一种高隔离性的n型LDMOS器件及其制造方法技术

本申请公开了一种高隔离性的n型LDMOS器件。在p型硅衬底中具有深n阱、轻掺杂n阱和轻掺杂p阱一。在深n阱中具有轻掺杂p阱二；在轻掺杂p阱二中具有重掺杂p阱二和重掺杂n阱一；在重掺杂p阱二中具有n型重掺杂的源极和体区引出区；在重掺杂n阱一中具有漏极；在部分的重掺杂p阱二和部分的重掺杂n阱一之上具有栅氧化层；在栅氧化层和紧邻的部分隔离结构四之上具有多晶硅栅极。在轻掺杂p阱一中具有重掺杂p阱一；在重掺杂p阱一中具有衬底引出区。在轻掺杂n阱中具有重掺杂n阱二；在重掺杂n阱二中具有保护环引出区。在硅材料的表面具有多个隔离结构。本申请可以实现体区与衬底、衬底与保护环、漏极与保护环的良好电学隔离。

【技术实现步骤摘要】
一种高隔离性的n型LDMOS器件及其制造方法
本申请涉及一种半导体器件，特别是涉及一种LDMOS（横向扩散MOS晶体管）器件。
技术介绍
请参阅图1，这是一种现有的n型LDMOS器件的剖面结构示意图。在p型硅衬底（或外延层）100中具有n型轻掺杂的漂移区101和重掺杂p阱二192，后者作为体区。在硅衬底100中还有环形的轻掺杂p阱一131包围在漂移区101和体区192外侧。在轻掺杂p阱一131中还具有环形的重掺杂p阱一191。在重掺杂p阱一191中具有环形的p型重掺杂的衬底引出区221。在体区192中具有p型重掺杂的体区引出区225和n型重掺杂的源极223。在漂移区101中具有n型重掺杂的漏极224。在硅衬底100的表面具有多个介质材料的隔离结构。其中，环形的隔离结构一171包围在衬底引出区221的外侧。环形的隔离结构170在衬底引出区221的内侧，且在漏极224和体区引出区225的外侧。隔离结构四174在栅极210和漏极224之间。在部分体区192、部分漂移区101之上具有栅氧化层200。在栅氧化层200和部分隔离结构四174之上具有多晶硅栅极210。上述n型LDMOS器件具有如下缺点：其一，由于p型体区192位于p型硅衬底100中，因而不能实现体区与衬底的电学隔离。其二，不能应用于高端电路。请参阅图2，这是n型MOS晶体管的高端（highside）电路示意图，其漏极连接电源，源极和体区引出区连接负载然后接地。如果上述n型LDMOS器件应用于高端电路，则由于体区与衬底不能隔离，而导致源极和体区引出区和衬底三者连接负载然后接地。当上述n型LDMOS器件导通时，负载电位抬高，同时使源极和体区引出区和衬底三者电位也抬高，影响了器件和衬底之间正常的电学隔离。其三，不能应用于漏极加负压、衬底接地的情况。如果硅衬底100接地，同时漏极224加负电压，那么p型硅衬底100与n型漂移区101之间所形成的PN结就会正向偏置而导通，不能实现n型漂移区101中的n型漏极224与衬底的电学隔离。请参阅图3，这是另一种现有的n型LDMOS器件的剖面结构示意图。与图1相比，其用轻掺杂的深n阱120取代了漂移区101。在图1中，漂移区101与体区192大致具有相同结深，且互不包括，两者或者不接触，或者仅侧面接触。在图3中，深n阱120包围住了体区192。由于深n阱120的存在，实现了体区192与硅衬底100之间的电学隔离，因而可以应用于高端电路。但是图3所示器件仍然不能应用于漏极加负压、衬底接地的情况。请参阅图4，这是又一种现有的n型LDMOS器件的剖面结构示意图。在p型轻掺杂的硅衬底（或外延层）100中具有轻掺杂的深n阱120和轻掺杂p阱一131。环形的轻掺杂p阱一131包围在深n阱120的外侧。在深n阱120中具有轻掺杂p阱二132和重掺杂n阱二180，环形的重掺杂n阱二180包围在轻掺杂p阱二132的外侧。在轻掺杂p阱二132中具有重掺杂p阱二192和重掺杂n阱一150，环形的重掺杂p阱二192包围在重掺杂n阱一150的外侧。在部分的重掺杂p阱二192和部分的重掺杂n阱一150之上具有栅氧化层200。在栅氧化层200和紧邻的部分隔离结构四174之上具有多晶硅栅极210。在轻掺杂p阱一131中具有环形的重掺杂p阱一191。在重掺杂p阱一191中具有环形的p型重掺杂衬底引出区221。在重掺杂n阱二180中具有环形的n型重掺杂的保护环引出区222。在重掺杂p阱二192中具有n型重掺杂的源极223和环形的p型重掺杂的体区引出区225。在重掺杂n阱一150中具有n型重掺杂的漏极224。在硅材料的表面具有多个隔离结构171～175。环形的隔离结构一171包围在衬底引出区221的外侧。环形的隔离结构二172位于衬底引出区221和保护环引出区222之间。环形的隔离结构173位于保护环引出区222和体区引出区225之间。隔离结构四174位于重掺杂n阱一150中，且位于多晶硅栅极210和漏极224之间。隔离结构五175位于漏极224和体区引出区225之间。与图3相比，图4新增了保护环引出区222，并由深n阱120兼做保护环。由于在深n阱120中又新增了轻掺杂p阱二132，因而可以应用于漏极加负压、衬底接地的情况。但是如果衬底引出区221和保护环引出区222之间呈现反向偏置，则由于深n阱120的结深很大，难以完全耗尽，因而耐压受到限制。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是提供一种具有高隔离性的n型LDMOS器件，其高隔离性体现在：其一，实现体区与衬底之间的电学隔离，以满足高端电路的应用需求。其二，实现衬底与保护环之间的高压差的电学隔离，耐压达到100V以上，例如达到100～200V。其三，实现漏极与保护环之间的电学隔离，以满足漏极加负压的应用需求。为解决上述技术问题，本申请高隔离性的n型LDMOS器件在p型轻掺杂的硅衬底或外延层中具有轻掺杂的深n阱、轻掺杂n阱和轻掺杂p阱一；环形的轻掺杂n阱包围在深n阱的外侧；环形的轻掺杂p阱一包围在轻掺杂n阱的外侧；在深n阱中具有轻掺杂p阱二；在轻掺杂p阱二中具有重掺杂n阱一和环形的重掺杂p阱二；在重掺杂p阱二中具有n型重掺杂的源极和环形的p型重掺杂的体区引出区；在重掺杂n阱一中具有n型重掺杂的漏极；在部分的重掺杂p阱二和部分的重掺杂n阱一之上具有栅氧化层；在栅氧化层和紧邻的部分隔离结构四之上具有多晶硅栅极；在轻掺杂p阱一中具有环形的重掺杂p阱一；在重掺杂p阱一中具有环形的p型重掺杂衬底引出区；在轻掺杂n阱中具有环形的重掺杂n阱二；在重掺杂n阱二中具有环形的n型重掺杂的保护环引出区；在硅材料的表面具有多个隔离结构；环形的隔离结构一包围在衬底引出区的外侧；环形的隔离结构二位于衬底引出区和保护环引出区之间；环形的隔离结构三位于保护环引出区和体区引出区之间；隔离结构四位于重掺杂n阱一中，且位于多晶硅栅极和漏极之间；隔离结构五位于漏极和体区引出区之间。本申请的高隔离性的n型LDMOS器件的制造方法包括如下步骤：第1步，在p型硅衬底或外延层的表面热氧化生长出一层屏蔽氧化层，然后在硅衬底中进行离子注入以形成轻掺杂的深n阱；第2步，在硅衬底中进行离子注入以形成环形的轻掺杂p阱一，包围在深n阱的外侧；同时在深n阱中形成轻掺杂p阱二；第3步，在硅衬底中进行离子注入以形成环形的轻掺杂n阱，其位于轻掺杂p阱一的内侧，且包围在深n阱的外侧；第4步，在轻掺杂p阱二中进行离子注入以形成重掺杂n阱一；第5步，先在屏蔽氧化层之上淀积一层氮化硅，再采用局部氧化或浅槽隔离工艺在硅材料表面形成各个隔离结构，然后去除剩余的氮化硅；第6步，在轻掺杂n阱中进行离子注入以形成环形的重掺杂n阱二；在轻掺杂p阱一中进行离子注入以形成环形的重掺杂p阱一，同时在轻掺杂p阱二中也形成环形的重掺杂p阱二；第7步，先去除所有屏蔽氧化层，再在硅材料的表面热氧化生长一层栅氧化层，接着在栅氧化层和各个隔离结构之上淀积一层多晶硅，最后刻蚀为多晶硅栅极；第8步，先去除除了多晶硅栅极下方以外区域的栅氧化层，再在重掺杂p阱一中进行离子注入形成环形的p型重掺杂的衬底引出区，同时在重掺杂p阱二中也形成环形的p型重掺杂的体区引出区；在重掺杂n阱二中进行离子注入以形成环形的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高隔离性的n型LDMOS器件，其特征是，在p型轻掺杂的硅衬底或外延层中具有轻掺杂的深n阱、轻掺杂n阱和轻掺杂p阱一；环形的轻掺杂n阱包围在深n阱的外侧；环形的轻掺杂p阱一包围在轻掺杂n阱的外侧；在深n阱中具有轻掺杂p阱二；在轻掺杂p阱二中具有重掺杂n阱一和环形的重掺杂p阱二；在重掺杂p阱二中具有n型重掺杂的源极和环形的p型重掺杂的体区引出区；在重掺杂n阱一中具有n型重掺杂的漏极；在部分的重掺杂p阱二和部分的重掺杂n阱一之上具有栅氧化层；在栅氧化层和紧邻的部分隔离结构四之上具有多晶硅栅极；在轻掺杂p阱一中具有环形的重掺杂p阱一；在重掺杂p阱一中具有环形的p型重掺杂衬底引出区；在轻掺杂n阱中具有环形的重掺杂n阱二；在重掺杂n阱二中具有环形的n型重掺杂的保护环引出区；在硅材料的表面具有多个隔离结构；环形的隔离结构一包围在衬底引出区的外侧；环形的隔离结构二位于衬底引出区和保护环引出区之间；环形的隔离结构三位于保护环引出区和体区引出区之间；隔离结构四位于重掺杂n阱一中，且位于多晶硅栅极和漏极之间；隔离结构五位于漏极和体区引出区之间。

【技术特征摘要】
1.一种n型LDMOS器件，其特征是，在p型轻掺杂的硅衬底或外延层中具有轻掺杂深n阱、轻掺杂n阱和轻掺杂p阱一；环形的轻掺杂n阱包围在轻掺杂深n阱的外侧；环形的轻掺杂p阱一包围在轻掺杂n阱的外侧；在轻掺杂深n阱中具有轻掺杂p阱二；在轻掺杂p阱二中具有重掺杂n阱一和环形的重掺杂p阱二；在重掺杂p阱二中具有n型重掺杂的源极和环形的p型重掺杂的体区引出区；在重掺杂n阱一中具有n型重掺杂的漏极；在部分的重掺杂p阱二和部分的重掺杂n阱一之上具有栅氧化层；在栅氧化层和紧邻的部分隔离结构四之上具有多晶硅栅极；在轻掺杂p阱一中具有环形的重掺杂p阱一；在重掺杂p阱一中具有环形的p型重掺杂衬底引出区；在轻掺杂n阱中具有环形的重掺杂n阱二；在重掺杂n阱二中具有环形的n型重掺杂的保护环引出区；在硅材料的表面具有多个隔离结构；环形的隔离结构一包围在衬底引出区的外侧；环形的隔离结构二位于衬底引出区和保护环引出区之间；环形的隔离结构三位于保护环引出区和体区引出区之间；隔离结构四位于重掺杂n阱一中，且位于多晶硅栅极和漏极之间；隔离结构五位于漏极和体区引出区之间。2.根据权利要求1所述的n型LDMOS器件，其特征是，重掺杂n阱一的深度大于重掺杂n阱二、重掺杂p阱一和重掺杂p阱二；重掺杂n阱二的掺杂浓度大于重掺杂n阱一。3.根据权利要求1所述的n型LDMOS器件，其特征是，轻掺杂深n阱的结深为8～10μm，体浓度为1×1015～2.5×1015原子每立方厘米；轻掺杂p阱二的结深为4～4.5μm，体浓度为1×1016～2×1016原子每立方厘米；重掺杂n阱一的结深为1.2～1.4μm，体浓度为6×1016～8×1016原子每立方厘...

【专利技术属性】
技术研发人员：李喆，王黎，陈瑜，陈华伦，
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