一种射频横向扩散N型MOS管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种射频横向扩散N型MOS管及其制造方法，在N型漂移区上设有阶梯浅沟槽隔离氧化层，阶梯浅沟槽隔离氧化层包括位于N型漂移区之上的第二浅沟槽隔离氧化层和位于第二浅沟槽隔离氧化层之上的第一浅沟槽隔离氧化层；在阶梯浅沟槽隔离氧化层的表面包覆有第二场氧化层，在第一场氧化层的表面包覆有金属场极板，金属场极板将第一场氧化层和第二场氧化层分隔。本发明专利技术提供了一种结构简单且与现有射频横向双扩散金属氧化物半导体工艺相兼容的漂移区具有阶梯浅沟槽隔离结构的射频横向扩散N型金属氧化物半导体管及其制造方法，在相同的结构尺寸下，提升半导体管的击穿电压，而导通电阻保持不变。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种横向扩散金属氧化物半导体管，尤其是阶梯沟槽隔离结构射频N 型金属氧化物半导体管及其制造方法。
技术介绍
射频横向扩散N型金属氧化物半导体管(M0S管)具有高功率增益、高效率及低成本等优点，被广泛应用于移动通信基站、雷达、导航等领域。射频横向扩散N型金属氧化物半导体管包括靠近漏区的轻掺杂漂移区以增加击穿电压。由于轻掺杂漂移区的存在，半导体管因此具有较高的导通电阻。为了进一步提高射频横向扩散N型金属氧化物半导体管的击穿电压，增大输出功率，通常增加漂移区长度和降低漂移区掺杂浓度，半导体管导通电阻也会进一步增加，进而增大功耗降低效率。为了兼顾功率器件对高击穿电压和低导通电阻的性能要求，射频横向扩散N型金属氧化物半导体管的设计一般都会采用场极板技术来达到击穿电压和导通电阻之间的平衡。图1是一种现有技术的射频横向扩散N型金属氧化物半导体管的示意图。在P型衬底10上形成P型外延层11和P型下沉区(sinker区)12，在P型外延层11上形成N型漂移区14 ；在P型外延层11上且位于N型漂移区14两端分别相邻设置N型漏15和P型沟道13 ；在外延层11上且位于与P沟道13相邻的位置形成N型源16 ；在P型沟道13的表面包覆有栅氧层171 ；在栅氧层171的表面包覆有多晶硅栅17 ；在多晶硅栅17及N型漂移区14的表面包覆有场氧化层172 ；在N型漏15上形成金属电极(漏极)19。为了改善N型漂移区14内部的电场分布，降低N型漂移区14与P型沟道13之间PN结处电场峰值，增加半导体管击穿电压，在场氧化层172的表面包覆有金属场极板18。这种现有技术的射频横向扩散N型金属氧化物半导体管简单实用，但是，还没有最大的利用芯片面积，在相同的结构尺寸下，还没有达到最大的击穿电压及最小的导通电阻。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术的不足，提供一种结构简单且与现有射频横向双扩散金属氧化物半导体工艺相兼容的漂移区具有阶梯浅沟槽隔离结构的射频横向扩散N型金属氧化物半导体管及其制造方法，在相同的结构尺寸下，提升半导体管的击穿电压，而导通电阻保持不变。本专利技术的技术方案是一种射频横向扩散N型MOS管，在P型衬底上设有P型外延层，在P型外延层上设有N型漂移区，在P型外延层上且位于N型漂移区的相邻两端分别设置N型漏和P型沟道，在P型沟道的表面包覆有栅氧层，在栅氧层的表面包覆有多晶硅栅， 在所述多晶硅栅的表面包覆有第一场氧化层，在所述N型漂移区上设有阶梯浅沟槽隔离氧化层，所述阶梯浅沟槽隔离氧化层包括位于N型漂移区之上的第二浅沟槽隔离氧化层和位于第二浅沟槽隔离氧化层之上的第一浅沟槽隔离氧化层；在所述阶梯浅沟槽隔离氧化层的表面包覆有第二场氧化层，在所述第一场氧化层的表面包覆有金属场极板，所述金属场极板将第一场氧化层和第二场氧化层分隔。进一步的，所述的一种射频横向扩散N型MOS管，在所述N型漏上设置金属电极， 在所述P型衬底上还设置有P型下沉区，在P型下沉区的表面包覆金属场极板。进一步的，所述的一种射频横向扩散N型MOS管，在所述P型外延层上设有N型源， 所述N型源与所述P型沟道相邻，在所述N型源的表面包覆金属场极板。本专利技术还公开了一种射频横向扩散N型MOS管的制造方法，包括如下步骤 步骤Sl 制备重掺杂P型衬底，并在P型衬底上生长P型外延层；步骤S2 在P型外延层上进行P型重掺杂、N型轻掺杂和P型掺杂，分别形成P型下沉区、N型漂移区、P型沟道，再进行源、漏N型杂质注入，形成N型源和N型漏；步骤S3 在N型漂移区的上部刻蚀形成第一层浅沟槽；在N型漂移区的中部区域且位于第一层浅沟槽的下方刻蚀形成第二层浅沟槽，再在第一层浅沟槽和第二层浅沟槽内淀积氧化层，分别形成第一浅沟槽隔离氧化层和第二浅沟槽隔离氧化层，构成阶梯浅沟槽隔离氧化层；步骤S4 在P型沟道的表面干热氧化生长并形成栅氧层，在栅氧层上淀积有多晶硅栅， 在阶梯浅沟槽隔离氧化层的上表面及多晶硅栅的两侧和上表面湿热氧化生长并形成第一场氧化层，使第一场氧化层覆盖在第一浅沟槽隔离氧化层的表面；步骤S5 在第一场氧化层中刻孔，并淀积金属铝，刻铝形成金属场极板和金属电极；所述金属场极板包覆在P型下沉区、N型源及场氧化层的表面；所述金属电极覆盖在所述N型漏的表面。进一步的，所述的一种射频横向扩散N型MOS管的制造方法，步骤S2中，在所述P 型外延层内注入杂质硼，分别形成P型下沉区和P型沟道，并注入杂质磷，形成N型漂移区； 对P型沟道与N型漂移区在氮气环境下进行扩散。 进一步的，所述的一种射频横向扩散N型MOS管的制造方法，步骤S3中，在N型漂移区的上部用HF溶剂湿法二次刻蚀并淀积氧化层，形成第一浅沟槽隔离氧化层和第二浅沟槽隔离氧化层。进一步的，所述的一种射频横向扩散N型MOS管的制造方法，步骤S4中，在P型沟道的表面进行干热氧化生长，形成第三氧化层；并在第三氧化层上淀积多晶硅层，然后注入杂质磷，刻蚀掉P型沟道上部两侧多余的第三氧化层和多晶硅层，分别形成栅氧层和多晶硅栅。进一步的，所述的一种射频横向扩散N型MOS管的制造方法，步骤S2中，在P型下沉区与P型沟道之间的区域和N型漂移区内注入杂质砷，分别形成N型源和N型漏。本专利技术的优点是(1)本专利技术在漂移区上部引入一个通过两次刻蚀而形成的阶梯浅沟槽隔离氧化层结构，使漂移区有效长度增加了沟槽深度的两倍左右，半导体管具有更好的击穿特性；(2)本专利技术引入的阶梯浅沟槽隔离结构射频N型金属氧化物半导体管与传统的LOCOS 工艺横向扩散N型射频半导体管相比，其制备工艺不同，必须采用新的浅沟槽隔离(STI)工艺，新的STI制备工艺消除了传统LOCOS工艺的鸟嘴效应；(3)本专利技术在漂移区形成多个电场峰值，降低了漂移区靠近沟道一端的电荷聚集程度，漂移区电场分布相比传统的LOCOS工艺器件更加平坦，从而可以提高漂移区掺杂浓度，减小器件导通电阻，降低器件功耗；(4)本专利技术在相同的器件工艺尺寸下，击穿电压较传统的射频横向双扩散N型金属氧化物半导体管提升9%以上，而导通电阻基本不变。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述图1为现有技术的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的示意图； 图2为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的示意图； 图3为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的制造工艺示意图1 ； 图4为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的制造工艺示意图2 ； 图5为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的制造工艺示意图3 ； 图6为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的制造工艺示意图4 ； 图7为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的制造工艺示意图5 ； 图8为本专利技术实施例的射频横向扩散N型金属氧化物半导体结构的制造工艺示意图6 ； 图9为现有技术与本专利技术的半导体管击穿电压的比较示意图。其中10 P型衬底；11 P型外延层；12 P型下沉区；13 P型沟道；14 N型漂移区； 141第一浅沟槽隔离氧化层；142第二浅沟槽隔离氧化层；15 N型漏；16 N型源；17多晶硅栅；171栅氧层；172第一场氧化层；173第二场氧化层；18金属场极板；19金属电极。具体实施例方式实本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种射频横向扩散Ｎ型ＭＯＳ管，在Ｐ型衬底（１０）上设有Ｐ型外延层（１１），在Ｐ型外延层（１１）上设有Ｎ型漂移区（１４），在Ｐ型外延层（１１）上且位于Ｎ型漂移区（１４）的相邻两端分别设置Ｎ型漏（１５）和Ｐ型沟道（１３），在Ｐ型沟道（１３）的表面包覆有栅氧层（１７１），在栅氧层（１７１）的表面包覆有多晶硅栅（１７），在所述多晶硅栅（１７）的表面包覆有第一场氧化层（１７２），其特征在于：在所述Ｎ型漂移区（１４）上设有阶梯浅沟槽隔离氧化层，所述阶梯浅沟槽隔离氧化层包括位于Ｎ型漂移区（１４）之上的第二浅沟槽隔离氧化层（１４２）和位于第二浅沟槽隔离氧化层（１４２）之上的第一浅沟槽隔离氧化层（１４１）；在所述阶梯浅沟槽隔离氧化层的表面包覆有第二场氧化层（１７３），在所述第一场氧化层（１７２）的表面包覆有金属场极板（１８），所述金属场极板（１８）将第一场氧化层（１７２）和第二场氧化层（１７３）分隔。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高怀，陈文兰，田婷，孙晓红，王晓彧，
申请(专利权)人：苏州英诺迅科技有限公司，
类型：发明
国别省市：32