NLDMOS器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种NLDMOS器件，漂移区由形成于N型外延层中的第一N型离子注入区、以及位于第一N型离子注入区底部的第一P型离子注入区以及N型外延层共同组成。第一N型离子注入区能够大大增加导通电流并降低导通电阻；第一P型离子注入区能够从底部对第一N型离子注入区进行纵向耗尽，从而能够改变漂移区中的电场分布，降低器件表面电场，提高器件的耐压性能，能够实现在导通电流增加时避免器件的击穿电压下降。本发明专利技术还公开了一种NLDMOS器件的制造方法。本发明专利技术与现有BCD工艺平台兼容性好，工艺稳定，且成本较低。

【技术实现步骤摘要】
NLDMOS器件及其制造方法
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NLDMOS (N型横向双扩散 金属氧化物半导体场效应管）器件，本专利技术还涉及该NLDMOS器件制造方法。
技术介绍
DM0S (双扩散金属氧化物半导体场效应管)由于具有耐高压，大电流驱动能力和极 低功耗等特点，目前在电源管理电路中被广泛采用。在LDM0S (横向双扩散金属氧化物半 导体场效应管）器件中，导通电阻是一个重要的指标。在B⑶工艺(在同一芯片上制作双极 管晶体管，CMOS和DM0S器件的工艺）中，DM0S虽然与CMOS (互补金属氧化物半导体）集成 在同一块芯片中，但由于DM0S器件的高耐压和低导通电阻的要求，DM0S器件在本底区和漂 移区的条件与CMOS现有的工艺条件共享的前提下，其导通电阻较高，往往无法满足开关管 应用的要求。因此，为了制作高性能的LDM0S，需要采用各种方法优化LDM0S器件的导通电 阻。通常需要在器件的漂移区增加一道额外的N型注入，使器件有较低的导通电阻，而采用 这种方法会降低器件的击穿电压并且会增加工艺复杂性和成本。
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NLDMOS器件，能集成于B⑶工艺中，能降 低器件表面电场，能降低器件的导通电阻、提高器件的耐压性能和可靠性。为此，本专利技术还 要提供一种NLDMOS器件的制造方法。 为解决上述技术问题，本专利技术提供的NLDMOS器件包括： 形成于半导体衬底上的N型外延层，在所述N型外延层上形成有浅沟槽隔离结构。 P阱，形成于所述N型外延层中，所述P阱的掺杂浓度大于所述N型外延层的掺杂 浓度。 N阱，形成于所述N型外延层中，所述N阱和所述P阱之间隔离有一个所述浅沟槽 隔离，定义该浅沟槽隔离为第一浅沟槽隔离；所述N阱的结深小于所述P阱的结深。 第一 N型离子注入区，形成于所述N型外延层中，所述第一 N型离子注入区的结深 大于所述N阱的结深、且所述第一 N型离子注入区的结深小于所述P阱的结深，所述第一 N 型离子注入区完全包覆所述N阱、所述第一 N型离子注入区从所述N阱向所述P阱方向横 向延伸并和所述P阱相交叠，所述第一 N型离子注入区的掺杂浓度大于所述P阱的掺杂浓 度。 第一 P型离子注入区，形成于所述第一 N型离子注入区的底部并和所述第一 N型 离子注入区的底部相接触。 依次形成于所述N型外延层表面的栅极介质层和栅极多晶硅，所述栅极多晶硅覆 盖部分所述P阱、且所述栅极多晶硅还横向延伸到所述第一 N型离子注入区以及所述第一 浅沟槽隔离上方；被所述栅极多晶硅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。 源区，由形成于所述P阱中的N+源漏注入区组成，所述源区和所述栅极多晶硅的 源端侧的边界自对准。 漏区，由形成于所述N阱中的N+源漏注入区组成。 由位于所述漏区到所述第一 N型离子注入区和所述P阱交叠面之间的所述第一 N 型离子注入区、所述第一 P型离子注入区、所述N型外延层和所述N阱共同组成漂移区；所 述第一 P型离子注入区的掺杂条件满足在工作时所述P阱从横向、所述第一 P型离子注入 区从底部对所述第一 N型离子注入区实现完全耗尽、且所述第一 P型离子注入区也被完全 耗尽。 进一步的改进是，所述第一 N型离子注入区的离子注入工艺条件为：注入杂质为 憐或砷，注入能量为50kev?600kev，剂量为lEllcnT2?lE13cnT2。 进一步的改进是，所述第一 P型离子注入区的离子注入工艺条件为：注入杂质为 硼，注入能量为500kev?2000kev，剂量为lEllcnT2?lE13cnT2。 进一步的改进是，在所述P阱中还形成有一 P阱引出区，该P阱引出区由一 P+源 漏注入区组成，所述P阱引出区和所述源区隔离有一个所述浅沟槽隔离，所述P阱引出区用 于将所述P阱引出。 为解决上述技术问题，本专利技术提供的NLDM0S器件的制造方法包括如下步骤： 步骤一、在半导体衬底上淀积形成N型外延层。 步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述N型外延层上形成浅沟槽，并在所述浅沟槽中 填充氧化物形成浅沟槽隔离结构。 步骤三、光刻打开P阱形成区域，在所述N型外延层中进行P型离子注入形成P阱； 光刻打开N阱形成区域，在所述N型外延层中进行N型离子注入形成N阱；所述N阱和所述 P阱之间隔离有一个所述浅沟槽隔离，定义该浅沟槽隔离为第一浅沟槽隔离；所述N阱的结 深小于所述P阱的结深。 步骤四、光刻打开第一 N型离子注入区的形成区域，在打开区域的所述N型外延层 中依次进行N型离子注入形成所述第一 N型离子注入区、进行P型离子注入形成所述第一 P型离子注入区；所述第一 N型离子注入区的结深大于所述N阱的结深、且所述第一 N型离 子注入区的结深小于所述P阱的结深，所述第一 N型离子注入区完全包覆所述N阱、所述第 一 N型离子注入区从所述N阱向所述P阱方向横向延伸并和所述P阱相交叠，所述第一 N 型离子注入区的掺杂浓度大于所述P阱的掺杂浓度；所述第一 P型离子注入区形成于所述 第一 N型离子注入区的底部并和所述第一 N型离子注入区的底部相接触；所述第一 P型离 子注入区的掺杂条件满足在工作时所述P阱从横向、所述第一 P型离子注入区从底部对所 述第一 N型离子注入区实现完全耗尽、且所述第一 P型离子注入区也被完全耗尽。 步骤五、在所述N型外延层表面依次形成栅极介质层和栅极多晶硅，对所述栅极 介质层和所述栅极多晶硅进行光刻刻蚀；刻蚀后，所述栅极多晶硅覆盖部分所述P阱、且所 述栅极多晶硅还横向延伸到所述第一N型离子注入区以及所述第一浅沟槽隔离上方；被所 述栅极多晶硅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。 步骤六、进行N+源漏离子注入同时形成源区和漏区，所述源区位于形成于所述P 阱中并和所述栅极多晶硅的源端侧的边界自对准；所述漏区位于所述N阱中；由位于所述 漏区到所述第一 N型离子注入区和所述P阱交叠面之间的所述第一 N型离子注入区、所述 第一 P型离子注入区、所述N型外延层和所述N阱共同组成漂移区。 进一步的改进是，步骤四中所述第一 N型离子注入区的N型离子注入工艺条件为： 注入杂质为磷或砷，注入能量为50kev?600kev，剂量为lEllcnT 2?lE13cnT2。 进一步的改进是，步骤四中所述第一 P型离子注入区的N型离子注入工艺条件为： 注入杂质为硼，注入能量为500kev?2000kev，剂量为lEllcnT 2?lE13cnT2。 进一步的改进是，步骤六中在所述N+源漏离子注入之后，还包括进行P+源漏离子 注入形成P阱引出区的步骤，所述P阱引出区和所述源区隔离有一个所述浅沟槽隔离，所述 P阱引出区用于将所述P阱引出。 本专利技术通过在漂移区中加入一个掺杂浓度较高的第一 N型离子注入区，相对于现 有技术中的由低掺杂的N型外延层组成漂移区的器件，本专利技术器件能够大大增加导通电流 并降低导通电阻，且通过第一 N型离子注入区的掺杂浓度的调节能够较好的实现器件的导 通电阻的调节。 本专利技术通过第一 N型离子注入区的底部增加一个第一 P型离子注入区，第一 P型 离子注入区能从底部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NLDMOS器件，其特征在于，包括：形成于半导体衬底上的N型外延层，在所述N型外延层上形成有浅沟槽隔离结构；P阱，形成于所述N型外延层中，所述P阱的掺杂浓度大于所述N型外延层的掺杂浓度；N阱，形成于所述N型外延层中，所述N阱和所述P阱之间隔离有一个所述浅沟槽隔离，定义该浅沟槽隔离为第一浅沟槽隔离；所述N阱的结深小于所述P阱的结深；第一N型离子注入区，形成于所述N型外延层中，所述第一N型离子注入区的结深大于所述N阱的结深、且所述第一N型离子注入区的结深小于所述P阱的结深，所述第一N型离子注入区完全包覆所述N阱、所述第一N型离子注入区从所述N阱向所述P阱方向横向延伸并和所述P阱相交叠，所述第一N型离子注入区的掺杂浓度大于所述P阱的掺杂浓度；第一P型离子注入区，形成于所述第一N型离子注入区的底部并和所述第一N型离子注入区的底部相接触；依次形成于所述N型外延层表面的栅极介质层和栅极多晶硅，所述栅极多晶硅覆盖部分所述P阱、且所述栅极多晶硅还横向延伸到所述第一N型离子注入区以及所述第一浅沟槽隔离上方；被所述栅极多晶硅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道；源区，由形成于所述P阱中的N+源漏注入区组成，所述源区和所述栅极多晶硅的源端侧的边界自对准；漏区，由形成于所述N阱中的N+源漏注入区组成；由位于所述漏区到所述第一N型离子注入区和所述P阱交叠面之间的所述第一N型离子注入区、所述第一P型离子注入区、所述N型外延层和所述N阱共同组成漂移区；所述第一P型离子注入区的掺杂条件满足在工作时所述P阱从横向、所述第一P型离子注入区从底部对所述第一N型离子注入区实现完全耗尽、且所述第一P型离子注入区也被完全耗尽。...

【技术特征摘要】
1. 一种NLDMOS器件，其特征在于，包括： 形成于半导体衬底上的N型外延层，在所述N型外延层上形成有浅沟槽隔离结构； P阱，形成于所述N型外延层中，所述P阱的掺杂浓度大于所述N型外延层的掺杂浓度； N阱，形成于所述N型外延层中，所述N阱和所述P阱之间隔离有一个所述浅沟槽隔离， 定义该浅沟槽隔离为第一浅沟槽隔离；所述N阱的结深小于所述P阱的结深； 第一 N型离子注入区，形成于所述N型外延层中，所述第一 N型离子注入区的结深大于 所述N阱的结深、且所述第一 N型离子注入区的结深小于所述P阱的结深，所述第一 N型离 子注入区完全包覆所述N阱、所述第一 N型离子注入区从所述N阱向所述P阱方向横向延 伸并和所述P阱相交叠，所述第一 N型离子注入区的掺杂浓度大于所述P阱的掺杂浓度； 第一 P型离子注入区，形成于所述第一 N型离子注入区的底部并和所述第一 N型离子 注入区的底部相接触； 依次形成于所述N型外延层表面的栅极介质层和栅极多晶硅，所述栅极多晶硅覆盖部 分所述P阱、且所述栅极多晶硅还横向延伸到所述第一N型离子注入区以及所述第一浅沟 槽隔离上方；被所述栅极多晶硅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道； 源区，由形成于所述P阱中的N+源漏注入区组成，所述源区和所述栅极多晶硅的源端 侧的边界自对准； 漏区，由形成于所述N阱中的N+源漏注入区组成； 由位于所述漏区到所述第一 N型离子注入区和所述P阱交叠面之间的所述第一 N型离 子注入区、所述第一 P型离子注入区、所述N型外延层和所述N阱共同组成漂移区；所述第 一 P型离子注入区的掺杂条件满足在工作时所述P阱从横向、所述第一 P型离子注入区从 底部对所述第一 N型离子注入区实现完全耗尽、且所述第一 P型离子注入区也被完全耗尽。2. 如权利要求1所述的NLDMOS器件，其特征在于：所述第一 N型离子注入区的离子 注入工艺条件为：注入杂质为磷或砷，注入能量为50kev?600kev，剂量为lEllcnT2? lE13cm 2〇3. 如权利要求1所述的NLDMOS器件，其特征在于：所述第一 P型离子注入区的离子注 入工艺条件为：注入杂质为硼，注入能量为500kev?2000kev，剂量为lEllcnT2?lE13cm_ 2。4. 如权利要求1所述的NLDMOS器件，其特征在于：在所述P阱中还形成有一 P阱引出 区，该P阱引出区由一 P+源漏注入区组成，所述P阱引出区和所述源区隔离有一个所述浅 沟槽隔离，所述P阱引出区用于将所述P阱引出。5. -种NLDMOS器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一、在半导体衬底上淀积形成N型外延层； 步骤二、采用光刻刻蚀工艺在所述N型外延层上形成浅沟槽，并在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：石晶，韩峰，陈雄斌，刘冬华，
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