圆形对称结构的LDMOS器件及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种圆形对称结构的LDMOS器件及其制备方法，包括：衬底、栅介质层和栅电极；衬底上划分有第一区域，第一区域形成有高压阱区；第一区域包括第二区域和第三区域；第二区域形成有体区，第三区域形成有漂移区，漂移区和体区位于高压阱区内；第二区域包括第四区域和第五区域，第四区域经离子注入形成源区；第三区域包括第六区域和第七区域；第七区域经离子注入形成漏区；栅介质层形成在第五区域和第六区域上方；栅介质层包括薄氧区和场氧区；场氧区表面划分有第八区域；栅电极设置在第八区域与薄氧区上。采用中心对称布局，消除工艺梯度误差，提升量产工艺的良率、均匀性和一致性；采用圆形场板结构，提升器件的击穿电压和可靠性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
圆形对称结构的LDMOS器件及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体集成电路
，具体地涉及一种圆形对称结构的LDMOS器件以及一种圆形对称结构的LDMOS器件的制备方法。

技术介绍

[0002]MOSFET作为一种功率开关器件，具有功耗低、速度快、驱动简单等优点，被广泛地使用在功率集成电路中。在半导体行业中，MOSFET占有相当大的市场份额，2011年国内市场仅功率MOS就占了近30%的市场份额。由于横向功率MOS的源漏栅极都处于器件的表面，使得它易于和其它器件或电路集成在一块芯片上面。这是横向功率器件相对于纵向功率器件所拥有的最大的优势。
[0003]数字电路或者模拟电路中的MOSFET由于不需要承受大的耐压，一般就直接在衬底材料上面注入源漏掺杂，然后再淀积栅电极。这种MOSFET的栅可以做得非常短，以得到最佳的器件性能。然而，对于一个功率MOS器件而言，耐压是它必须考虑的问题。过短的沟道长度使得MOSFET在关态漏端加大电压时容易发生源漏耗尽穿通，器件耐压非常低。为了增加器件的耐压，就需要增加沟道的长度。这种做法虽然增加了MOSFET的耐压，但是也带来了诸多问题。
[0004]LDMOS是基于LDD的思想发展起来的一种横向功率MOS器件。在制造LDMOS的工艺过程中，源极掺的磷与沟道区掺的硼是依次先扩散入同一个窗口的，然后再推结。由于硼在硅内的扩散系数比磷的大，这样经过同样的扩散时间，硼的扩散距离比磷的大，也就在一次扩散过程中同时形成了源接触区和沟道两个部分。工程中可以通过控制扩散的时间来控制硼与磷的扩散距离差，这也就控制了沟道的长度。在同一窗口同时进行两种杂质的扩散，这也就成为了LDMOS的名字的由来。双扩散的工艺特点使得LDMOS在不需要高精度光刻工艺的同时仍然能做出很短的沟道，使得LDMOS的跨导、频率等性能有很大的提高。此外因其是横向器件的缘故，易于集成，所以LDMOS被广泛地运用在功率集成电路上面，尤其是低功耗和高频电路。
[0005]现代功率器件大都采用浅平面结构，典型的结深为5μm左右。在这种非常浅的结深下，如果没有相应的终端保护措施，器件的耐压将会比理想平行平面结的耐压低很多。场板技术是一种简便易行的改善功率器件电场分布从而提升其耐压和导通电阻特性的技术。
[0006]由于场板末端的边端电场效应非常显著，为了优化器件的耐压性，除了优化场板的长度以外，还需要优化场板下方的氧化层厚度，主结上方的氧化层应做得比较薄，从而使主结处的表面电场峰值降低，而场板末端下方的氧化层厚度应该做得厚一些，那样场板末端的电场峰值不至于太大。这样的场板的制造工艺明显偏复杂。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施方式的目的是提供一种圆形对称结构的LDMOS器件及其制备方法，采用闭合的圆环状栅电极作为“场板”，降低方形场板带来的边端电场效应，采用中心对称布
局，消除工艺梯度误差，提升量产工艺良率。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种圆形对称结构的LDMOS器件，所述LDMOS器件包括：衬底、栅介质层和栅电极；所述衬底上划分有圆形第一区域，所述第一区域经离子注入形成有高压阱区；所述第一区域包括位于中心的圆形第二区域和环绕在所述第二区域外围的环状第三区域；所述第二区域经离子注入形成有体区，所述第三区域经离子注入形成有漂移区，所述漂移区和所述体区位于所述高压阱区内；所述第二区域包括圆形第四区域和环绕在所述第四区域外围的环状第五区域，所述第四区域经离子注入形成有源区，所述源区位于所述体区内；所述第三区域包括同心环状的第六区域和第七区域，所述第六区域和第七区域依次环绕在所述第五区域外围；所述第七区域经离子注入形成有漏区，所述漏区位于所述漂移区内；所述栅介质层形成在所述第五区域和所述第六区域上方；所述栅介质层包括同心环状的薄氧区和场氧区，所述场氧区环绕在所述薄氧区外围；所述场氧区表面划分有环状的第八区域；所述栅电极设置在所述第八区域与所述薄氧区上；所述第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域、第六区域、第七区域、第八区域、栅介质层和栅电极具有共同的中心对称点。环形栅电极延伸至场氧区充当场板，圆形场板覆盖场氧化物的部分区域，对漂移区表面电场进行调控，且圆形场板的边端电荷聚集效应弱于方形场板，从而有效降低LDMOS器件边端电场，提升器件击穿电压和可靠性。
[0009]进一步地，所述第一区域还包括同心环状的第九区域和第十区域，所述第九区域环绕在所述第七区域外围，所述第十区域环绕在所述第九区域外围；所述第九区域形成有第一浅沟槽隔离区；所述第十区域经离子注入形成有第一保护环，所述第一浅沟槽隔离区、所述第一保护环与栅电极具有共同的中心对称点。
[0010]进一步地，所述衬底表面还划分有环状的第十一区域和第十二区域，所述第十一区域环绕在所述第十区域外围，所述第十二区域环绕在第十一区域外围；所述第十一区域形成有第二浅沟槽隔离区；所述第十二区域经离子注入形成有第二保护环，所述第二浅沟槽隔离区、所述第二保护环与栅电极具有共同的中心对称点。
[0011]进一步地，所述衬底为第一导电类型的衬底，所述第二保护环为第一导电类型的保护环，所述体区为第一导电类型的体区；所述高压阱区为第二导电类型的阱区，所述漂移区为第二导电类型的漂移区，所述源区为第二导电类型的源区，所述漏区为第二导电类型的漏区；所述第一保护环为第二导电类型的保护环。
[0012]可选的，所述第一导电类型为N型，所述第二导电类型为P型；或者所述第一导电类型为P型，所述第二导电类型为N型。
[0013]本专利技术第二方面提供一种圆形对称结构的LDMOS器件的制备方法，所述制备方法包括：S1：在衬底表面光刻形成圆形第一区域，在所述第一区域注入第二导电类型的离子，形成高压阱区；S2：图案化所述衬底，形成第一沟槽和第二沟槽，在第一沟槽和第二沟槽中填充沉积氧化物，形成第一浅沟槽隔离区和第二浅沟槽隔离区；S3：在衬底表面光刻形成场氧区对应的区域，在场氧区对应的区域表面生长二氧
化硅，得到场氧区；S4：在衬底表面光刻形成漂移区对应的第三区域，在所述第三区域注入第二导电类型的离子，形成漂移区；S5：在衬底表面光刻形成体区对应的第二区域，在所述第二区域注入第一导电类型的离子，形成体区；S6：在衬底表面生长二氧化硅，采用刻蚀工艺图案化二氧化硅作为栅介质，得到薄氧区；S7：在衬底及场氧区和薄氧区表面生长多晶硅栅，图案化所述多晶硅栅，得到环状栅电极；S8：在衬底表面光刻形成圆形第四区域和环状第七区域，在所述第四区域注入第二导电类型的离子，形成源区；在所述第七区域注入第二导电类型的离子，形成漏区；所述第一区域、高压阱区、第一浅沟槽隔离区、第二浅沟槽隔离区、场氧区、薄氧区、漂移区、体区、源区、漏区以及栅电极具有共同的中心对称点。通过上述方法制备的LDMOS器件采用闭合的圆环状栅电极作为“场板”，降低方形场板带来的边端电场效应。器件的体区、漂移区、源区、场氧区、薄氧区、栅电极、漏区等都是中心对称结构，能够有效消除工艺梯度误差。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆形对称结构的LDMOS器件，其特征在于，所述LDMOS器件包括：衬底（1）、栅介质层（8）和栅电极（5）；所述衬底（1）上划分有圆形第一区域，所述第一区域经离子注入形成有高压阱区（2）；所述第一区域包括位于中心的圆形第二区域和环绕在所述第二区域外围的环状第三区域；所述第二区域经离子注入形成有体区（3），所述第三区域经离子注入形成有漂移区（4），所述漂移区（4）和所述体区（3）位于所述高压阱区（2）内；所述第二区域包括圆形第四区域和环绕在所述第四区域外围的环状第五区域；所述第四区域经离子注入形成有源区（6），所述源区（6）位于所述体区（3）内；所述第三区域包括同心环状的第六区域和第七区域，所述第六区域和第七区域依次环绕在所述第五区域外围；所述第七区域经离子注入形成有漏区（7），所述漏区（7）位于所述漂移区（4）内；所述栅介质层（8）形成在所述第五区域和所述第六区域上方；所述栅介质层（8）包括同心环状的薄氧区（801）和场氧区（802），所述场氧区（802）环绕在所述薄氧区（801）外围；所述场氧区（802）表面划分有环状的第八区域；所述栅电极（5）设置在所述第八区域与所述薄氧区（801）上；所述第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域、第六区域、第七区域、第八区域、栅介质层（8）和栅电极（5）具有共同的中心对称点。2.根据权利要求1所述的圆形对称结构的LDMOS器件，其特征在于，所述第一区域还包括同心环状的第九区域和第十区域，所述第九区域环绕在所述第七区域外围，所述第十区域环绕在所述第九区域外围；所述第九区域形成有第一浅沟槽隔离区（11）；所述第十区域经离子注入形成有第一保护环（10），所述第一浅沟槽隔离区（11）、所述第一保护环（10）与栅电极（5）具有共同的中心对称点。3.根据权利要求2所述的圆形对称结构的LDMOS器件，其特征在于，所述衬底（1）表面还划分有环状的第十一区域和第十二区域，所述第十一区域环绕在所述第十区域外围，所述第十二区域环绕在第十一区域外围；所述第十一区域形成有第二浅沟槽隔离区（12）；所述第十二区域经离子注入形成有第二保护环（9），所述第二浅沟槽隔离区（12）、所述第二保护环（9）与栅电极（5）具有共同的中心对称点。4.根据权利要求3所述的圆形对称结构的LDMOS器件，其特征在于，所述衬底（1）为第一导电类型的衬底（1），所述第二保护环（9）为第一导电类型的保护环，所述体区（3）为第一导电类型的体区（3）；所述高压阱区（2）为第二导电类型的阱区，所述漂移区（4）为第二导电类型的漂移区（4），所述源区（6）为第二导电类型的源区（6），所述漏区（7）为第二导电类型的漏区（7）；所述第一保护环（10）为第二导电类型的保护环。5.根据权利要求4所述的圆形对称结构的LDM...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵东艳，王于波，郁文，陈燕宁，刘芳，吴波，余山，付振，朱松超，王帅鹏，
申请(专利权)人：北京智芯微电子科技有限公司国网信息通信产业集团有限公司，
类型：发明
国别省市：