横向扩散场效应晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种横向扩散场效应晶体管，包括：在第一导电类型掺杂的漂移区中形成有具有一横向间隔的第二导电类型掺杂的第一埋层，横向间隔用于增加源漏电流的通路；在横向间隔底部形成有第二导电类型掺杂的第二埋层，第二埋层用于增加对横向间隔顶部的所述漂移区的耗尽，并使横向间隔顶部的漂移区在漏端电压的初始阶段被充分耗尽、防止初始击穿。本发明专利技术还公开了一种横向扩散场效应晶体管的制造方法。本发明专利技术能防止初始击穿且不显著影响器件的击穿电压和导通电阻。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种横向扩散场效应晶体管；本专利技术还涉及一种横向扩散场效应晶体管的制造方法。
技术介绍
超高压横向扩散场效应晶体管(LDMOS)通常在漂移区中插入与漂移区导电类型相反的埋层，埋层可以帮助漂移区耗尽，这样可以适当提高漂移区浓度，还可保证超高压LDMOS的击穿电压。如图1所示，是现有横向扩散场效应晶体管的结构示意图；以N型LDMOS为例，现有LDMOS包括：漂移区102，由形成于P型半导体衬底如硅衬底101中的深N阱组成。在深N阱102的表面形成有场氧103，场氧103能为浅沟槽场氧(STI)或者局部场氧(LOCOS)。沟道区104，由形成于所述半导体衬底101的深N阱102中P阱组成。形成于所述半导体衬底101上方的多晶硅栅106，所述多晶硅栅106和所述半导体衬底101表面隔离有栅介质层，在横向上所述多晶硅栅106从所述沟道区104上方延伸到所述漂移区102的场氧103上方，被所述多晶硅栅106覆盖的所述沟道区104表面用于形成沟道；所述多晶硅栅106的第一侧面位于所述沟道区104上方、第二侧面位于所述漂移区102上方。N+区组成的源区107和漏区108，所述源区108形成于所述沟道区104中并和所述多晶硅栅106的第一侧面自对准，所述漏区108形成于所述漂移区102中。P+区组成的沟道引出区109，所述沟道引出区109形成于所述沟道区104中并用于将所述沟道区104引出，所述沟道引出区109和所述源区107横向接触。在漏区108侧的场氧103的表面形成有多晶硅场板106a。漏区108和多晶硅场板106a都通过接触孔111连接到由正面金属层112形成的漏极；正面金属层112还形成有栅极、源极和衬底电极。栅极通过接触孔111和多晶硅栅106接触；源极通过接触孔111和源区107和沟道引出区109连接；衬底引出电极通过接触孔111和P+区110连接，P+区110形成于深N阱102外的半导体衬底101的表面。在漂移区102中形成有P型掺杂的埋层(PTOP)105，埋层105可以帮助漂移区102耗尽，这样可以适当提高漂移区105浓度，还可保证超高压LDMOS的击穿电压。现有漂移区102的埋层105通常采用单一的高能量离子注入完成制作，埋层105的横向杂质分布是均匀的。为了给器件的源漏电流留有较宽的通路，埋层105需要在器件沟道区104侧面的漂移区102底部的留有5微米以上的横向间隔，横向间隔如虚线框113所示。当器件在漏极加压到50伏左右时，横向间隔顶部的漂移区还没有来得及全部耗尽时，窄耗尽区内的电场峰值已经到达硅的临界电场，使得器件在沟道区104与漂移区104的横向结处或者沟道区104侧的埋层105与漂移区102的横向结处发生雪崩击穿，即在横向间隔113顶部的漂移区和对应的沟道区104或埋层102之间的横向结容易发生雪崩击穿，雪崩击穿如标记113a所示，这就是超高压器件的初始击穿，该初始击穿的电压远低于器件正常的工作电压，约为器件的工作电压的十分之一左右，也即器件的漏极电压还没到正常工作电压时就已经被击穿。通过减少漂移区102的浓度能解决初始击穿问题，但会牺牲器件的导通电阻和导通电流；而提高单一漂移区102的埋层105的掺杂浓度，则可能由于在漏端即漏极端高压时漏极方向的漂移区埋层105不能耗尽掉而使得器件不能实现高压击穿，也即漂移区的埋层105需要在高压时被完全耗尽，这样才能提高高压击穿，高压击穿电压要大于正常工作电压，使得器件能够在正常工作电压下工作；也即埋层105的掺杂浓度增加时，器件的高压击穿电压会降低，这也就降低了器件的正常工作电压范围。所以单纯通过增加埋层105的掺杂浓度来消除初始击穿时，会降低器件的高压击穿。如图2A所示，是图1所示现有器件的碰撞电离仿真图；标记201所对应的界面为半导体衬底101和深N阱102之间的界面，碰撞电离最大值出现在虚线圈202所对应区域位置，这和图1中的虚线框113的顶部区域所对应的位置一致。如图2B所示，是图1所示现有器件的耗尽区仿真图；可以看出，虚线圈203所对应区域内的漂移区并没有被充分耗尽。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种横向扩散场效应晶体管，能防止初始击穿且不显著影响器件的击穿电压和导通电阻。为此，本专利技术还提供一种横向扩散场效应晶体管的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术提供横向扩散场效应晶体管包括：第一导电类型掺杂的漂移区，形成于第二导电类型半导体衬底中。第二导电类型掺杂的沟道区，形成于所述半导体衬底中；所述沟道区和所述漂移区侧面接触或相隔一定距离。在所述漂移区中形成有第二导电类型掺杂的第一埋层，所述第一埋层具有一横向间隔，所述横向间隔位于所述沟道区侧面的所述漂移区底部，所述横向间隔用于增加源漏电流的通路。在所述横向间隔底部的所述漂移区中形成有第二导电类型掺杂的第二埋层，所述第二埋层用于增加对所述横向间隔顶部的所述漂移区的耗尽，并使所述横向间隔顶部的所述漂移区能在漏端电压的初始阶段被充分耗尽、防止初始击穿。进一步的改进是，所述第一埋层的所述横向间隔为5微米以上。进一步的改进是，所述第二埋层的掺杂浓度为所述第一埋层的掺杂浓度的2倍～5倍。进一步的改进是，所述第二埋层的两侧和所述第一埋层有横向交叠。进一步的改进是，所述第二埋层的每一侧和所述第一埋层的横向交叠小于1微米。进一步的改进是，所述第一埋层和所述第二埋层都采用离子注入加快速热退火激活实现，所述第二埋层的离子注入的能量是所述第一埋层的离子注入的能量的1.5倍，所述第二埋层的离子注入的剂量是所述第一埋层的离子注入的剂量的2倍～5倍。进一步的改进是，所述漂移区由深阱组成。进一步的改进是，所述漂移区由外延层组成。进一步的改进是，横向扩散场效应晶体管为N型器件，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。进一步的改进是，横向扩散场效应晶体管为P型器件，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。进一步的改进是，横向扩散场效应晶体管还包括：形成于所述半导体衬底上方的多晶硅栅，所述多晶硅栅和所述半导体衬底表面隔离有栅介质层，在横向上所述多晶硅栅从所述沟道区上方延伸到所述漂移区上方，被所述多晶硅栅覆盖的所述沟道区表面用于形成沟道；所述多晶硅栅的第一侧面位于所述沟道区上方、第二侧面位于所述漂移区上方。第一导电类型重掺杂的源区和漏区，所述源区形成于所述沟道区中并和所述多晶硅栅的第一侧面自对准，所述漏区形成于所述漂移区中。进一步的改进是，所述横向扩散场效应晶体管还包括：第二导电类型重掺杂的沟道引出区，所述沟道引出区形成于所述沟道区中并用于将所述沟道区引出，所述沟道引出区和所述源区横向接触。进一步的改进是，所述横向扩散场效应晶体管还包括：场氧，位于所述沟道区和所述漏区之间的所述漂移区上方，所述场氧的第二侧和所述漏区横向接触，所述场氧的第一侧和所述沟道区相隔一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向扩散场效应晶体管，其特征在于，包括：第一导电类型掺杂的漂移区，形成于第二导电类型半导体衬底中；第二导电类型掺杂的沟道区，形成于所述半导体衬底中；所述沟道区和所述漂移区侧面接触或相隔一定距离；在所述漂移区中形成有第二导电类型掺杂的第一埋层，所述第一埋层具有一横向间隔，所述横向间隔位于所述沟道区侧面的所述漂移区底部，所述横向间隔用于增加源漏电流的通路；在所述横向间隔底部的所述漂移区中形成有第二导电类型掺杂的第二埋层，所述第二埋层用于增加对所述横向间隔顶部的所述漂移区的耗尽，并使所述横向间隔顶部的所述漂移区能在漏端电压的初始阶段被充分耗尽、防止初始击穿。

【技术特征摘要】
1.一种横向扩散场效应晶体管，其特征在于，包括：
第一导电类型掺杂的漂移区，形成于第二导电类型半导体衬底中；
第二导电类型掺杂的沟道区，形成于所述半导体衬底中；所述沟道区和所述漂移
区侧面接触或相隔一定距离；
在所述漂移区中形成有第二导电类型掺杂的第一埋层，所述第一埋层具有一横向
间隔，所述横向间隔位于所述沟道区侧面的所述漂移区底部，所述横向间隔用于增加
源漏电流的通路；
在所述横向间隔底部的所述漂移区中形成有第二导电类型掺杂的第二埋层，所述
第二埋层用于增加对所述横向间隔顶部的所述漂移区的耗尽，并使所述横向间隔顶部
的所述漂移区能在漏端电压的初始阶段被充分耗尽、防止初始击穿。
2.如权利要求1所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述第一埋层的
所述横向间隔为5微米以上。
3.如权利要求1所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述第二埋层的
掺杂浓度为所述第一埋层的掺杂浓度的2倍～5倍。
4.如权利要求1所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述第二埋层的
两侧和所述第一埋层有横向交叠。
5.如权利要求4所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述第二埋层的
每一侧和所述第一埋层的横向交叠小于1微米。
6.如权利要求1所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述第一埋层和
所述第二埋层都采用离子注入加快速热退火激活实现，所述第二埋层的离子注入的能
量是所述第一埋层的离子注入的能量的1.5倍，所述第二埋层的离子注入的剂量是所
述第一埋层的离子注入的剂量的2倍～5倍。
7.如权利要求1所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述漂移区由深
阱组成。
8.如权利要求1所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于：所述漂移区由外
延层组成。
9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在
于：横向扩散场效应晶体管为N型器件，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
10.如权利要求1至8中任一权利要求所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在
于：横向扩散场效应晶体管为P型器件，第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
11.如权利要求1至8中任一权利要求所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在
于，横向扩散场效应晶体管还包括：
形成于所述半导体衬底上方的多晶硅栅，所述多晶硅栅和所述半导体衬底表面隔
离有栅介质层，在横向上所述多晶硅栅从所述沟道区上方延伸到所述漂移区上方，被
所述多晶硅栅覆盖的所述沟道区表面用于形成沟道；所述多晶硅栅的第一侧面位于所
述沟道区上方、第二侧面位于所述漂移区上方；
第一导电类型重掺杂的源区和漏区，所述源区形成于所述沟道区中并和所述多晶
硅栅的第一侧面自对准，所述漏区形成于所述漂移区中。
12.如权利要求11所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于,所述横向扩散
场效应晶体管还包括：
第二导电类型重掺杂的沟道引出区，所述沟道引出区形成于所述沟道区中并用于
将所述沟道区引出，所述沟道引出区和所述源区横向接触。
13.如权利要求11所述的横向扩散场效应晶体管，其特征在于,所述横向扩散
场效应晶体管还包括：
场氧，位于所述沟道区和所述漏区之间的所述漂移区上方，所述场氧的第二侧和
所述漏区横向接触，所述场氧的第一侧和所述沟道区相隔一段距离；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱文生，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31