專利名稱：減少熱載流子效應(yīng)的n型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體的說，是關(guān)于一種用于減少熱載流 子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管(LDMOS)。
背景技術(shù)：
在功率集成電路中，高壓驅(qū)動管通常工作在高電壓條件下，其器件溝道內(nèi)橫 向電場以及電流密度都遠大于其它器件，因而熱載流子效應(yīng)是高壓驅(qū)動管設(shè)計中 不可避免的問題，也是影響器件可靠性的主要因素，尤其是對于電流一直在硅和 二氧化硅界面流動的橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管，由于熱載流子效應(yīng)引起的 失效問題就更加嚴重。
目前，針對高壓橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的熱載流子效應(yīng)的解決辦法 大多是沿用低壓器件部分的金屬氧化物半導(dǎo)體管(MOS)的解決方法，引入降 低電場的結(jié)構(gòu)(如雙擴散漏的器件結(jié)構(gòu)等等)，以減小強電場對器件的破壞作用， 延長器件壽命，但這些辦法大多不適用于橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管。
某些特定工藝中也有采用對柵氧化層進行加固的方法，以降低產(chǎn)生的缺陷密 度，減少器件的熱載流子效應(yīng)，提高器件的可靠性。比如在柵氧化層中摻F、 Cl 或用氮化硅代替二氧化硅等，但這類辦法也存在有與現(xiàn)行普通工藝不兼容的缺 點。
為了從根本上解決用于高壓驅(qū)動管的橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的熱 載流子效應(yīng)問題，需對傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，在不降低器件其他特性的前提下， 延長器件壽命，保證器件的高可靠性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管， 本發(fā)明能夠減少器件的熱載流子效應(yīng)，提高器件壽命，而且?guī)缀醪桓淖兤骷膿?br> 3穿電壓、導(dǎo)通電阻和漏極電流等其他特性。 本發(fā)明禾用如下技術(shù)方案
一種減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括N 型半導(dǎo)體襯底，在N型半導(dǎo)體襯底上面設(shè)置有P型阱區(qū)，在P型阱區(qū)上設(shè)置有 N型阱區(qū)和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，在N型阱區(qū)上設(shè)有N型源區(qū)和P型接觸區(qū)，在 N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)上設(shè)有N型漏區(qū)，在N型阱區(qū)的表面設(shè)有柵氧化層且柵氧化 層自N型阱區(qū)延伸至P型阱區(qū)和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，在N型阱區(qū)表面的N型源 區(qū)、P型接觸區(qū)和柵氧化層的以外區(qū)域及N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)表面的N型漏區(qū)以 外區(qū)域設(shè)有場氧化層，在柵氧化層的上表面設(shè)有多晶硅柵且多晶硅柵延伸至場氧 化層的表面，在場氧化層、P型接觸區(qū)、N型源區(qū)、多晶硅柵及N型漏區(qū)的表面 設(shè)有氧化層，在N型源區(qū)、P型接觸區(qū)、多晶硅柵和N型漏區(qū)上分別連接有金 屬層，在P型阱區(qū)內(nèi)設(shè)有輕摻雜淺N型區(qū)，所述的輕摻雜淺N型區(qū)位于N型阱 區(qū)與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)之間，且輕摻雜淺N型區(qū)覆蓋柵氧化層與N型摻雜半導(dǎo) 體區(qū)形成的拐角。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點
(1) 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在柵氧化層的下方、緊靠N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)邊沿的位置 設(shè)置有一個輕摻雜淺N型區(qū)，由于輕摻雜淺N型區(qū)的引入，使得緊靠柵氧化層 下方的P型阱區(qū)到N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)的濃度梯度降低，減小了柵氧化層下方的 N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)附近的電場強度，從而也就減少了熱載流子注入到氧化層，相 應(yīng)的氧化層充電可以減小，器件由于熱載流子效應(yīng)造成的損傷降低，器件壽命增 加。參照附圖3，在加入輕摻雜淺N型區(qū)以后，柵氧化層下方的N型摻雜半導(dǎo) 體區(qū)附近的電場強度明顯降低，而且隨著輕摻雜淺N型區(qū)的寬度的增加(Ld為 輕摻雜淺N型區(qū)的寬度)，電場強度降低的越明顯。
(2) 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在柵氧化層的下方、緊靠N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)邊沿的位置 設(shè)置有一個輕摻雜淺N型區(qū)，由于輕摻雜淺N型區(qū)的引入，可以有效的減少柵 氧化層下方的N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)附近的熱載流子溫度。參照圖4，可以看到，在 加入輕摻雜淺N型區(qū)以后，柵氧化層下方的N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)附近的熱載流子 的溫度明顯減低，而且隨著輕摻雜淺N型區(qū)的寬度的增加(Ld為輕摻雜淺N型 區(qū)的寬度)，熱載流子的溫度減低越明顯。
4(3) 本發(fā)明結(jié)構(gòu)的整個工藝過程完全可以基于標準金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 線上實現(xiàn)，具有較好的兼容性。避免了在柵氧化層中摻F、 Cl或用氮化硅代替二 氧化硅等辦法存在的與現(xiàn)行普通工藝不兼容的缺點。
(4) 本發(fā)明結(jié)構(gòu)在有效地抑制N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的熱載 流子效應(yīng)的基礎(chǔ)上，幾乎沒有改變器件的擊穿電壓、導(dǎo)通電阻和漏極電流等其他 特性。


圖1是沒有加輕摻雜淺N型區(qū)13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的 結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是加了輕摻雜淺N型區(qū)13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的結(jié) 構(gòu)示意圖。
圖3是沒有加輕摻雜淺N型區(qū)13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管及 加了輕摻雜淺N型區(qū)13且寬度分別為1微米和2微米的N型橫向雙擴散金屬氧 化物半導(dǎo)體管沿著硅和二氧化硅界面的縱向電場大小比較圖，其中，Ld為輕摻 雜淺N型區(qū)13的寬度。
圖4是沒有加輕摻雜淺N型區(qū)13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管及 加了輕摻雜淺N型區(qū)13且寬度分別為1微米和2微米的N型橫向雙擴散金屬氧 化物半導(dǎo)體管沿著硅和二氧化硅界面的熱載流子溫度比較圖，其中，Ld為輕摻 雜淺N型區(qū)13的寬度。
具體實施例方式
參照圖2， 一種減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管， 包括N型半導(dǎo)體襯底9，在N型半導(dǎo)體襯底9上面設(shè)置有P型阱區(qū)10，在P 型阱區(qū)10上設(shè)置有N型阱區(qū)8和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)11，在N型阱區(qū)8上設(shè)有N 型源區(qū)6和P型接觸區(qū)7，在N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)11上設(shè)有N型漏區(qū)12，在N 型阱區(qū)8的表面設(shè)有柵氧化層3且柵氧化層3自N型阱區(qū)8延伸至P型阱區(qū)10 和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)ll，在N型阱區(qū)8表面的N型源區(qū)6、 P型接觸區(qū)7和柵 氧化層3的以外區(qū)域及N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)ll表面的N型漏區(qū)12以外區(qū)域設(shè)有 場氧化層1，在柵氧化層3的上表面設(shè)有多晶硅柵4且多晶硅柵4延伸至場氧化
5層1的表面，在場氧化層l、 P型接觸區(qū)7、 N型源區(qū)6、多晶硅柵4及N型漏 區(qū)12的表面設(shè)有氧化層5，在N型源區(qū)6、 P型接觸區(qū)7、多晶硅柵4和N型漏 區(qū)12上分別連接有金屬層2，在P型阱區(qū)10內(nèi)設(shè)有輕慘雜淺N型區(qū)13，所述 的輕摻雜淺N型區(qū)13位于N型阱區(qū)8與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)ll之間，且輕摻雜 淺N型區(qū)13覆蓋柵氧化層3與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)ll形成的拐角。 本實施例還采用如下技術(shù)措施來進一步提高本發(fā)明的性能 輕摻雜淺N型區(qū)13的寬度不超過2微米。
輕摻雜淺N型區(qū)13的深度為N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)11深度的0.4至0.6倍。 本發(fā)明采用如下方法來制備
1、 選擇N型襯底，并在N型襯底上生長一層P型外延，然后是N型阱、 N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)和輕摻雜淺N型區(qū)注入。
2、 接下來進行場氧化層的制備，然后是厚柵氧化層的生長，然后是厚柵氧 的刻蝕并同時做薄柵氧區(qū)域的N型雜質(zhì)注入，然后是薄柵氧化層的生 長，然后是多晶硅柵的生長、刻蝕，接下來是源漏注入和襯底接觸注入 區(qū)，最后是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理，整個工藝過程完全可以 基于標準外延低壓金屬氧化物半導(dǎo)體工藝線上實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1、一種減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括N型半導(dǎo)體襯底(9)，在N型半導(dǎo)體襯底(9)上面設(shè)置有P型阱區(qū)(10)，在P型阱區(qū)(10)上設(shè)置有N型阱區(qū)(8)和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11)，在N型阱區(qū)(8)上設(shè)有N型源區(qū)(6)和P型接觸區(qū)(7)，在N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11)上設(shè)有N型漏區(qū)(12)，在N型阱區(qū)(8)的表面設(shè)有柵氧化層(3)且柵氧化層(3)自N型阱區(qū)(8)延伸至P型阱區(qū)(10)和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11)，在N型阱區(qū)(8)表面的N型源區(qū)(6)、P型接觸區(qū)(7)和柵氧化層(3)的以外區(qū)域及N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11)表面的N型漏區(qū)(12)以外區(qū)域設(shè)有場氧化層(1)，在柵氧化層(3)的上表面設(shè)有多晶硅柵(4)且多晶硅柵(4)延伸至場氧化層(1)的表面，在場氧化層(1)、P型接觸區(qū)(7)、N型源區(qū)(6)、多晶硅柵(4)及N型漏區(qū)(12)的表面設(shè)有氧化層(5)，在N型源區(qū)(6)、P型接觸區(qū)(7)、多晶硅柵(4)和N型漏區(qū)(12)上分別連接有金屬層(2)，其特征在于在P型阱區(qū)(10)內(nèi)設(shè)有輕摻雜淺N型區(qū)(13)，所述的輕摻雜淺N型區(qū)(13)位于N型阱區(qū)(8)與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11)之間，且輕摻雜淺N型區(qū)(13)覆蓋柵氧化層(3)與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11)形成的拐角。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物 半導(dǎo)體管，其特征在于輕摻雜淺N型區(qū)(13)的寬度不超過2微米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物 半導(dǎo)體管，其特征在于輕摻雜淺N型區(qū)(13)的深度為N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(11) 深度的0.4至0.6倍。
全文摘要
一種減少熱載流子效應(yīng)的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括N型半導(dǎo)體襯底，在N型半導(dǎo)體襯底上面設(shè)置有P型阱區(qū)，在P型阱區(qū)上設(shè)置有N型阱區(qū)和N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，在N型阱區(qū)上設(shè)有N型源區(qū)和P型接觸區(qū)，在N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)上設(shè)有N型漏區(qū)，而場氧化層，金屬層，柵氧化層，多晶硅柵以及氧化層設(shè)置在所述器件的上表面，其特征在于在P型阱區(qū)內(nèi)設(shè)有輕摻雜淺N型區(qū)，所述的輕摻雜淺N型區(qū)位于N型阱區(qū)與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)之間，且輕摻雜淺N型區(qū)覆蓋柵氧化層與N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)形成的拐角。
文檔編號H01L29/66GK101510562SQ200910030068
公開日2009年8月19日 申請日期2009年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月30日
發(fā)明者劉斯揚, 夏曉娟, 孫偉鋒, 時龍興, 錢欽松, 陸生禮 申請人:東南大學(xué)