LDMOS场效应晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种LDMOS场效应晶体管及其制作方法，所述LDMOS场效应晶体管的制作方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成开口；在所述半导体衬底上形成掩模图形，所述掩模图形至少暴露所述开口；以所述掩模图形作为掩模，进行离子注入，以在所述开口处形成漏极缓变掺杂区，所述漏极缓变掺杂区环绕所述开口，包括位于所述开口两侧的侧部及位于所述开口下方的凸出部；在所述漏极缓变掺杂区内形成漏区。本发明专利技术的LDMOS场效应晶体管漏极和栅极之间的漏极缓变区为一个往衬底较深处具有凸出部的掺杂区域，使得漂移区的电势沿着凸出部变化，从而增大了击穿电压。而其制作方法不增加新的光刻掩膜版，没有大幅度的增加工艺成本。

【技术实现步骤摘要】
LDMOS场效应晶体管及其制作方法
本专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种LDMOS(横向双扩散金属氧化物半导体)场效应晶体管及其制作方法。
技术介绍
在双扩散MOS场效应晶体管(D-MOSFET)中，利用两次反型杂质扩散的结深之差来精确控制沟道长度。DMOS与CMOS器件结构类似，也有源、漏、栅等电极，但是漏端击穿电压高。DMOS主要有两种类型，垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管VDMOSFET(verticaldouble-diffusedMOSFET)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管LDMOSFET(lateraldouble-diffusedMOSFET)。LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。在高压功率集成电路中常采用高压LDMOS满足耐高压、实现功率控制等方面的要求。与MOS场效应晶体管相比，LDMOS场效应晶体管在关键的器件特性方面，如增益、线性度、开关性能、散热性能以及减少级数等方面优势很明显。LDMOS是一种双扩散结构的功率器件。其制作方式是在相同的源/漏区域注入两次，其典型的方式如：一次注入浓度较大(典型注入剂量1015/cm2)的砷(As)，另一次注入浓度较小(典型剂量1013/cm2)的硼(B)。注入之后再进行一个高温推进过程，由于硼扩散比砷快，所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远，形成一个有浓度梯度的沟道，它的沟道长度由这两次横向扩散的距离之差决定。其中，LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)场效应晶体管的结构及杂质浓度的分布见图1。其结构形成在N-型衬底100上，包括源极110、漏极330和栅极220，如图1的上半部分所示。在源极110的区域，其掺杂为两次反型掺杂，即为较浅的N+型掺杂区和较深的P型掺杂区。图1的下半部分为上述结构对应区域的杂质浓度示意图，其中纵向的高度代表杂质浓度的大小。源区1即为较浅的N+型掺杂，沟道2的宽度即为两次掺杂的结深之差L。漏区4为较浅的N+型掺杂区。为了增加击穿电压，在源区1和漏区4之间有一个漂移区3。普通的N沟道MOSFET是N+-P-N+结构，而在LDMOS场效应晶体管中则是N+-P-N--N+结构，也就是说在沟道2和漏区4之间插入了一个长度为L'的N-漂移区3。LDMOS中的漂移区是该类器件设计的关键，漂移区的杂质浓度比较低，因此，当LDMOS接高压时，漂移区由于是高阻，能够承受更高的电压。对LDMOS而言，外延层(衬底100)的厚度、掺杂浓度、漂移区的长度是其最重要的特性参数。我们可以通过增加漂移区的长度以提高击穿电压，但是这会增加芯片面积和导通电阻。高压LDMOS器件耐压和导通电阻取决于外延层的浓度、厚度及漂移区长度的折中选择。在LDMOS结构尺寸条件一定的条件下，漂移区浓度条件是决定器件耐压的主要因素。漂移区越浓，则在相同的漏极电压下其耗尽区面积越小，因此电场线越集中，越容易发生雪崩击穿。因此漂移区的浓度要尽量小，从而获得较大的耗尽区面积。但是如果漂移区的浓度过小，那么它在较小的漏极电压下就会完全耗尽。当漏极电压进一步升高的时候，耗尽区会从漂移区扩展到漏极的N+区(以NLDMOS为例)。由于N+的浓度极大，因此扩展到此处的耗尽区宽度极小，从而在此处形成局部的大电场，引起雪崩击穿。漂移区的浓度越大，则其电阻率越低。因此在尺寸固定的条件下，漂移区越浓，则其寄生电阻越大，增加器件的导通电阻Rdson。因为耐压和导通阻抗对于外延层的浓度和厚度的要求是矛盾的。高的击穿电压要求厚的轻掺杂外延层和长的漂移区，而低的导通电阻则要求薄的重掺杂外延层和短的漂移区，因此必须选择最佳外延参数和漂移区长度，以便在满足一定的源漏击穿电压的前提下，得到最小的导通电阻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种简单易行的方式来有效增大LDMOS场效应晶体管的击穿电压。为实现上述目的，本专利技术提供一种LDMOS场效应晶体管的制作方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成开口；利用掩模图形作为掩模，进行离子注入，以在所述开口处形成漏极缓变掺杂区，所述掩模图形至少暴露所述开口，所述漏极缓变掺杂区环绕所述开口，包括位于所述开口两侧的侧部及位于所述开口下方的凸出部；在所述漏极缓变掺杂区内形成漏区。可选的，形成漏极缓变掺杂区后，另包括形成栅极的步骤。可选的，所述制作方法另包括形成栅极的步骤，所述栅极与所述开口在同时形成；形成所述栅极与所述开口的步骤包括：在半导体衬底上形成栅极材料层；选择性刻蚀所述栅极材料层，以形成过栅结构、漏极掩模结构，所述过栅结构与所述漏极掩模结构之间存在间隔，所述过栅结构覆盖了待形成栅极的区域及待形成漏极缓变掺杂区的一部分区域，所述过栅结构、漏极掩模结构与所述间隔共同占据了待形成栅极的区域与待形成漏极缓变掺杂区的区域；形成光刻胶掩模，所述光刻胶掩模暴露待形成漏极缓变掺杂区的区域；以光刻胶掩模作为掩模，刻蚀过栅结构、漏极掩模结构及半导体衬底，在该刻蚀中，过栅结构被去除一部分而形成所述栅极，所述漏极掩模结构被除去，所述间隔下方的半导体衬底形成所述开口。可选的，利用所述光刻胶掩模作为所述掩模图形，进行所述离子注入。可选的，形成漏极缓变掺杂区后，在所述开口内填充氧化物，以形成氧化物隔离结构。可选的，所述LDMOS场效应晶体管还包括源区及栅极，在所述LDMOS场效应晶体管的漏区、源区及栅极制作完成后，进行所述形成氧化物隔离结构的步骤；所述形成氧化物隔离结构的步骤，包括：在半导体衬底表面形成层间介质层，所述层间介质层覆盖所述漏区、源区及栅极，并填充在所述开口内形成所述氧化物隔离结构；形成所述层间介质层后，在所述漏区、源区、栅极上方的层间介质层内形成漏区接触孔、源区接触孔、栅极接触孔。可选的，所述在半导体衬底上形成栅极材料层的步骤之前还包括进行离子注入形成源极缓变掺杂区的步骤。可选的，栅极形成后，还包括形成浅掺杂漏区、漏极掺杂区以及形成浅掺杂源区、源极掺杂区的步骤。本专利技术另提供有一种LDMOS场效应晶体管，所述LDMOS场效应晶体管形成在半导体衬底上，包括：栅极，所述栅极形成在所述半导体衬底表面上；形成在半导体衬底表面下的漏极缓变掺杂区，所述漏极缓变掺杂区位于所述栅极的一侧；氧化物隔离结构，所述氧化物隔离结构位于半导体衬底内，且与所述栅极具有间距；其中，所述漏极缓变掺杂区环绕所述氧化物隔离结构，包括位于所述氧化物隔离结构两侧的侧部及位于所述氧化物隔离结构下方的凸出部。可选的，所述凸出部的厚度和所述栅极的栅极材料层的厚度相同。可选的，所述LDMOS场效应晶体管还包括浅掺杂漏区、漏极掺杂区以及浅掺杂源区、源极掺杂区。可选的，另包括接连在所述漏极掺杂区上的漏极接触孔、接连在所述源极掺杂区上的源极接触孔。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术的LDMOS场效应晶体管的漏极和栅极之间的漏极缓变区为一个往衬底较深处具有凸出部的掺杂区域，使得漂移区的电势沿着凸出部变化，即增大电势变化的路径，增大了LDMOS场效应晶体管的击穿电压。附图说明图1是现有技术中一种LDMOS场效应晶体管的结构示意图及其各区域的杂质浓度的分布图；图2是形成本专利技术实施例的LDMOS场效应晶体管的工艺流程图；图3至图11是形成本专利技术实施例的LDMOS场效应晶体管的示意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种LDMOS场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底表面形成开口；利用掩模图形作为掩模，进行离子注入，以在所述开口处形成漏极缓变掺杂区，所述掩模图形至少暴露所述开口，所述漏极缓变掺杂区环绕所述开口，包括位于所述开口两侧的侧部及位于所述开口下方的凸出部；在所述漏极缓变掺杂区内形成漏区；所述制作方法另包括形成栅极的步骤，所述栅极与所述开口在同时形成；形成所述栅极与所述开口的步骤包括：在半导体衬底上形成栅极材料层；选择性刻蚀所述栅极材料层，以形成过栅结构、漏极掩模结构，所述过栅结构与所述漏极掩模结构之间存在间隔，所述过栅结构覆盖了待形成栅极的区域及待形成漏极缓变掺杂区的一部分区域，所述过栅结构、漏极掩模结构与所述间隔共同占据了待形成栅极的区域与待形成漏极缓变掺杂区的区域；形成光刻胶掩模，所述光刻胶掩模暴露待形成漏极缓变掺杂区的区域；以光刻胶掩模作为掩模，刻蚀过栅结构、漏极掩模结构及半导体衬底，在该刻蚀中，过栅结构被去除一部分而形成所述栅极，所述漏极掩模结构被除去，所述间隔下方的半导体衬底形成所述开口。2.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成漏极缓变掺杂区后，另包括形成栅极的步骤。3.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，利用所述光刻胶掩模作为所述掩模图形，进行所述离子注入。4.如权利要求1所述的制作方法，其特征在于，形成漏极缓变掺杂区后，在所述开口内填充氧化物，以形成氧化物隔离结构。5.如权利要求4所述的制作方法，其特征在于，所述LDMOS场效应晶体管还包括源区及栅极，在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小利，唐树澍，苟鸿雁，
申请(专利权)人：上海宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：