LDMOS器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种LDMOS器件及其制造方法，能与CMOS工艺兼容，将现有的深阱和体区合二为一，由此避免借助额外的掩膜版来形成体区，有效提高集成度，降低生产成本和工艺难度，最终获得了具有低导通电阻、高击穿电压的LDMOS器件。

【技术实现步骤摘要】
LDMOS器件及其制造方法
本专利技术涉及集成电路制造
，尤其涉及一种LDMOS器件及其制造方法。
技术介绍
近年来，LDMOS(LaterallyDiffusedMetalOxideSemiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)元件已广泛地应用在各种电源集成电路或智能型电源集成电路上。LDMOS元件在使用上需具有高击穿电压(breakdownvoltage，BV)与低的导通电阻(on-stateresistance，Rdson)，以提高元件的效能，其中，击穿电压通常是指在保证不被击穿的情况下，栅极和漏极之间能够施加的最大电压。目前一种典型的LDMOS器件结构，由于其漂移区和深阱的形成，是通过两张深阱注入掩膜版为掩膜，并分别通过离子注入来实现的，而体区则需要通过一张额外的掩膜版掩膜以及离子注入形成，制作工艺相对复杂，且制作成本较高。因此，LDMOS器件结构及其制造方法，亟待改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种LDMOS器件及其制造方法，无需额外的掩膜工艺即可形成体区，在降低制造成本的同时，实现低导通电阻和较高的击穿电压性能。为解决上述问题，本专利技术提出一种LDMOS器件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底为第一导电类型；体区和漂移区，均位于所述半导体衬底中，且所述体区为所述第一导电类型，所述漂移区为第二导电类型，所述体区包括离子注入能量依次降低且在所述半导体衬底中向下延伸的深度依次变浅的第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层，且所述漂移区至少与所述体区间隔开或邻接；栅极结构，位于所述体区和所述漂移区之间的所述半导体衬底上且至少覆盖所述体区的第二能量离子注入层的一部分以及覆盖所述漂移区的一部分；源区和漏区，为所述第二导电类型，位于所述栅极结构的两侧并分别形成于所述体区的第三能量离子注入层内和所述漂移区内，所述漏区与所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均间隔开；体接触区，为所述第一导电类型，位于所述体区的第三能量离子注入层内且位于所述源区远离所述栅极结构的一侧。进一步的，所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均横向地向所述漂移区延伸，且均与所述漂移区间隔开，以实现所述体区与所述漂移区间隔开，或者所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均横向地向所述漂移区延伸，且至少其中的一层和所述漂移区邻接，以实现所述体区与所述漂移区邻接。进一步的，所述第一能量离子注入层的离子注入能量为200KeV～450KeV，所述第二能量离子注入层的离子注入能量为80KeV～150KeV，所述第三能量离子注入层的离子注入能量为5KeV～50KeV。进一步的，所述多步离子注入中，形成所述第三能量离子注入层的离子注入剂量分别高于形成所述第一能量离子注入层和形成所述第二能量离子注入层的离子注入剂量。进一步的，所述第一能量离子注入层的离子注入剂量为1e13/cm2～5e13/cm2，所述第二能量离子注入层的的离子注入剂量为1e13/cm2～5e13/cm2，所述第三能量离子注入层的离子注入剂量为2e13/cm2～5e14/cm2。进一步的，所述体接触区与所述源区通过浅沟槽隔离结构间隔开。进一步的，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或者所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。进一步的，所述半导体衬底包括基底以及位于基底表面的半导体外延层，所述体区、漂移区、源区、漏区以及体接触区均形成在所述半导体外延层中。本专利技术还提供一种LDMOS器件的制造方法，包括以下步骤：提供第一导电类型的半导体衬底，在所述半导体衬底的顶层中形成第二导电类型的漂移区；在所述半导体衬底的表面上形成栅极结构，所述栅极结构覆盖部分漂移区；以所述栅极结构为掩膜，采用所述第一导电类型的离子以及不同的离子注入能量，在所述栅极结构一侧的半导体衬底中进行三步以上的多步离子注入，以形成体区，所述体区与所述漂移区分居所述栅极结构两侧，包括离子注入能量依次降低且在所述半导体衬底中向下延伸的深度依次变浅的第一能量离子注入层、第二能量离子注入层以及第三能量离子注入层，且所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层以及第三能量离子注入层横向地向所述漂移区延伸，并与所述漂移区间隔开或者邻接；在所述第三能量离子注入层中形成具有所述第一导电类型的体接触区和具有所述第二导电类型源区，并在所述漂移区中形成具有所述第二导电类型的漏区，所述漏区与所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层以及第三能量离子注入层均间隔开。进一步的，在所述半导体衬底的顶层中形成的漂移区占满整个所述顶层或者占据部分所述顶层。进一步的，当在所述半导体衬底的顶层中形成的漂移区占满整个所述顶层时，以所述栅极结构为掩膜，对所述栅极结构一侧的漂移区进行所述多步离子注入，以形成与剩余的漂移区邻接的体区；当在所述半导体衬底的顶层中形成的漂移区占据部分所述顶层时，所述漂移区位于所述栅极结构的一侧且一端被所述栅极结构覆盖，以所述栅极结构为掩膜，对所述栅极结构远离所述漂移区的一侧的半导体衬底进行所述多步离子注入，以形成与所述漂移区邻接或者间隔开的体区。进一步的，所述多步离子注入的离子注入能量依次降低。进一步的，所述多步离子注入中，形成所述第一能量离子注入层的离子注入能量为200KeV～450KeV，形成所述第二能量离子注入层的离子注入能量为80KeV～150KeV，形成所述第三能量离子注入层的离子注入能量为5KeV～50KeV。进一步的，所述多步离子注入中，形成所述第三能量离子注入层的离子注入剂量分别高于形成所述第一能量离子注入层和形成所述第二能量离子注入层的离子注入剂量。进一步的，形成所述第一能量离子注入层的离子注入剂量为1e13/cm2～5e13/cm2，形成所述第二能量离子注入层的的离子注入剂量为1e13/cm2～5e13/cm2，形成所述第三能量离子注入层的离子注入剂量为2e13/cm2～5e14/cm2。进一步的，所述多步离子注入中，形成所述第一能量离子注入层的和形成所述第二能量离子注入层的离子注入方向均垂直于所述半导体层衬底表面，形成所述第三能量离子注入层的离子注入角度与所述半导体层衬底表面呈30°～45°。进一步的，在所述多步离子注入的最后一步离子注入后，进行退火工艺；或者在所述多步离子注入的每一步离子注入后，进行退火工艺。进一步的，以所述栅极结构为掩膜，采用离子注入工艺或者扩散掺杂工艺形成所述体接触区、源区以及漏区，所述体接触区和源区位于所述栅极结构的一侧，所述漏区位于栅极结构的另一侧。进一步的，在所述体区中形成体接触区和源区之前，先在所述体区的第三能量离子注入层中形成用于隔离所述体接触区和源区的浅沟槽隔离结构。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、本专利技术的LDMOS器件，通过具有离子注入能量依次降低且在所述半导体衬底中向下延伸的深度依次变浅的第一能量离子注入层、第二能量离子注入层以及第三能量离子注入层的一个体区将现有的深阱和体区合二为一，由此降低了导通电阻，提高了击穿电压。2、本专利技术的LDMOS器件的制造方法，一方面，能与CMOS工艺兼容，可有效提高集成度，降低生产成本和工艺难度，另一方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种LDMOS器件，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底为第一导电类型；体区和漂移区，均位于所述半导体衬底中，且所述体区为所述第一导电类型，所述漂移区为第二导电类型，所述体区包括离子注入能量依次降低且在所述半导体衬底中向下延伸的深度依次变浅的第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层，且所述漂移区至少与所述体区间隔开或邻接；栅极结构，位于所述体区和所述漂移区之间的所述半导体衬底上且至少覆盖所述体区的第二能量离子注入层的一部分以及覆盖所述漂移区的一部分；源区和漏区，为所述第二导电类型，位于所述栅极结构的两侧并分别形成于所述体区的第三能量离子注入层内和所述漂移区内，所述漏区与所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均间隔开；体接触区，为所述第一导电类型，位于所述体区的第三能量离子注入层内且位于所述源区远离所述栅极结构的一侧。

【技术特征摘要】
1.一种LDMOS器件，其特征在于，包括：半导体衬底，所述半导体衬底为第一导电类型；体区和漂移区，均位于所述半导体衬底中，且所述体区为所述第一导电类型，所述漂移区为第二导电类型，所述体区包括离子注入能量依次降低且在所述半导体衬底中向下延伸的深度依次变浅的第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层，且所述漂移区至少与所述体区间隔开或邻接；栅极结构，位于所述体区和所述漂移区之间的所述半导体衬底上且至少覆盖所述体区的第二能量离子注入层的一部分以及覆盖所述漂移区的一部分；源区和漏区，为所述第二导电类型，位于所述栅极结构的两侧并分别形成于所述体区的第三能量离子注入层内和所述漂移区内，所述漏区与所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均间隔开；体接触区，为所述第一导电类型，位于所述体区的第三能量离子注入层内且位于所述源区远离所述栅极结构的一侧。2.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均横向地向所述漂移区延伸，且均与所述漂移区间隔开，以实现所述体区与所述漂移区间隔开，或者所述第一能量离子注入层、第二能量离子注入层、第三能量离子注入层均横向地向所述漂移区延伸，且至少其中的一层和所述漂移区邻接，以实现所述体区与所述漂移区邻接。3.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述第一能量离子注入层的离子注入能量为200KeV～450KeV，所述第二能量离子注入层的离子注入能量为80KeV～150KeV，所述第三能量离子注入层的离子注入能量为5KeV～50KeV。4.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述第三能量离子注入层的离子注入剂量分别高于所述第一能量离子注入层和所述第二能量离子注入层的离子注入剂量。5.如权利要求4所述的LDMOS器件，其特征在于，所述第一能量离子注入层的离子注入剂量为1e13/cm2～5e13/cm2，所述第二能量离子注入层的的离子注入剂量为1e13/cm2～5e13/cm2，所述第三能量离子注入层的离子注入剂量为2e13/cm2～5e14/cm2。6.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述体接触区与所述源区通过浅沟槽隔离结构间隔开。7.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型；或者所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型。8.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述半导体衬底包括基底以及位于基底表面的半导体外延层，所述体区、漂移区、源区、漏区以及体接触区均形成在所述半导体外延层中。9.一种LDMOS器件的制造方法，其特征在于，包括：提供第一导电类型的半导体衬底，在所述半导体衬底的顶层中形成第二导电类型的漂移区；在所述半导体衬底的表面上形成栅极结构，所述栅极结构覆盖部分漂移区；以所述栅极结构为掩膜，采用所述第一导电类型的离子以及不同的离子注入能量，在所述栅极结构一侧的半导体衬底中进行三步以上的多步离子注入，以形成体区，所述体区与所述漂移区分居所述栅极结构两侧，包括离子注入能量依次降低且在所述半导体衬底中向下延伸的深度依次变浅的第一能量离子注入层、第二能量离...

【专利技术属性】
技术研发人员：方磊，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31