NLDMOS集成器件及其制备方法技术

本发明专利技术属于半导体集成电路技术领域，具体涉及一种NLDMOS集成器件及其制备方法。其括：P型单晶硅衬底，其内部形成有第一N阱区、第二N阱区和P阱区；P型单晶硅衬底上设置有若干NLDMOS集成器件单元，包括NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元；NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元均包括设置在衬底上的栅氧化层和场氧化层；NLDMOS单元包括源极、漏极、接地极和栅极，NMOS单元和PMOS单元包括源极、漏极和栅极。上述NLDMOS集成器件，直接在CMOS工艺中集成，其做在CMOS所用的普通P型单晶硅衬底上，不需外延层，大大降低了成本，进一步扩展其应用范围。

NLDMOS integrated device and method for making same

The invention belongs to the technical field of semiconductor integrated circuit, in particular to a NLDMOS integrated device and a preparation method thereof. It comprises a P type single crystal silicon substrate, which is formed in a first N well region and a second N well and P well region; P type single crystal silicon substrate is provided with a plurality of integrated devices including NLDMOS unit, NLDMOS unit, NMOS unit and PMOS unit; the NLDMOS unit, NMOS unit and PMOS unit are arranged in the substrate. The gate oxide layer and field oxide layer; the NLDMOS unit comprises a source electrode, a drain electrode, and a gate electrode, NMOS unit and PMOS unit includes source, drain and gate. The NLDMOS integrated device is directly integrated in the CMOS process, which is used on the common P type monocrystalline silicon substrate used in CMOS, and the epitaxial layer is not needed, thereby greatly reducing the cost and further extending the application range.

【技术实现步骤摘要】
NLDMOS集成器件及其制备方法
本专利技术属于半导体集成电路
，具体涉及一种NLDMOS集成器件及其制备方法。
技术介绍
CMOS(ComplementaryMetalOxideSemiconductor)即互补金属氧化物半导体，由PMOS管和NMOS管共同构成，其特点是低功耗，采用CMOS技术可以将成对的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)集成在一块硅片上。LDMOS(LaterallyDiffusedMetalOxideSemiconductor横向扩散金属氧化物半导体)器件具有增益高、耐压高、输出功率大、热稳定性好、效率高、宽带匹配性能好等优点，而且易于和CMOS工艺集成，是一种非常具有竞争力的功率器件，目前在电源管理电路中被广泛采用。在LDMOS器件中，导通电阻是一个重要的指标。而为了提高击穿电压和减小导通电阻，一般采用在外延层上制作漂移区或是使用其他方式；但制作外延层的成本非常高，而采用其他方式时增加了不少工艺步骤，也会直接提高了制造成本，在一定程度上限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的克服现有技术的上述不足，提供一种基于CMOS工艺的NLDMOS集成器件及其制备方法，以解决现有NLDMOS器件成本高、使用受限的问题。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术一方面提供一种NLDMOS集成器件，所述NLDMOS集成器件基于CMOS工艺形成，包括：P型单晶硅衬底，所述P型单晶硅衬底内部形成有第一N阱区、第二N阱区和P阱区；所述P型单晶硅衬底上设置有若干NLDMOS集成器件单元，所述NLDMOS集成器件单元包括NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元；所述NLDMOS单元设置在所述第二N阱区和P阱区，所述NMOS单元设置在所述P阱区，所述PMOS单元设置在所述第一N阱区；所述NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元均包括设置在所述P型单晶硅衬底上的栅氧化层和场氧化层；所述NLDMOS单元包括源极、漏极、接地极和栅极，且在所述NLDMOS单元中，所述栅极覆盖所述栅氧化层并延伸到所述场氧化层上，所述NMOS单元和PMOS单元均包括源极、漏极和栅极。本专利技术提供的NLDMOS集成器件，直接在CMOS工艺中集成，其做在CMOS所用的普通P型单晶硅衬底上，而第二N阱区为NLDMOS单元的漂移区，P阱区即是NLDMOS单元的体区，同时是NMOS单元的P阱区，整个NLDMOS集成器件不需外延层，大大降低了其成本，进一步扩展其应用范围。本专利技术另一方面，提供一种上述NLDMOS集成器件的制备方法。所述方法包括如下步骤：提供P型单晶硅衬底；在所述P型单晶硅衬底上依次形成第一N阱区、第二N阱区和P阱区；形成OD区和P-field区，在所述P型单晶硅衬底上生长场氧化层和栅氧化层，并在所述栅氧化层上形成NMOS栅极、PMOS栅极和NLDMOS栅极，并形成图案化的N+区和P+区；在所述N+区和P+区挖孔形成接触通孔，在所述接触通孔内溅镀金属层，形成引线和打线窗口。本专利技术提供的NLDMOS集成器件制备方法，直接将NLDMOS做在CMOS所用的普通P型单晶硅衬底上，不需外延层；除了增加必需的N型漂移区所需的相关工艺步骤外，NLDMOS器件所需的其他部分(如栅极，源极，漏极等等)都是在形成CMOS器件和电路的所需相关步骤中同时完成，没再增加其他工艺步骤，直接节省了生产成本。附图说明图1是本专利技术实施例提供的NLDMOS器件的完整结构图；图2是本专利技术实施例提供的NLDMOS器件结构形成阶段示意图-至NW，NW-2，PW的形成；图3是本专利技术实施例提供的NLDMOS器件的制备方法工艺流程图；图中附图说明如下：P-SUB：即P型单晶硅衬底；NW：即第一N阱区，为PMOS的N阱区；NW-2：即第二N阱区，为NLDMOS的漂移区；PW：即P阱区，为NLDMOS的体区，同时为NMOS的P阱区；P-field：即P-field区，P场；P+：位于PW上的P+是NLDMOS接地极；位于NW上的P+是PMOS源极区和PMOS漏极；N+：与PW上的P+相邻的N+是NLDMOS源极，位于与NW相邻的PW上的P+是NMOS源极和NMOS漏极；位于NW-2上的N+是NLDMOS漏极；FOX：场氧化层；Poly：栅极，从左至右依次为NLDMOS栅极、NMOS栅极和PMOS栅极。具体实施方式为了使本专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术实施例中，提供一种NLDMOS集成器件。该NLDMOS集成器件基于CMOS工艺形成，如图1所示，具体包括如下：P型单晶硅衬底(P-SUB)，其内部形成有第一N阱区(NW)、第二N阱区(NW-2)和P阱区(PW)；P型单晶硅衬底(P-SUB)上设置有若干NLDMOS集成器件单元，该NLDMOS集成器件单元包括NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元；NLDMOS单元设置在第二N阱区(NW-2)和P阱区(PW)，NMOS单元设置在P阱区(PW)，PMOS单元设置在第一N阱区(NW)；NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元均包括设置在P型单晶硅衬底上(P-SUB)的栅氧化层(GOX，图未示)和场氧化层(FOX)；NLDMOS单元包括源极、漏极、接地极和栅极，且在NLDMOS单元中栅极覆盖栅氧化层并延伸到相邻的所述场氧化层上，NMOS单元和PMOS单元包括源极、漏极和栅极。上述NLDMOS集成器件，直接在CMOS工艺中集成，其做在CMOS所用的普通P型单晶硅衬底上，不需外延层，大大降低了成本，进一步扩展其应用范围。具体地，本专利技术实施例提供的NLDMOS集成器件中P型单晶硅衬底(P-SUB)的电阻率为：5～50欧姆·厘米。在该优选的电阻率材料条件下，可使该NLDMOS集成器件的性能达到最优。具体地，本专利技术实施例提供的NLDMOS集成器件中第二N阱区(NW-2)掺杂注入剂量：2E12～5E12的磷P31。因漂移区的离子浓度直接影响到击穿电压，离子浓度越淡，击穿电压会越高，但同时开态电阻Rdson会越大，所以需要根据实际需求选择合适注入剂量；在本专利技术实施例中优选注入剂量范围内，可将击穿电压做到100V以上。具体地，本专利技术实施例提供的NLDMOS集成器件中NLDMOS单元的沟道长度为：5～10μm。沟道长度即指P阱区(PW)上方NLDMOS栅极覆盖栅氧化层的长度。因一部分NLDMOS栅极跨在场氧化层(FOX)上方形成导电场板，该导电场板将大大减弱漏区附近的电场强度，提高了击穿电压。在本专利技术实施例中优选沟道长度范围内，击穿电压提高性能达到最优。另一方面，本专利技术实施例还提供一种上述NLDMOS集成器件的制备方法。如图3所示，该制备方法包括如下步骤：S01：提供P型单晶硅衬底；S02：在上述P型单晶硅衬底上依次形成第一N阱区、第二N阱区和P阱区；S03：形成OD区和P-field区，在P型单晶硅衬底上生长场氧化层和栅氧化层，并在栅氧化层上形成NMOS栅极、PMOS栅极和NLDMOS栅极，并形成图案化的N+区和P+区；S04：在N+区和P+区挖孔形成接触通孔，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NLDMOS集成器件，其特征在于，所述NLDMOS集成器件基于CMOS工艺形成，包括：P型单晶硅衬底，所述P型单晶硅衬底内部形成有第一N阱区、第二N阱区和P阱区；所述P型单晶硅衬底上设置有若干NLDMOS集成器件单元，所述NLDMOS集成器件单元包括NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元；所述NLDMOS单元设置在所述第二N阱区和P阱区，所述NMOS单元设置在所述P阱区，所述PMOS单元设置在所述第一N阱区；所述NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元均包括设置在所述P型单晶硅衬底上的栅氧化层和场氧化层；所述NLDMOS单元包括源极、漏极、接地极和栅极，且在所述NLDMOS单元中，所述栅极覆盖所述栅氧化层并延伸到相邻的所述场氧化层上，所述NMOS单元和PMOS单元均包括源极、漏极和栅极。

【技术特征摘要】
1.一种NLDMOS集成器件，其特征在于，所述NLDMOS集成器件基于CMOS工艺形成，包括：P型单晶硅衬底，所述P型单晶硅衬底内部形成有第一N阱区、第二N阱区和P阱区；所述P型单晶硅衬底上设置有若干NLDMOS集成器件单元，所述NLDMOS集成器件单元包括NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元；所述NLDMOS单元设置在所述第二N阱区和P阱区，所述NMOS单元设置在所述P阱区，所述PMOS单元设置在所述第一N阱区；所述NLDMOS单元、NMOS单元和PMOS单元均包括设置在所述P型单晶硅衬底上的栅氧化层和场氧化层；所述NLDMOS单元包括源极、漏极、接地极和栅极，且在所述NLDMOS单元中，所述栅极覆盖所述栅氧化层并延伸到相邻的所述场氧化层上，所述NMOS单元和PMOS单元均包括源极、漏极和栅极。2.如权利要求1所述的NLDMOS集成器件，其特征在于，所述P型单晶硅衬底的电阻率为：5～50欧姆·厘米。3.如权利要求1所述的NLDMOS集成器件，其特征在于，所述第二N阱区的掺杂注入剂量：2E12～5E12的磷P31。4.如权利要求1所述的NLDMOS集成器件，其特征在于，所述NLDMOS单元中的沟道长度为：5～10μm。5.如权利要求1-4任一所述的NLDMOS集成器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：提供P型单晶硅衬底；在所述P型单晶硅衬底上依次形成第一N阱区、第二N阱区...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹进伟，陈孟邦，乔世成，蔡荣怀，黄国华，
申请(专利权)人：宗仁科技平潭有限公司，
类型：发明
国别省市：福建,35