專利名稱：射頻橫向雙擴散場效應晶體管及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體集成電路制造器件，特別是涉及一種射頻橫向雙擴散場效應晶體管，本發(fā)明還涉及該晶體管的制造方法。
背景技術：
射頻橫向雙擴散場效應晶體管(RFLDM0S)器件是半導體集成電路技術與微波電子技術融合而成的新一代集成化的固體微波功率半導體產(chǎn)品，具有線性度好、增益高、耐壓高、輸出功率大、熱穩(wěn)定性好、效率高、寬帶匹配性能好、易于和MOS工藝集成等優(yōu)點，并且其價格遠低于砷化鎵器件，是一種非常具有競爭力的功率器件，被廣泛用于GSM，PCS,W-CDMA基站的功率放大器，以及無線廣播與核磁共振等方面。RFLDM0S器件的擊穿電壓(BV)與導通電阻(Rdson)是兩個用來衡量器件性能的重要參數(shù)。較高的擊穿電壓有助于保證器件在實際工作時的穩(wěn)定性，如工作電壓為50V的RFLDM0S器件，其擊穿電壓需要達到IlOV以上。而導通電阻(Rdson)則會直接影響到器件的輸出功率與增益等特性。為了實現(xiàn)較高的擊穿電壓，一般RFLDM0S管采用了兩層法拉第盾(G-shield)結構，這有利于電場更均勻地分布，如圖1所示，采用摻高濃度P型雜質的襯底，即P型襯底11，根據(jù)器件耐壓的要求不同，在所述P型襯底11上，生長不同厚度和摻雜濃度的P型外延層12，通過光刻板定義，進行離子注入形成輕摻雜漂移區(qū)(NLDD) 13 ;隨后熱氧生長一層柵極氧化層14 ;淀積多晶硅，光刻板定義并刻蝕出多晶硅柵15 ;利用離子注入和擴散工藝分別形成P阱16、P+區(qū)域17、N+源區(qū)18及N+漏區(qū)19 ;然后淀積一層氧化層110，淀積金屬或者金屬硅化物，刻蝕出第一層法拉第盾111，再淀積一層氧化層110，淀積金屬或者金屬硅化物，刻蝕出第二層法拉第盾112，然后定義P型多晶硅塞或金屬塞結構113，并淀積相應材料；最后進行后續(xù)工藝，形成RFLDM0S。然而，僅靠兩層法拉第盾結構實現(xiàn)更高的擊穿電壓BV (例如高于120V)仍然存在較大困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種射頻橫向雙擴散場效應晶體管，能獲得超過原有結構器件的性能，實現(xiàn)更高的擊穿電壓(高于120V)，同時還可以降低原有結構器件的導通電阻。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供的一種射頻橫向雙擴散場效應晶體管，包括P型襯底，在所述P型襯底上生長P型外延層，在所述P型外延層中形成輕摻雜漂移區(qū)，在所述P型外延層上方設置有第一層法拉第盾及第二層法拉第盾，在所述輕摻雜漂移區(qū)中還包括兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，分別位于所述第一層法拉第盾及所述第二層法拉第盾的下方。進一步的，還包括位于所述P型外延層上方的柵極氧化層及多晶硅柵，位于所述P型外延層中的利用離子注入和擴散工藝分別形成P阱、P+區(qū)域、N+源區(qū)及N+漏區(qū)，及P型
多晶硅塞或金屬塞結構。
進一步的，所述位于所述第一層法拉第盾下方的第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，長度為0-0. 8微米。進一步的，所述位于所述第二層法拉第盾下方的第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，長度為0-0. 95 微米。一種射頻橫向雙擴散場效應晶體管的制造方法，包括步驟1、在P型襯底上生長P型外延層；經(jīng)柵極氧化層生長后，淀積多晶硅，通過刻板定義并刻蝕出多晶硅柵，在刻蝕完成后，進行一步較高能量的輕摻雜LDD的N型離子注入，形成輕摻雜漂移區(qū)；步驟2、通過光刻定義并進行離子注入形成兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，所述兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域位于所述輕摻雜漂移區(qū)中并分別位于兩層法拉第盾下方的區(qū)域；步驟3、P阱的形成；步驟4、P+區(qū)域、N+源區(qū)及N+漏區(qū)的形成；步驟5、第一層法拉第盾、第二層法拉第盾及P型多晶硅塞或金屬塞結構的形成。

進一步的，步驟I中進行一步較高能量的輕摻雜LDD的N型離子注入，注入離子為磷或砷，能量為50-300keV，劑量為5en-4e12cm_2。進一步的，步驟2中所述進行離子注入形成兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，注入離子為磷或砷，注入能量范圍為50-300KeV，注入劑量范圍為5en-4e12cm_2。進一步的，步驟3中所述P阱的形成有兩種方式，一種是在多晶硅柵形成前通過注入與高溫推進形成，另一種是通過自對準工藝加高溫推進形成。進一步的，所述P阱，注入離子為硼，能量為30_80keV，劑量為Ie12-1e14CnT2。進一步的，步驟4中所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)的形成，注入離子為磷或砷，能量為0-200keV,劑量為Ie13-1e16CnT2,所述P+區(qū)域的形成，注入離子為硼或二氟化硼，能量為O-lOOkeV，劑量為 Ie13-1e16CnT2。本發(fā)明的射頻橫向雙擴散場效應晶體管，能夠獲得超過原有結構器件的性能，實現(xiàn)更高的擊穿電壓(高于120V)，同時還可以降低原有結構器件的導通電阻。


下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是現(xiàn)有的RFLDM0S器件的結構示意圖；圖2是本發(fā)明RFLDM0S器件結構示意圖；圖3a是現(xiàn)有的RFLDM0S器件在擊穿時的碰撞電離示意圖；圖3b是本發(fā)明的RFLDM0S器件在擊穿時的碰撞電離示意圖；圖4是本發(fā)明RFLDM0S器件與現(xiàn)有RFLDM0S器件沿NLDD區(qū)域的橫向電場強度分布圖；圖5是本發(fā)明RFLDM0S器件與現(xiàn)有RFLDM0S器件的擊穿電壓曲線圖；圖6a_6e是本發(fā)明RFLDM0S器件制造方法各步驟結構示意圖。主要附圖標記說明P型襯底11P型外延層12輕摻雜漂移區(qū)13柵極氧化層14
多晶硅柵15P阱16P+ 區(qū)域 17N+ 源區(qū) 18N+漏區(qū)19氧化層110第一層法拉第盾111第二層法拉第盾112P型多晶硅塞或金屬塞結構113P型襯底21P型外延層22柵極氧化層23多晶硅柵24輕摻雜漂移區(qū)25第二次NLDD注入?yún)^(qū)域26第一層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域261第二層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域262P 阱 27P+ 區(qū)域 28N+ 源區(qū) 29N+ 漏區(qū) 210氧化層211第一層法拉第盾212第二層法拉第盾213P型多晶硅塞或金屬塞結構214P型襯底61 P型外延層62柵極氧化層63多晶硅柵64輕摻雜漂移區(qū)65第二次NLDD注入?yún)^(qū)域66P 阱 67P+ 區(qū)域 68N+源區(qū) 69N+漏區(qū) 610氧化層611第一層法拉第盾612第二層法拉第盾613P型多晶硅塞或金屬塞結構614光刻膠600第一層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域601第二層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域60具體實施例方式為使貴審查員對本發(fā)明的目的、特征及功效能夠有更進一步的了解與認識，以下配合附圖詳述如后。如圖2所示，本發(fā)明RFLDM0S器件結構，包括在所述P型襯底21上，生長P型外延層22，熱氧生長一層柵極氧化層23 ;淀積多晶硅，光刻板定義并刻蝕出多晶硅柵24 ;隨后在所述P型外延層22上通過光刻板定義并進行離子注入形成輕摻雜漂移區(qū)(NLDD) 25 ;在輕摻雜漂移區(qū)25中進行第二次摻雜，形成兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域26，這兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域26分別為第一層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域261及第二層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域262，利用離子注入和擴散工藝分別形成P阱27、P+區(qū)域28、N+源區(qū)29及N+漏區(qū)210;然后淀積一層氧化層211，淀積金屬或者金屬硅化物，刻蝕出第一層法拉第盾212，再淀積一層氧化層211，淀積金屬或者金屬硅化物，刻蝕出第二層法拉第盾213，然后定義P型多晶硅塞或金屬塞結構214，并淀積相應材料；最后進行后續(xù)工藝，形成RFLDM0S。本發(fā)明RFLDM0S器件在雙層法拉第盾結構的基礎上，通過對兩層法拉第盾中每層法拉第盾下方NLDD區(qū)域進行第二次摻雜，改變了該區(qū)域雜質的濃度，分別增強了兩層法拉第盾結構提拉電場的效果，使電場的分布更加均勻，從而實現(xiàn)了更高的擊穿電壓BV(高于120V)。同時，第二次摻雜也使得NLDD區(qū)域整體的雜質濃度增加，從而實現(xiàn)更低的導通電阻Rdson。如圖3a、圖3b、圖4所示，其中圖3a、圖3b為現(xiàn)有的RFLDM0S器件及本發(fā)明的RFLDM0S器件在擊穿時的碰撞電離示意圖；圖4為本發(fā)明RFLDM0S器件與現(xiàn)有RFLDM0S器件沿NLDD區(qū)域的橫向電場強度分布圖，其中曲線a表示本發(fā)明，曲線b表示現(xiàn)有技術，各曲線與坐標圍成的面積即為該器件的擊穿電壓BV，顯而易見曲線a圍成的面積更大，即本發(fā)明RFLDM0S器件具有更高的擊穿電壓BV。這主要是因為位于兩層法拉第盾正下方NLDD區(qū)域的摻雜濃度的提高增強了法拉第盾提拉電場的作用，形成多個電場峰，使整個電場的分布更加的平緩，從而獲得更高的擊穿電壓BV。如圖5所示，為本發(fā)明RFLDM0S器件與現(xiàn)有RFLDM0S器件的擊穿電壓曲線圖，其中曲線a表示本發(fā)明，曲線b表示現(xiàn)有技術，有圖可見，曲線a具有更高的擊穿電壓，即本發(fā)明RFLDM0S器件具有更高的擊穿電壓。本發(fā)明RFLDM0S器件的制造方法，如圖6a_6e所示，包括步驟1、在P型襯底61上生長P型外延層62 ;經(jīng)柵極氧化層63生長后，淀積多晶硅，通過刻板定義并刻蝕出多晶硅柵64，在刻蝕完成后，為保證隨后的離子注入時多晶硅柵64不被擊穿，保留其頂部的光刻膠600。隨后，進行一步較高能量的輕摻雜LDD的N型離子注入，形成輕摻雜漂移區(qū)(NLDD) 65，注入離子如磷、砷等，能量為.50-300keV，劑量為.5en--4e12cnT2，最后去除光刻膠600，如圖6a所示。步驟2、通過光刻定義并進行離子注入形成兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域.66。該第二次NLDD注入?yún)^(qū)域66為位于NLDD中并處于兩層法拉第盾下方的區(qū)域，第一層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域601，其長度為0-0. 8um，第二層法拉第盾下方的注入?yún)^(qū)域.602，其長度為0-0. 95um，注入雜質可為磷或者砷，注入能量范圍為50-300KeV，注入劑量范圍為.5en-4e12cm 2,如圖 6b 所不。步驟3、P阱67的形成，可以有兩種方式，一種是在多晶硅柵64形成前通過注入與高溫推進形成，另一種是通過自對準工藝加高溫推進形成。其雜質為硼，能量為.30-80keV，劑量為Ie12-1e14CnT2,如圖6c所示。步驟4、P+區(qū)域68、N+源區(qū)69及N+漏區(qū)610的形成，具體為通過光刻定義出N+和P+的區(qū)域，注入源漏端的N+，雜質為磷或砷，能量為0_200keV，劑量為Ie13-1e16Cm'注AP+時，雜質為硼或二氟化硼，能量為O-lOOkeV，劑量為le13-le16cm_2，如圖6d所示。步驟5、淀積氧化層611和第一層法拉第盾612，并采用光刻定義出其結構。隨后再淀積一層氧化層611和第二層法拉第盾613，采用光刻定義其結構。定義P型多晶硅塞或金屬塞結構614,并淀積相應材料,如圖6e所示。以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領域的技術人員還可做出許多變形和改進，這些也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種射頻橫向雙擴散場效應晶體管，包括P型襯底，在所述P型襯底上生長P型外延層，在所述P型外延層中形成輕摻雜漂移區(qū)，在所述P型外延層上方設置有第一層法拉第盾及第二層法拉第盾，其特征在于，在所述輕摻雜漂移區(qū)中還包括兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，分別位于所述第一層法拉第盾及所述第二層法拉第盾的下方。
2.如權利要求1所述的射頻橫向雙擴散場效應晶體管，其特征在于，還包括位于所述P型外延層上方的柵極氧化層及多晶硅柵，位于所述P型外延層中的利用離子注入和擴散工藝分別形成P阱、P+區(qū)域、N+源區(qū)及N+漏區(qū)，及P型多晶硅塞或金屬塞結構。
3.如權利要求1所述的射頻橫向雙擴散場效應晶體管，其特征在于，所述位于所述第一層法拉第盾下方的第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，長度為0-0. 8微米。
4.如權利要求1所述的射頻橫向雙擴散場效應晶體管，其特征在于，所述位于所述第二層法拉第盾下方的第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，長度為0-0. 95微米。
5.一種如權利要求1所述晶體管的制造方法，其特征在于，包括 步驟1、在P型襯底上生長P型外延層；經(jīng)柵極氧化層生長后，淀積多晶硅，通過刻板定義并刻蝕出多晶硅柵，在刻蝕完成后，進行一步較高能量的輕摻雜LDD的N型離子注入，形成輕摻雜漂移區(qū)； 步驟2、通過光刻定義并進行離子注入形成兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，所述兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域位于所述輕摻雜漂移區(qū)中并分別位于兩層法拉第盾下方的區(qū)域； 步驟3、P阱的形成； 步驟4、P+區(qū)域、N+源區(qū)及N+漏區(qū)的形成； 步驟5、第一層法拉第盾、第二層法拉第盾及P型多晶硅塞或金屬塞結構的形成。
6.如權利要求5所述的制造方法，其特征在于，步驟I中進行一步較高能量的輕摻雜LDD的N型離子注入，注入離子為磷或砷，能量為50-300keV，劑量為5en-4e12cm_2。
7.如權利要求5所示的制造方法，其特征在于，步驟2中所述進行離子注入形成兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，注入離子為磷或砷，注入能量范圍為50-300KeV，注入劑量范圍為5en-4e12cm 2。
8.如權利要求5所示的制造方法，其特征在于，步驟3中所述P阱的形成有兩種方式，一種是在多晶硅柵形成前通過注入與高溫推進形成，另一種是通過自對準工藝加高溫推進形成。
9.如權利要求8所示的制造方法，其特征在于，所述P阱，注入離子為硼，能量為30-80keV，劑量為 Ie12-1e14CnT2。
10.如權利要求1所示的制造方法，其特征在于，步驟4中所述N+源區(qū)及N+漏區(qū)的形成，注入離子為磷或砷，能量為0_200keV，劑量為Ie13-1e16CnT2,所述P+區(qū)域的形成，注入離子為硼或二氟化硼，能量為O-lOOkeV，劑量為le13-le16Cm_2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種射頻橫向雙擴散場效應晶體管，包括P型襯底，在所述P型襯底上生長P型外延層，在所述P型外延層中形成輕摻雜漂移區(qū)，在所述P型外延層上方設置有第一層法拉第盾及第二層法拉第盾，在所述輕摻雜漂移區(qū)中還包括兩塊第二次NLDD注入?yún)^(qū)域，分別位于所述第一層法拉第盾及所述第二層法拉第盾的下方。本發(fā)明能獲得超過原有結構器件的性能，實現(xiàn)更高的擊穿電壓(高于120V)，同時還可以降低原有結構器件的導通電阻。同時本發(fā)明還公開了該晶體管的制造方法。
文檔編號H01L29/06GK103035731SQ20121052992
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月11日 優(yōu)先權日2012年12月11日
發(fā)明者李娟娟, 慈朋亮, 錢文生, 韓峰, 胡君 申請人:上海華虹Nec電子有限公司