成栅极110，所述栅极110形成于所述沟道区101上。所述栅极110的材质包括多晶硅，可以通过炉管工艺形成所述栅极110。
如图9所示，在步骤S3中，依次形成场板130a和场氧化层120a，所述场板130a形成于所述漂移区102上，所述场氧化层120a形成于所述栅极110与所述场板130a之间并延伸至所述场板130a与所述漂移区102之间以使所述场板130a与所述栅极110相互隔离。其中，场氧化层120a的材质为氧化硅，场氧化层120a采用炉管工艺形成。具体的，在所述衬底100上依次形成场板130a和场氧化层120a的方法包括如下步骤一~步骤五：步骤一，如图5所示，形成场氧化材料层120，所述场氧化材料层120覆盖所述栅极110并延伸覆盖暴露的所述漂移区102及所述沟道区101；所述场氧化材料层120的材质为氧化硅，所述场氧化材料层120采用炉管（furnace）工艺形成。可以采用立式炉管来执行炉管工艺进而形成所述场氧化材料层120。具体来说，所述炉管工艺包括：气体氛围为硅烷以及氧气混合气体，加热温度控制在900℃～1200℃之间，在所述衬底100及所述栅极110上生长厚度为100埃~20000埃的场氧化材料层120。经过炉管工艺形成的场氧化材料层120的隔离性能较好，且场氧化材料层120的厚度易于控制，利于控制栅极110与场板130a之间的间隔距离。
此外，在形成场氧化材料层120之后，还可以执行退火工艺，退火工艺的温度可以与执行炉管工艺时的温度不同，例如可以为800℃~900℃，以使所述场氧化材料层120的致密性更好，性能更好。
步骤二，如图6所示，形成场板材料层130，所述场板材料层130覆盖所述场氧化材料层120，且所述栅极110上的所述场板材料层130的顶表面高于所述漂移区102和所述沟道区101上的场板材料层130的顶表面。其中，所述场板材料层130的材质包括多晶硅，所述场板材料层130的材质可以与栅极110的材质相同，所述场板材料层130可以通过炉管工艺形成，场板材料层130和场氧化材料层120可以在同一工艺设备中，采用不同的工艺气体来形成，可以减少工艺制程时间。进一步的，栅极110顶表面的场板材料层130的厚度可以与沟道区101和漂移区102上的场板材料层130的厚度相同，例如可以为1000埃~3000埃，例如1000埃、1500埃、2000埃或者3000埃。
步骤三，如图7所示，对所述场板材料层130进行平坦化工艺，以去除所述栅极110上的所述场板材料层130，并保留所述漂移区102和所述沟道区101上的所述场板材料层130。其中，可以采用化学机械研磨工艺对所述场板材料层130进行平坦化工艺，以使剩余的场板材料层130的顶表面与栅极110上的所述场氧化材料层120的顶表面平齐。
步骤四，如图8所示，对剩余的所述场板材料层130进行刻蚀，以形成所述场板130a。所述场板130a形成于所述漂移区102上，并覆盖所述栅极110靠近所述漂移区102的侧壁的所述场氧化材料层120及部分所述漂移区102上的所述场氧化材料层120。本实施例中可以通过干法刻蚀工艺对所述场板材料层130进行刻蚀，具体的刻蚀过程包括：先在剩余的所述场板材料层130上形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层覆盖漂移区102的所述场板材料层130中靠近所述栅极110的部分，并暴露出沟道区101的场板材料层130以及暴露出漂移区102的所述场板材料层130中远离所述栅极110的部分。接着，以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述场板材料层130，以形成所述场板130a。
在形成场板130a之后，所述场板130a暴露出位于所述栅极110顶表面的场氧化材料层120、位于沟道区101上的场氧化材料层120以及暴露出所述漂移区102上未被所述场板130a覆盖的场氧化材料层120。并且，在形成场板130a之后，保留剩余的图形化的光刻胶层作为后续刻蚀场氧化材料层120的掩膜。
步骤五，如图9所示，以剩余的图形化的光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺刻蚀所述场氧化材料层120，以去除所述场氧化材料层120中位于所述栅极110顶表面和所述漂移区102上未被所述场板130a覆盖的部分，以及去除所述沟道区101上的所述场氧化材料层120，即保留场氧化材料层120中位于所述栅极110与所述场板130a之间的部分以及位于所述场板130a与所述漂移区102之间的部分以构成场氧化层120a。此外，还可以保留漂移区102上未被场板130a覆盖的部分所述场氧化材料层120，即所述场氧化层120a还可以延伸覆盖部分未被场板130a覆盖的漂移区102上，以在后续形成漏区时，可以阻挡离子注入。
进一步的，场板130a通过场氧化层120a与栅极110相互隔离，场板130a与栅极110之间的距离为场氧化层120a的厚度，通过控制场氧化层120a的厚度可以控制场板130a与栅极110之间的距离。进一步的，由于场板130a靠近栅极110的侧壁挨着场氧化层120a，也就是说场板130a靠近栅极110的侧壁与场氧化层120a之间没有间隔，且场板130a与栅极110之间不需要设置开口，如此，可以在不依赖于光刻机的精度的前提下，减小场板130a与栅极110之间的距离，增加器件的密度，从而降低器件的特征导通电阻，并降低成本。
接着，如图10所示，形成侧墙140，所述侧墙140覆盖所述栅极110远离所述场氧化层120a的侧壁及所述场板130a远离所述场氧化层120a的侧壁。所述侧墙140可以为单层结构，也可以为叠层结构，单层结构例如可以包括氧化硅层、氮化硅层或氮氧化硅层，叠层结构例如可以包括依次层叠的第一氧化硅层、氮化硅层和第二氧化硅层（即ONO结构）。
再接着，如图11所示，以所述侧墙140为掩膜，对所述沟道区101进行离子注入以形成源区150，并对所述漂移区102进行离子注入以形成漏区160。在此，源区150和漏区160可以为浅掺杂。进一步的，源区150位于未被栅极110覆盖的沟道区101中，即源区150位于栅极110远离场板130a的一侧沟道区101中。漏区160位于未被场氧化层120a覆盖的漂移区102中，即漏区160位于场板130a远离栅极110的一侧的漂移区102中，如此，场板130a不会阻挡栅极110和漏区160之间的电流路径，由此可以缩短漂移区102的电流路径。
接着，进行金属化工艺，以形成金属硅化物（未图示），金属硅化物覆盖源区150、漏区160、栅极110和场板130a。由于金属硅化物的接触电阻很低，可以减少后续形成的导电插塞180的接触电阻，提高器件的导电性能。
具体的，金属硅化物的形成方法包括：首先，将一层金属层（未图示）淀积在衬底100上，所述金属层的材料可以是钛(Ti)、钴(Co)、钼(Mo)、铂(Pt)中的一种或多种，所述金属层覆盖所述衬底100、栅极110、源区150、漏区160和所述场板130a。接着进行高温退火工艺，所述退火工艺的退火温度可以根据金属层的材料进行调节，例如，若所述金属层的材料是钴，所述退火工艺的温度可以在600℃~650℃之间。经过退火工艺后，所述金属层与衬底100、栅极110、源区150、漏区160和所述场板130a中的多晶硅材料发生反应，进而形成了金属硅化物，例如钴硅化物(CoSi2)，由于金属硅化物的接触电阻很低，可以提高器件的导电性能。
进一步的，所述栅极110远离所述场板130a的侧壁以及所述场板130a远离所述栅极110的侧壁上由于有侧墙140的保护，基本没有金属硅化物的形成。接着，去除所述金属硅化物上没有参与反应而剩余下来的金属层。
再接着，继续参考图2所示，在所述衬底100上形成介质层170，所述介质层170覆盖所述衬底100、所述场板130a、所述场氧化层120a、所述侧墙140及所述栅极110的顶表面；所述介质层170的材质可以是氧化硅。以及，在所述介质层170中形成多个导电插塞180，以将所述源区150、所述漏区160、所述场板130a及所述栅极110接出。其中，导电插塞180与金属硅化物接触。所以导电插塞180的位置与源区150、漏区160、栅极110和场板130a的位置相对应，且所述导电插塞180的数量与和源区150、漏区160、栅极110和场板130a的数量相同。
综上可见，本发明提供的横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法中，栅极形成于沟道区上，场板形成于漂移区上，场氧化层形成于栅极与场板之间并延伸至场板与漂移区之间以使场板与栅极相互隔离；即场板与栅极之间通过场氧化层进行间隔，也就是说，场板与栅极之间的距离为场氧化层的厚度，场板与栅极之间不需要设置开口，如此，可以在不依赖于光刻机的精度的前提下，减小场板与栅极之间的距离，增加器件的密度，从而降低器件的特征导通电阻。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
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，所述衬底中形成有相邻的沟道区和漂移区；
栅极，形成于所述沟道区上；
场板，形成于所述漂移区上；
场氧化层，形成于所述栅极与所述场板之间并延伸至所述场板与所述漂移区之间以使所述场板与所述栅极相互隔离。
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，所述场氧化层的材质包括氧化硅。
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，所述场板和所述栅极的材质均包括多晶硅。
4.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，所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括：
侧墙，所述侧墙覆盖所述栅极远离所述场氧化层的侧壁及所述场板远离所述场氧化层的侧壁；
源区，所述源区形成于所述沟道区中；
漏区，所述漏区形成于所述漂移区中；
介质层，所述介质层覆盖所述衬底、所述场板、所述场氧化层、所述侧墙及所述栅极的顶表面；
多个导电插塞，所述多个导电插塞形成于所述介质层中，用于将所述源区、所述漏区、所述栅极及所述场板接出。
5.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，所述场氧化层的厚度为100埃~20000埃。
6.一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，所述衬底中形成有相邻的沟道区和漂移区；
形成栅极，所述栅极形成于所述沟道区上；
依次形成场板和场氧化层，所述场板形成于所述漂移区上，所述场氧化层形成于所述栅极与所述场板之间并延伸至所述场板与所述漂移区之间以使所述场板与所述栅极相互隔离。
7.如权利要求6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，所述场氧化层的材质为氧化硅，所述场氧化层采用炉管工艺形成。
8.如权利要求6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，依次形成所述场板和场氧化层的方法包括：
形成场氧化材料层，所述场氧化材料层覆盖所述栅极并延伸覆盖暴露的所述漂移区及所述沟道区；
形成场板材料层，所述场板材料层覆盖所述场氧化材料层，且所述栅极上的所述场板材料层的顶表面高于所述漂移区和所述沟道区上的场板材料层的顶表面；
对所述场板材料层进行平坦化工艺，以去除所述栅极上的所述场板材料层，并保留所述漂移区和所述沟道区上的所述场板材料层；
对剩余的所述场板材料层进行刻蚀，以形成所述场板，所述场板覆盖所述栅极靠近所述漂移区的侧壁的所述场氧化材料层及部分所述漂移区上的所述场氧化材料层；以及，
刻蚀所述场氧化材料层，以去除所述场氧化材料层中位于所述栅极顶表面和所述漂移区上未被所述场板覆盖的部分，以及去除所述沟道区上的所述场氧化材料层，并保留所述场氧化材料层中位于所述栅极与所述场板之间的部分以及位于所述场板与所述漂移区之间的部分以构成所述场氧化层。
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，所述场板材料层和所述栅极的材质均包括多晶硅，所述场板材料层和所述栅极均采用炉管工艺形成。
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，在刻蚀所述场氧化材料层之后，还包括：
形成侧墙，所述侧墙覆盖所述栅极远离所述场氧化层的侧壁及所述场板远离所述场氧化层的侧壁；
以所述侧墙为掩膜，对所述沟道区进行离子注入以形成源区，并对所述漂移区进行离子注入以形成漏区；
在所述衬底上形成介质层，所述介质层覆盖所述衬底、所述场板、所述场氧化层、所述侧墙及所述栅极的顶表面；以及，
在所述介质层中形成多个导电插塞，以将所述源区、所述漏区、所述场板及所述栅极接出。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310745856.0A CN116504840B (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310745856.0A CN116504840B (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116504840A true CN116504840A (zh) | 2023-07-28 |
| CN116504840B CN116504840B (zh) | 2023-09-22 |
Family
ID=87326928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310745856.0A Active CN116504840B (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116504840B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116959994A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 华南理工大学 | 双t结构的ldmos器件制备方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103928514A (zh) * | 2013-01-11 | 2014-07-16 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 功率mosfet及其形成方法 |
| CN106298515A (zh) * | 2015-05-11 | 2017-01-04 | 北大方正集团有限公司 | 金属氧化物功率器件的场板的制备方法及场板 |
| US20170278963A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and apparatus for high voltate transistors |
| CN107452785A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 高压晶体管装置 |
| CN109244140A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-18 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Ldmos器件及其制造方法 |
| CN111129123A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 接触场板蚀刻的组合蚀刻停止层、集成芯片及其形成方法 |
| CN111200006A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 无锡华润上华科技有限公司 | 横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制备方法 |
| US20210234042A1 (en) * | 2020-01-28 | 2021-07-29 | Shuming Xu | Metal-oxide semiconductor for field-effect transistor having enhanced high-frequency performance |
| CN114914298A (zh) * | 2021-02-09 | 2022-08-16 | 联华电子股份有限公司 | 半导体装置 |
| CN115132843A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-09-30 | 联华电子股份有限公司 | 半导体装置 |
| US20220367711A1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Db Hitek Co., Ltd. | High voltage semiconductor device and method of manufacturing same |
-
2023
- 2023-06-25 CN CN202310745856.0A patent/CN116504840B/zh active Active
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103928514A (zh) * | 2013-01-11 | 2014-07-16 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 功率mosfet及其形成方法 |
| CN106298515A (zh) * | 2015-05-11 | 2017-01-04 | 北大方正集团有限公司 | 金属氧化物功率器件的场板的制备方法及场板 |
| US20170278963A1 (en) * | 2016-03-24 | 2017-09-28 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and apparatus for high voltate transistors |
| CN107230637A (zh) * | 2016-03-24 | 2017-10-03 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于高电压晶体管的方法及设备 |
| CN107452785A (zh) * | 2016-06-01 | 2017-12-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 高压晶体管装置 |
| CN109244140A (zh) * | 2018-09-29 | 2019-01-18 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | Ldmos器件及其制造方法 |
| CN111129123A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 接触场板蚀刻的组合蚀刻停止层、集成芯片及其形成方法 |
| CN111200006A (zh) * | 2018-11-19 | 2020-05-26 | 无锡华润上华科技有限公司 | 横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制备方法 |
| US20210234042A1 (en) * | 2020-01-28 | 2021-07-29 | Shuming Xu | Metal-oxide semiconductor for field-effect transistor having enhanced high-frequency performance |
| CN114914298A (zh) * | 2021-02-09 | 2022-08-16 | 联华电子股份有限公司 | 半导体装置 |
| CN115132843A (zh) * | 2021-03-29 | 2022-09-30 | 联华电子股份有限公司 | 半导体装置 |
| US20220367711A1 (en) * | 2021-05-12 | 2022-11-17 | Db Hitek Co., Ltd. | High voltage semiconductor device and method of manufacturing same |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116959994A (zh) * | 2023-09-21 | 2023-10-27 | 华南理工大学 | 双t结构的ldmos器件制备方法 |
| CN116959994B (zh) * | 2023-09-21 | 2023-12-29 | 华南理工大学 | 双t结构的ldmos器件制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116504840B (zh) | 2023-09-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6852597B2 (en) | Method for fabricating power semiconductor device having trench gate structure | |
| US7345341B2 (en) | High voltage semiconductor devices and methods for fabricating the same | |
| KR100289474B1 (ko) | Dmos 트랜지스터를 제조하기 위한 방법 | |
| US7265011B2 (en) | Method of manufacturing a transistor | |
| US20040262650A1 (en) | Semiconductor device, method for producing the same, and information processing apparatus | |
| US7091072B2 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
| TWI759878B (zh) | 半導體元件及其製造方法 | |
| CN116504840B (zh) | 横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法 | |
| CN114267722A (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN114256329A (zh) | 半导体器件及其形成方法 | |
| CN116504718B (zh) | 一种半导体结构的制作方法 | |
| CN115101477B (zh) | 一种半导体结构及其制造方法 | |
| US20030008515A1 (en) | Method of fabricating a vertical MOS transistor | |
| US6774455B2 (en) | Semiconductor device with a collector contact in a depressed well-region | |
| CN111987165B (zh) | 横向双扩散晶体管的制造方法 | |
| CN114400249A (zh) | 一种半导体器件及其形成方法 | |
| CN113611608A (zh) | 碳化硅平面栅mosfet的制备方法 | |
| CN114388616A (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
| CN110828542A (zh) | 一种半导体器件及其形成方法 | |
| CN113284953B (zh) | 一种屏蔽栅沟槽型mosfet结构及其制造方法 | |
| US11742207B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| US11688805B2 (en) | Integrated circuit structure and method for forming the same | |
| KR100863687B1 (ko) | 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법 | |
| CN108573923B (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
| US6362061B1 (en) | Method to differentiate source/drain doping by using oxide slivers |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |