TW200847428A - Low on-resistance lateral-double diffused transistor and fabrication method of the same - Google Patents

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200847428 FV6UU2/ 23687twf.doc/p 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種積體電路及其製造方法，且特別 是有關於一種橫向擴散金氧半導體元件及其製造方法。 【先前技術】 Γ: 1, 橫向擴散金氧半導體(LDMOS)元件是一種典型的 壓元件，其可與互補式金氧半導體製程整合，藉以在單一 晶片上製造控制、邏輯以及電源開關。LDM〇s元件在摔 作時必須具有高崩潰電壓(breakd〇wn v〇ltage)以及低的開 啟電阻(on-state resistance，R〇n)。具有高崩潰電壓以及低 ㈣啟電阻的LDMOS元件在高壓應科具有較低的功率 知，失。此外’較低的開啟電阻則可以使得電晶體在飽和 狀恶日:具妹⑧岐極電流藉以增加元件的操作速度。 松向擴散錢半導體元件纽極端的冑電場與高沒 ，電流會形錢乡帶奴高能量的熱好去擊穿問介電 ::而^響兀件的壽命。典型的—種橫向擴散金氧半導體 =件，θ在沒極端形成場氧化層，藉以提升元件的壽命。 S下:氧化層的形成卻會導致開啟電阻增加，造成飽和 【發明内容】 复制ΐΐ Γ就疋在提供—種橫向擴散金氧半導體元件及 其心方法’其可叫低開啟電阻，增加飽和電流。 有笛ίΐϊϊ出：種橫向擴散金氧半元件。此元件包括具 、电，之弟—井區、具有第二導電型之第二井區、 c o 200847428 P960027 23687twf.d〇c/p ⑺力电層、閘極導電層以及具有第一導電 雜區。第-井區與第二井區並鄰位 ·^ =第-井區中。第二換雜區，位於第二井區V=y 笔層，位於源極區與汲極區之間的第二井區上 ^ ^日卜万的該弟-井时且與該第—摻雜 井區=層第三摻雜區與第二摻雜區之間的第: 第^關賴之橫向擴散錢半元件，龙中 ::區之摻雜濃度低於第一摻雜區或第二摻雜區;： 依照本發明實施例所述之橫 第三摻雜區底雜歸紅表中 底部距離基底之表面的深度。 、 >_區 依照本發明實施例所述之橫向擴 第-導電型為Ν型；第二導電型為ρ型。 ’其中 依照本發明實施例所述之橫 括一場氧化層，位於第-摻雜區與ϋ+兀件，更包 第三摻雜區上。 —枱雜區之間的部分 6 200847428 P960027 23687twf.doc/p 依照本發明實施例所述之横向擴散金氧半 閘極導電層更覆蓋在場氧化層上。 /、中 依照本發明實施例所述之橫向擴散 第-，為一第二接雜區為二:件’其中 此方ΐ”又ίΐ:種橫向擴散金氧半元件的製造方法。 一方法疋在-具有弟二導電型的基底中分卿成一 厂導電，之第-井區與具有第二導電型之第二井區 ，’在第-井區中形成—第―導電型摻雜區。鎌了 ::雜區一場氧化層。接著，再於基底上形成間； 與部分場氧化層上形成-閘極導； 層—側壁以外的第二井區中形成-i二，型之源極區，並在閘極導電層另—側壁以 極區緊私雜區的第一井區中形成一具有第—導電型之沒

Cj 依^發明實施例所述之橫向擴散金氧半元件的製迕 ^、中形成第-導電型摻雜區與場氧化層的步驟是 第二=上形ΐ具有—第—開σ的—塾氧化層與—罩幕層， 幵口稞路出默形成場氧化層之基底表面。接著 層上形成-具有第二開口的光阻層，裸露出第口 二裸^基絲及部分轉層。絲，以光_為罩幕， 订二第：離子植入製程’於第一井區中形成摻雜區。之 :，除光阻層’再進行—局部熱氧化製程， =露的基底中形成場氧化層。其後，移除罩幕層與;； 200847428 F96UU27 23687twf.doc/p 依照本發明實施例所述之橫向擴散金氧半树

=法，其帽雜區之雜濃度低於源極區或祕區之S 7辰度。 ^ $

依照本發明實施例所述之橫向擴散金氧半元 方，其中進行第一離子植入製程之劑量為 G

o 依照本發明實施例所述之橫向擴散金氧半元件的 方法’其中第—井區衫—第二離子植人製程形成^進 打第二離子植入製程的劑量為1Χ1012至9x10i3/cm2。 依照本發明實施例所述之橫向擴散金氧半元件的制造 方法’其中第二井區是以-第二離子植人製程形成^進 打第二離子植入製程的劑量為1><1012至9xl〇13/cm2。 依照本發明實施例所述之橫向擴散金氧半元件的刹 造方法，其中第—導電型為Μ;第二導電型為P型。衣 依照本發明實施例所述之橫向擴散金氧半元件的剩 造方法，其中第一導電型為Ρ型；第二導電型為以型。衣

本發明之橫向擴散金氧半導體元件可以降低開啟心 阻，增加飽和電流。 A 本發明之方法是以不同的光罩來定型摻雜區以及 場氧化層，因此，Ν型摻雜區的位置不會受限於場氧化層。 此外本發明之方法中，用來定義Ν型摻雜區位置的 光阻層是形成在用來定義場氧化層區域的罩幕層上方，因 此，在進行光阻層的曝光製程時較易於對準。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 200847428 FV5UU2/ 23687twf.doc/p 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 氧半ϋ是依照本發明—實施例所繪示之—種橫向擴散金 請參照圖1 ’橫向擴散金氧半元件1〇包括Ν型井區 102、Ρ型井區104、Ν型之摻雜區1〇6、場氧化層⑽、Ν 型摻雜區116做為Ν型汲極區與Ν型摻雜區114做為ν 型源極區、閘介電層11G、閘極導電層U2以及ρ型基極 接觸區(bulk contact region) 118。 N型井區1()2與p型井區刚相並鄰且皆位於基底ι〇〇 之中。N型賴搬與p型井區刚的形成方法可以分別 形成光阻圖案並利用離子植入製程以及驅入步驟來達成 之0 源極區114位於P型井區1〇4之中；汲極區ιι6位於 N型井區1〇2之中。源極區114與汲極區116的形成方法 可以在基底100上形成光阻圖案並利用離子植入製程來達 成之。 思 場氧化層108位於源極區114與汲極區116之間的n 型井區102上。場氧化層108可以利用局部熱氧化製程來 施行之。在一實施例中，場氧化層1〇8與汲極區ιΐ6鄰接。 閘介電層no配置於源極區114與場氧化層1〇8之間 的P型井區104與N型井區102上方。閘介電層11〇下方 之N型摻雜區1〇6與源極區之間的p型井區定義 9 200847428 F960027 23687tw£doc/p 出一通道區120。以型摻雜區1〇6盥源 離L·為通道區120之長度。閘介★ '、 °。114之間的距 化梦，其形成方法例如是層1丨0之材質例如是氧 的場伸至部分 多晶石夕，形成的方法例如是利二雜的 ，晶…利卿與崎 =二-#層 N型摻雜區106位於場氧化層 ⑴下方_型井區搬之中且她及極區 :的摻雜濃度低於源極區ιΐ4或汲極區US的 师雜區的濃度太高，崩潰電壓也就愈低。=， 開啟;=;=源極區_可以同時兼顧 ”朋頃氣壓之需求。此外，Ns摻雜區1〇6底部 /距離基底1()()的表面1GGa的深度也較大於源極區U4 區116, 1143或U6a距離基底1〇〇的表面職 又在選輯〇乃微米製程的實施例中，N型摻雜區 6穴的喊為Q 4_G 5微米左右；源極區⑴與祕區Μ 、:米度為ο·ι微米左右。在一實施例中，N型摻雜區廳 =延:申至部分P型井區104之中。N型摻雜區1〇6的形成 去可以在基底1〇〇上形成光阻圖案並利用離子植入製程 來達成之。 P型基極接觸區118，位於P型井區104之中與源極 200847428 t^bVOZ/ 23687twf.doc/p 區相鄰。P型基極接觸區m的形成方法 100上形成光阻圖案並利用離子植入製程來達成之在土底 由於此7L件在場氧化層舰下方具有低濃度的 ^區丄其可以降低電阻，使得電晶體在飽和狀離時: 有較局的祕電流，藉以增加树的操作速度。 八

C 來金ί半元件可以採用各種的製程方法 财發明。 ，施例來說明之，财並非用以限 圖Μ至2Ε是依照本發明一實施例所緣示之一種橫向 擴散金氧半元件的製造方法餘剖面*意圖。 ’、 ^照圖2Α，在-ρ型基底⑽中形成一 Ν型井區 型井區104 °Ν型井區102與ρ型井區刚的 形成方法可以分別形成光阻圖案，再分別進行Ν型盘Ρ型 離子植入製程，⑽Ν型與Ρ蘭子植人於基底⑽之中， 驅人步驟來達成之。在—實施例巾，ν型離 才衣，所植入之離子例如為磷或砷。ρ型離子植製程所 ，入之離子例如㈣。在—邏輯G5微米製程的實施例 9X1^ lxl012^ 接著，在基底100上形成墊氧化層2〇〇與罩幕層2〇2， 2具有一，口 204，裸露出預定形成場氧化層之基底100 :面Θ墊氧化層200例如是一氧化矽層，形成的方法例如 是熱，化法。罩幕層202例如是一氮化矽層，形成的方法 例如疋化學氣相沈積法。在形成氧化矽層與氮化矽層之 200847428

Fyouuzv 23687twf.doc/p 後，可經由微影與蝕刻製程來將其圖案化，以 層200與罩幕層2〇2。 战塾乳化 之後明,¾圖2B，在罩幕層202上形成一光阻層2〇6， 其具=-開口 208。開口 2〇8之尺寸大於開口綱的尺寸， 且裸露出開口 204所裸露之基底102表面以及部分罩幕声 2〇2。其後，以光阻層2〇6為罩幕，進行一離子植入製^ 21〇，KN型井區忉2中形成N型摻雜區106。在—邏輯 〇 G·5微米製程的實施例中’此離子植入製程21G所植入之 離子例如是磷或砷，其劑量為1χ1〇11至9xl〇12/cm2。 在一實施例中，光阻層2〇6之開口 2〇8的尺寸盥 ^須確保後續形成之N型摻雜區⑽的邊界雇&與p型 106區界1G4a緊鄰’或使得所形成的N型摻雜區 : 井區102的邊界106a延伸到P型井區1〇4之 错以透過N型摻雜區祕連糾型井區搬盘 型井區102與？型井區1〇4之間;能因為 成間隙所造成的電性或可靠度的問題。 由於光阻層施是形成在罩幕層2〇2上，因此 i丁=Γ的曝光製程時，相較於光阻層是直接形成在 2土08 ^ 較易於對準。也就是，光阻層施之開口 208的位置較易於批击丨 穩定。 易以使後績形成之通道的長度較為 然後，請參照圖2C，去除来阳Β # 局部敎氧化制_ Μ Γ 層接著，進行一 是邱^ 1 4所裸露的基底_中，也就 ^分Ν型摻雜區1〇6的上方形成場氧化層⑽。也就 200847428

Fyouuz/ 23687twf.doc/p 之後i夕除罩幕層202與墊氧 濕她·先用熱Si: ^ 再以虱鼠酸浸蝕去除墊氧化層200。接著，在基 Γιο例電層110與閘極導電層112。閘介“ 極導德㊉層，其形成綠例如是熱氧化法。閘 是利：：二2例如是一摻雜的多晶矽層’形成的方法例如 = 積法。其二者的形成方法例如是在基底 與姓刻製雜的多轉層之後’再利用微影

型離基底⑽上形成光阻層212，然後，進行N

與没極區‘ = ^4別在^底100中形成源極區114 型并F心/ 在閘極導電層112以外的P 2Η所植人之離4;二—丨施财，Ν魏子植入製程 lxl〇15/cm2。離子例如疋磷或砷，其劑量為1Xl〇U至 π圖2D ’去除光阻層212，再於基底刚上 另:層光阻層216。之後，進行ρ型離 戚 二在=他04中形成與源極區114相鄰的基购 里離子植製程218所植入之離子例如為硼。 的製造方法中，由於Ν型摻雜區⑽與場氧化 的光罩與光阻層來定義的，料是以_ 的光罩以及相同的光阻層來定義的，因此 的位置不會受限於場氧化層⑽。 Μ雜㈣6 13 200847428 P960027 23687twf.doc/p 此外，本實施例的製造方法是先形成用來定義場氧化 f 1〇8區域的罩幕層2〇2，再於罩幕層观上形成用來定 義N型摻雜區106位置的光阻層2〇6，因此，在進行光阻 I 2G6的曝光製程時，相較於光阻層是直接形成在基底上 的情況，較易於對準。也就是，光阻層施之開口期 :置二易於控制’可將N型摻雜區1〇6形成在預定的位 *此’本發明之製程可以精確地控制源極叫至 Γ ^區106之間之通道區120的長度，使元件具有一致的 在以上的實施财是以井區、P 品Ν型之摻雜區、場氧化層、Ν型汲極區盘 閘:電層、閘極導電層以及Ρ型基極接觸區之橫向 =二 氧半元件來說明之。然而，本發 廣放金 二井區、⑺之:::二=二型:一井區，第 極區、間介電層、間減=化層、ρ型汲極區與Ρ型源 Ο 缝金氧半元;。、w以及Ν型基極接觸區之橫向 限定二，在露如上’然其並非用以 和範圍内，當可作:不脫離本發明之精神 ”見後附之申請專利範圍所：者=本發明之保護 【圖式間單說明】 氧半=是依照本發明一實施例所緣示之一種橫向擴散金 14 200847428 P960027 23687twf.doc/p 圖2A至2E是依照本發明一實施例所繪示之一種橫向 擴散金氧半元件的製造方法流程剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 10 :擴散金氧半元件 100 :基底 100a :基底表面 102、104 :井區 104a、106a :邊界 f 106 :摻雜區 110 :閘介電層 112 :閘極導電層 114 ·源極區 114a、116a、106a ··底部 116 ·>及極區 118 :基極接觸區 120 :通道區 〇 200 :墊氧化層 202 ··罩幕層 204、208 :開口 210、214、218 :離子植入製程 206、212、216 :光阻層 L:通道長度 15

Claims (1)

1. 200847428 P960027 23687tw£d〇c/p 十、申請專利範圓： L一種横向擴散金氧半元件，包括·· 之一基底$第‘私型之第—井區，位於具有第二導電型 於該第二導電型之第二井區，位於該基底中，鄰近 二電型之第一摻雜區，位於該第-井區中 Ο ο 區之：第二 =分一 =閑;導電層與該基底之間;以及 導電層下方的竽第¥:^之弟二摻雜區’位於部分該閘極 t，該間H·；井區中且與該第一換雜區連接，其 的該第二井區定義出一通道區。-弟—摻雜區之間 2·如巾料鄕圍第 ”中該第三摻雜區之摻雜濃度低於該;擴$氧半元 弟一摻雜區之摻雜濃度。 払雜區或該 i如申請專利範圍第（項所述之橫向 ㈣第：弟三摻雜區底部距離該基底之表面的二：+7L 於該弟-摻雜區底部距離該基底之表面的深户的咏度較大 2申請專利範圍第i項所述之橫向ς ，、中戎弟-導電型為Ν型；該第二導電、飞半元 5.如申請專利範圍第1項所述之橫向擴散金氣型半元 16 200847428 P960027 23687twf.doc/p Ο Ο /、中該第-導電型為ρ型；該第二導電型為。 6·如申請專鄉圍第1項所狀橫向擴散金氧车— 其中該第二接雜區更延伸至部分該第二井區中。兀 7mt糊範圍第！項所述之橫 更包括一場氧化層，位於篦一 双备乳+兀 區之間的部分該第三摻雜區上=4'、該第二接雜 件7項所狀橫向贿金氧半元 件其中該閘極導電層更覆蓋在該場氧化層上。+兀 9.如申請專利範圍第i項所述之橫向擴 件，其中該第-摻雜區為—祕區 兀 極區。 乜4 &為一源 10· 一種橫向擴散金氧半元件的製造方法 在-具有第二導電型的基底巾分別: 導電型之第—料與-具㈣二導電狀第二奸有第— 在該第-井區中形成—第—導電型摻雜區.-， 在部分該摻雜區上形成_場氧化層；’ 在該基底上形成閘介電層·2閘介電層與部分該V氧化層上形成1極導電 在該：極導電層一側壁以外的該 有弟一導電型之源極區，並在該 中形成一具 外、緊鄰該摻雜區的該第—井側壁以 之汲極區。 取/、有弟一導電型 u.如申請專利範圍第1G項所述之橫向擴散金氧半元 件 件 件 層 17 23687twf.d〇c/p 200847428 件的製造方法，其令形成該第 層的步驟包括·· 型摻雜區與該場氧化 幕層，該第一開口裸露出預6…開口的一墊氧化層與一罩 在該基底上形成具有一第 面； 疋形成該場氧化層之該基底^ 在該罩幕層上形成一 | Γ 該第一開口所裸露之該基底層，裸露出 以該光阻層為罩幕，進第罩幕層； 第一井區令形成該摻雜區；弟—離子植入製程，於該 去除該光阻層； 所裸露的該基 進行一局部熱氧化製程，於該第-開口 底中形成該場氧化層；以及 移除該罩幕層與該墊氧化層。 ο 件的製造方法，其中該_區之_度3=乳+兀 該汲極區之摻雜濃度。 ’ 氏於該源極區或 13.如ΐ請專鄕圍㈣销狀 件的製造料，其巾進㈣= 2 1χ10ιι 至 9xl〇12/cm2。 τ %之別置為 件的=告如方範^第12項所述之橫向擴散金氧半元 带成衣1進行卞第:亥第一井區是以一第二離子植入製程 形成，立進仃忒弟二離子植入製程的劑量 9χΐ〇ΐ3_2。 川至 15·如申請專利範圍第12項所述之橫向擴散金氧半元 18 200847428 P960027 23687twf.doc/p 件的製造方法’其t該第二井區是以—第二離子植入製程 形成，且進行該第二離子植入製 χ1〇!2 9xI0I3/cm2〇 ^ 株6^i6·如申明專利範圍帛10項所述之橫向擴散金氡半元 D衣k方法，其中該第一導電型為1^型；該第二導電型 X 型。 #、申請專利範圍第10項所述之橫向擴散金氧半元 的方去，其中該第一導電型為ρ型；該第二導電型 ϋ 19