横向双扩散金属氧化物半导体元件及其制造方法技术

一种横向双扩散金氧半导体元件及其制造方法。此方法包括下面步骤：（ａ）提供第一导电型的基底；（ｂ）于基底中形成第二导电型的井区，此井区具有极陡峭退后的井轮廓，在其中的掺杂浓度随着深度改变，而于井区的表面区域提供比位于井区的表面区域下面的区域低的淡掺杂浓度；（ｃ）形成闸极层，其部分覆盖井区以及与井区绝缘；以及（ｄ）于井区形成源极区以及汲极区其中之一。此ＳＳＲ的井区的存在可以提供一较淡的表面掺杂以而可获得具有高崩溃电压的ＬＤＭＯＳ，以及可以提供较浓的次－表面掺杂以降低导通阻值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种半导体元件，且特别是有关于一种横向双扩散金氧半导体(LDMOS)元件以及此元件的制造方法。
技术介绍
LDMOS(Lateral Double Diffused Metal Oxide Semiconductor)元件一般是应用在使用高电压的系统中，而且对于如此设计的LDMOS元件而言，高崩溃电压(Vbd)以及在操作时低导通阻值(Ron)是重要的。藉由此具有低导通阻值以及高崩溃电压的LDMOS元件的设计，其在高电压下，一般会呈现较低的功率损失。此外，当电晶体在饱和(Saturation)时，加快元件操作速度，可以呈现低导通阻值以及高汲极电流(Idsat)。不过，如此设计的LDMOS元件的问题是，若是将浓度降低使Vbd趋向极大时，Ron也同时会变大。在习知的LDMOS元件中，可以提供一淡浓度井的掺杂以作为N-淡(NM)区域，以降低闸极边缘的电场。不过，此淡浓度井的掺杂会增加Ron。为了降低Ron，增加N-淡(NM)区域的掺杂浓度是需要的，但是如此会使得崩溃特性变差，例如Vbd下降。US 6,448,625 B1揭露一种高电压MOS元件，在其中，N-井区域由两个区域形成。如上所述，使用第一罩幕进行第一N-井植入制程。然后，使用不同的罩幕进行第二N-井植入制程，此不一样的罩幕可以横向补偿对应的第一罩幕。第二植入制程使用高浓度植入，且此制程造成一井区，在此井区中，第一区域具有高的掺质浓度以及第二区域具有对应第一区域的低的掺质浓度。当元件是限制电压(Blocking Voltage)时，在第二区域中的低掺质浓度可以增加崩溃电压，而当元件是开启状态时，可以帮助降低导通阻值。US 6,531,355揭露一RESURF LDMOS电晶体，包括RESURF区域其自行对准于LOCOS场氧化区域。自行对准可以产生稳定的崩溃电压藉由消除地形上的对准失误以及制程上可忍受的变异。对一特定的导通电阻而言，这个技术产生的RESURF LDMOS元件具有稳定的、可预期的崩溃电压。US 6,580,131 B2揭露一种LDMOS元件，其具有两个磊晶的N-区域，以取代用于习知技术的元件中的较传统的单一磊晶N-区域。较低的N-层具有比较高N-层为低的阻值，因此造成了崩溃电压与导通阻值之间的关系的改善。由上可知，针对LDMOS元件的各种技术的研发，是为了改善崩溃电压与导通阻值之间的关系。因此，对于一个能够改善上述关系的技术是值得期待的。
技术实现思路
本专利技术提供一种横向双扩散金氧半导体(Lateral Double DiffusedMetal Oxide Semiconductor，LDMOS)元件的制造方法，包括下面步骤(a)提供第一导电型的基底；(b)于基底中形成第二导电型的井区，此井区具有极陡峭退后(Super Steep Retrograde，SSR)的井轮廓，在其中的一掺杂浓度随着深度改变，而于井区的表面区域提供比位于井区的表面区域下面的区域低的淡掺杂浓度；(c)形成闸极层，其部分覆盖井区以及与井区绝缘；以及(d)于井区形成源极区以及汲极区其中之一。关于本专利技术，具有SSR井轮廓的一井区形成于LDMOS元件中，这个位于井区的掺杂浓度随着深度而改变，而于井区的表面区域提供比位于井区的表面区域下面的区域低的淡掺杂浓度。如此在LDMOS元件中，具有淡表面掺杂的SSR井区会有较高的崩溃电压，并且较浓的次-表面掺杂可以降低Ron。在过去，极陡峭退后轮廓是应用在MOS元件的通道区域，以减少所谓的反向短通道效应(reverse short channel)(在某一点上，通道长度减少会在启始电压上产生反向效果)。上述的讨论例如是US 6,444,550 B1以及出自于Peter M Zeitzoff，Sematech Inc，Austin TX，USA，SemiconductorFabtech-10th Edition，pages 275-280的文章″Front-End Trends，Challenges，and Potential Solutions for the 180-100nm IC TechnologyGenerations″。在一实施例，步骤(b)包括在该基底植入至少一元素的步骤以形成井区，且控制植入的深度以产生SSR的井轮廓。植入的深度的控制是由控制植入能量来达成，如此可以控制位于SSR井区的掺杂轮廓，特别是掺杂浓度由淡变浓的深度处，以达到特定植入的要求。在一实施例中，植入步骤包括一二阶段(Two-stage)的植入制程。在一特定的实施例中，二阶段的植入制程包括下面步骤于基底中植入第一元素以形成第二导电型的井区；以及于井区植入第二元素以在井区中产生SSR的井轮廓。可以控制第二元素植入的深度以生成所需的SSR井轮廓。在一特定的实施例中，第二元素比该第一元素重。在另一实施例中，第一元素与第二元素植入的顺序可以相反，亦即较重的元素可以比较轻的元素先植入。在一实施例中，第一元素是选自较轻的第VI族元素以及第二元素是选自较重的第VI族元素。因此，第一元素例如是P或是As，而第二元素例如是Sb。在一特定的实施例中，第一元素是磷(P)，而第二元素是锑(Sb)。在一实施例中，此方法更包括下面步骤于基底形成第一导电型的第二井区，其相邻第二导电型的井区。此第二井区可以在第二导电型的井区之后形成，或是在另一实施例中，在第二导电型的井区之前形成。在一实施例中，此方法在步骤(b)之前，更包括下面步骤于基底上形成罩幕以暴露一区域，且该第二导电型的井区形成于区域中。在实施例中，进行此二阶段的植入制程时，该罩幕保留于此二阶段的植入制程中。因此，在这样的实施例中，当这些植入步骤进行，所植入的元素会植入到基底相同的地方。闸极层与基底绝缘的方法有好几种。不过，在一实施例中，此方法在步骤(c)之前，更包括下面步骤于基底的表面上形成场氧化绝缘层以及相邻的闸极氧化层，以在步骤(c)中，形成已形成的闸极层，而覆盖闸极氧化层以及至少一部份的该场氧化绝缘层。在一实施例中，第一导电型是P型以及第二导电型是N型。在一特定实施例中，第二导电型的井区是一N-淡(N-minus)区域。因此，井区具有比形成于其中的源极区或汲极区较低的掺杂浓度。在一实施例中，LDMOS元件为非对称结构，其中只有源极或汲极其中一端形成于SSR井中。在一特定实施例中，能够承受高电压的端点是位于SSR井中。不过，在另一实施例中，在步骤(b)中，形成具有SSR的井轮廓的二个井区，在步骤(c)中，形成闸极层以部分覆盖二井区，以及在步骤(d)中，源极区形成于此二井区的其中之一以及该汲极区形成于另一。因此，在此另一实施中，LDMOS元件具有对称结构，其源极与汲极端都可以承受高电压操作，亦即源极与汲极端都在于SSR井中。本专利技术提出第二种横向双扩散金氧半导体(Lateral Double DiffusedMetal Oxide Semiconductor，LDMOS)元件的制造方法，包括下面步骤(a)提供第一导电型的基底；(b)于基底中植入第一元素以形成第二导电型的井区；(c)于井区植入第二元素以产生一极陡峭退后(Super SteepRetrograde，SSR)井，在其中的一掺杂浓度随着深度改本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种横向双扩散金氧半导体元件的制造方法，其特征在于其包括下面步骤：（ａ）提供一第一导电型的一基底；（ｂ）于该基底中形成一第二导电型的一井区，该井区具有一极陡峭退后的井轮廓，在其中的一掺杂浓度随着深度改变，而于该井区的一表面区 域提供比位于该井区的该表面区域下面的一区域低的一淡掺杂浓度；（ｃ）形成一闸极层，其部分覆盖该井区以及与该井区绝缘；以及（ｄ）于该井区形成一源极区以及一汲极区其中之一。

【技术特征摘要】
US 2005-2-23 11/063,9321.一种横向双扩散金氧半导体元件的制造方法，其特征在于其包括下面步骤(a)提供一第一导电型的一基底；(b)于该基底中形成一第二导电型的一井区，该井区具有一极陡峭退后的井轮廓，在其中的一掺杂浓度随着深度改变，而于该井区的一表面区域提供比位于该井区的该表面区域下面的一区域低的一淡掺杂浓度；(c)形成一闸极层，其部分覆盖该井区以及与该井区绝缘；以及(d)于该井区形成一源极区以及一汲极区其中之一。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的步骤(b)包括在该基底植入至少一元素的该步骤以形成该井区，且控制植入的该深度以产生该SSR的井轮廓。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于其中所述的植入步骤包括一二阶段的植入制程。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的二阶段的植入制程包括下面步骤于该基底中植入一第一元素以形成该第二导电型的该井区；以及于该井区植入一第二元素以在该井区中产生该SSR的井轮廓。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于其中所述的第二元素比该第一元素重。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中所述的第一元素是选自较轻的第VI族元素以及该第二元素是选自较重的第VI族元素。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于其中所述的第一元素是磷以及该第二元素是锑。8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其更包括下面步骤于该基底形成该第一导电型的一第二井区，其相邻该第二导电型的该井区。9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中在该步骤(b)之前，更包括下面步骤于该基底上形成一罩幕以暴露一区域，且该第二导电型的该井区形成于区域中。10.根据权利要求3所述的方法，其特征在于其中在该步骤(b)之前，更包括下面步骤于该基底上形成一罩幕以暴露一区域，且该第二导电型的该井区形成于区域中；以及在该二阶段的植入制程中，该罩幕保留于该二阶段中。11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中在该步骤(c)之前，更包括下面步骤于该基底的该表面上形成一场氧化绝缘层以及一相邻的闸极氧化层，以在该步骤(c)中，形成该已形成的闸极层，而覆盖该闸极氧化层以及至少一部份的该场氧化绝缘层。12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的第一导电型是P型以及该第二导电型是N型。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于其中所述的第二导电型的该井区是一N-淡区域。14.根据权利要求1所述的方法，其中在该步骤(b)中，形成具有该...

【专利技术属性】
技术研发人员：许嘉伦，刘慕义，卢道政，杨怡箴，陈冠博，
申请(专利权)人：旺宏电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]