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      集成梳狀柵縱向溝道soildmos單元的制作方法

      文檔序號(hào):7066401閱讀:523來源:國(guó)知局
      集成梳狀柵縱向溝道soi ldmos單元的制作方法
      【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種集成梳狀柵縱向溝道SOILDMOS單元。常規(guī)SOILDMOS導(dǎo)通溝道寬度小,通態(tài)電流小,通態(tài)線性電阻大,輸出電流能力弱。本實(shí)用新型包括半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、漂移區(qū)、阱區(qū)、阱接觸區(qū)、源區(qū)、橫向梳狀縱向柵、橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層、緩沖區(qū)、漏極與漏極接觸區(qū)、場(chǎng)氧區(qū)、多晶硅柵極區(qū)、接觸孔和金屬電極引線。本實(shí)用新型由于將集成縱向溝道SOILDMOS的柵改進(jìn)為橫向梳狀縱向柵結(jié)構(gòu),增加了器件導(dǎo)通態(tài)的比溝道寬度,一方面減小了器件溝道電阻,增大了通態(tài)電子流注入,憑借電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)減小漂移區(qū)通態(tài)電阻,從而降低通態(tài)壓降和功耗;另一方面則提高了器件的輸出電流能力。
      【專利說明】集成梳狀柵縱向溝道SOI LDMOS單元
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體【技術(shù)領(lǐng)域】,具體涉及一種集成梳狀柵縱向溝道(VC)SOI(絕緣層上半導(dǎo)體)LDMOS (橫向雙擴(kuò)散金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)單元。
      【背景技術(shù)】
      [0002]SOI LDMOS是一種全介質(zhì)隔離橫向雙擴(kuò)散結(jié)構(gòu)的功率器件,易于與其它SOI MOS器件和SOI CMOS電路集成,且有低成本、高增益和卓越的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛應(yīng)用于功率集成電路中??v向溝道SOI LDMOS器件在漂移區(qū)一側(cè)的緩沖區(qū)中設(shè)置漏極區(qū)。在漂移區(qū)的另一側(cè)刻蝕深槽設(shè)置縱向柵介質(zhì)層、多晶硅柵和金屬柵電極。在臨近縱向柵介質(zhì)層的漂移區(qū)上部設(shè)置阱區(qū)。在阱區(qū)遠(yuǎn)離縱向柵介質(zhì)層一側(cè)設(shè)置阱接觸區(qū),緊鄰縱向柵介質(zhì)層一側(cè)設(shè)置源區(qū)。在縱向柵介質(zhì)層、多晶硅柵、介于阱區(qū)和漏極區(qū)之間的漂移區(qū)上部設(shè)置場(chǎng)氧化層并覆蓋源區(qū)、阱區(qū)和漏極區(qū)的邊緣。在緊密接觸的源極區(qū)和阱區(qū)、漏極區(qū)和低阻多晶硅柵表面設(shè)置接觸孔。導(dǎo)通時(shí),其導(dǎo)電溝道位于縱向柵介質(zhì)層右側(cè)側(cè)表面,故稱為縱向溝道。該器件導(dǎo)通電流較小,通態(tài)電阻較大,輸出能力較弱。

      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0003]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種集成梳狀柵縱向溝道(VC)SOI (絕緣層上半導(dǎo)體)LDMOS (橫向雙擴(kuò)散金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)單元。
      [0004]本實(shí)用新型包括半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、頂層半導(dǎo)體、柵電極、柵極接觸孔、低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵、橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層、源區(qū)、阱區(qū)、阱歐姆接觸區(qū)、場(chǎng)氧化層、源區(qū)/阱區(qū)接觸孔、源電極與源場(chǎng)板、緩沖區(qū)、臺(tái)階式漏極區(qū)、漏區(qū)接觸孔、漏電極與漏場(chǎng)板;
      [0005]隱埋氧化層將半導(dǎo)體襯底和頂層半導(dǎo)體完全隔離;在頂層半導(dǎo)體的一側(cè)設(shè)置成一個(gè)同型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū),作為L(zhǎng)DMOS的緩沖區(qū),在另一側(cè)上表面形成一個(gè)異型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū),作為L(zhǎng)DMOS的阱區(qū);
      [0006]在阱區(qū)中靠近緩沖區(qū)一側(cè)進(jìn)行阱區(qū)的同型重?fù)诫s形成阱區(qū)的歐姆接觸區(qū),歐姆接觸區(qū)靠近緩沖區(qū)一側(cè)的邊緣與阱區(qū)靠近緩沖區(qū)一側(cè)的邊緣不重合且歐姆接觸區(qū)被包含在阱區(qū)內(nèi);另一側(cè)進(jìn)行阱區(qū)的異型重?fù)诫s形成LDMOS的源區(qū);
      [0007]將源區(qū)、阱區(qū)和頂層半導(dǎo)體中遠(yuǎn)離緩沖區(qū)的一側(cè),刻蝕成橫向梳狀深槽,并在槽內(nèi)壁上生成一薄層絕緣介質(zhì)作為橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層;
      [0008]橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層外側(cè)覆蓋多晶硅層并進(jìn)行N型重?fù)诫s,形成低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵;
      [0009]在緩沖區(qū)的內(nèi)部遠(yuǎn)離橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層一側(cè)先刻蝕一個(gè)淺槽,在該淺槽中遠(yuǎn)離橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層一側(cè)刻蝕一個(gè)深槽,然后裸露出來的緩沖區(qū)部分進(jìn)行相同類型的重?fù)诫s,形成LDMOS的臺(tái)階式漏極區(qū);
      [0010]位于阱區(qū)下面,且自橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層與頂層半導(dǎo)體的界面開始到緩沖區(qū)的邊界為止的頂層半導(dǎo)體部分,作為L(zhǎng)DMOS的漂移區(qū);[0011]在橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層、低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵、源區(qū)靠近橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層的部分上表面形成場(chǎng)氧化層;同時(shí)阱區(qū)和漏極區(qū)之間的頂層半導(dǎo)體上表面形成場(chǎng)氧化層,且該場(chǎng)氧化層覆蓋阱區(qū)和漏極區(qū)的邊緣;
      [0012]在低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵所處深槽上表面開有柵極接觸孔,淀積金屬作為柵電極;在源區(qū)與阱區(qū)緊密接觸部分的上表面開出源區(qū)/阱區(qū)接觸孔,淀積金屬層并在臨近阱區(qū)一側(cè)場(chǎng)氧化層上覆蓋阱區(qū)和漂移區(qū)的上表面邊緣作為源極和源場(chǎng)板;在臺(tái)階式漏極區(qū)上表面開出漏區(qū)接觸孔,淀積金屬層并在場(chǎng)氧化層上覆蓋緩沖區(qū)和漏極區(qū)上表面邊緣作為漏極和漏場(chǎng)板。
      [0013]本實(shí)用新型有益效果如下:
      [0014]本實(shí)用新型使器件在導(dǎo)通態(tài)時(shí),增加比導(dǎo)通溝道寬度(即增大溝道寬度與漂移區(qū)寬度之比),一方面減小了溝道電阻,增強(qiáng)溝道電流注入;同時(shí)增強(qiáng)了漂移區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)而減小了漂移區(qū)通態(tài)電阻,從而在降低器件通態(tài)壓降和功耗的同時(shí)提高了器件的輸出電流能力。
      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0015]圖1為集成梳狀柵縱向溝道SOI nLDMOS截面結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0016]圖2為集成梳狀柵縱向溝道SOI nLDMOS俯視圖;
      [0017]圖中,半導(dǎo)體襯底1、隱埋氧化層2、低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵3、橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4、阱區(qū)5、源區(qū)6、柵電極7、場(chǎng)氧化層8、源電極與源場(chǎng)板9、接觸孔10、歐姆接觸區(qū)U、頂層半導(dǎo)體12、漏電極與漏場(chǎng)板13、緩沖區(qū)14、漏極區(qū)15。
      [0018]【具體實(shí)施方式】:
      [0019]如圖1和圖2所示,集成梳狀柵縱向溝道SOI LDMOS單元,包括半導(dǎo)體襯底1、隱埋氧化層2、低阻多晶硅橫向梳狀縱向柵3、橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4、阱區(qū)5、源區(qū)6、柵電極
      7、場(chǎng)氧化層8、源電極與源場(chǎng)板9、接觸孔10、歐姆接觸區(qū)11、頂層半導(dǎo)體12、漏電極與漏場(chǎng)板13、緩沖區(qū)14、漏極區(qū)15。
      [0020]隱埋氧化層2將半導(dǎo)體襯底I和頂層半導(dǎo)體12完全隔離,在頂層半導(dǎo)體12的一側(cè)設(shè)置成一個(gè)同型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū),作為L(zhǎng)DMOS的緩沖區(qū)14,在另一側(cè)上表面形成一個(gè)異型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū),作為L(zhǎng)DMOS的阱區(qū)5 ;
      [0021]在阱區(qū)5中靠近緩沖區(qū)14 一側(cè)進(jìn)行阱區(qū)5的同型重?fù)诫s形成阱區(qū)5的歐姆接觸區(qū)U,歐姆接觸區(qū)11靠近緩沖區(qū)14 一側(cè)的邊緣與阱區(qū)5靠近緩沖區(qū)14 一側(cè)的邊緣不重合,且歐姆接觸區(qū)11被包含在阱區(qū)5內(nèi);另一側(cè)進(jìn)行阱區(qū)5的異型重?fù)诫s形成LDMOS的源區(qū)6 ;
      [0022]將源區(qū)6、阱區(qū)5和頂層半導(dǎo)體12中遠(yuǎn)離緩沖區(qū)14的一側(cè),刻蝕成橫向梳狀深槽,并在槽內(nèi)壁上生成一薄層絕緣介質(zhì)作為橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4 ;
      [0023]橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4外側(cè)壁覆蓋多晶硅層并進(jìn)行N型重?fù)诫s,形成低阻橫向梳狀縱向多晶娃棚3 ;
      [0024]在緩沖區(qū)14的內(nèi)部遠(yuǎn)離橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4 一側(cè)先刻蝕一個(gè)淺槽,在該淺槽中遠(yuǎn)離橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4 一側(cè)刻蝕一個(gè)深槽,然后對(duì)裸露出來的緩沖區(qū)14部分進(jìn)行相同類型的重?fù)诫s,形成LDMOS的臺(tái)階式漏極區(qū)15 ;[0025]位于阱區(qū)5下面,且自橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4與頂層半導(dǎo)體12的界面開始到緩沖區(qū)14的邊界為止的頂層半導(dǎo)體12部分,作為L(zhǎng)DMOS的漂移區(qū);
      [0026]橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4、低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵3、源區(qū)6靠近橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層4的部分形成場(chǎng)氧化層8 ;同時(shí)阱區(qū)5和漏極區(qū)15之間的上表面也形成場(chǎng)氧化層8,且該場(chǎng)氧化層8覆蓋阱區(qū)5和漏極區(qū)15的邊緣;
      [0027]在低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵3所處深槽上表面開有接觸孔10,淀積金屬作為柵電極7 ;在源區(qū)6與阱區(qū)5緊密接觸部分的上表面開出接觸孔10,淀積金屬層并在臨近阱區(qū)5 一側(cè)場(chǎng)氧化層8上覆蓋阱區(qū)5和漂移區(qū)的上表面邊緣作為源極和源場(chǎng)板9 ;在臺(tái)階式漏極區(qū)15上表面開出接觸孔10,淀積金屬層并在場(chǎng)氧化層8上覆蓋緩沖區(qū)14和漏極區(qū)15上表面邊緣作為漏極和漏場(chǎng)板13。
      [0028]本實(shí)用新型中柵的俯視圖為橫向梳狀,縱向柵介質(zhì)層4沿縱向覆蓋源區(qū)6、阱區(qū)5和漂移區(qū)的溝槽側(cè)表面,形成器件溝道寬度與漂移區(qū)寬度之比大于I的縱向MOS溝道,既有效減小器件溝到電阻,又能在導(dǎo)通態(tài)增強(qiáng)溝道向漂移區(qū)的電子流注入,憑借漂移區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)減小漂移區(qū)電阻,從而達(dá)到減小器件通態(tài)電阻、降低器件通態(tài)壓降和功耗的同時(shí)提高器件輸出電流的目的。
      【權(quán)利要求】
      1.集成梳狀柵縱向溝道SOI LDMOS單元,其特征在于包括半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵、橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層、阱區(qū)、源區(qū)、柵電極、場(chǎng)氧化層、源極與源場(chǎng)板、接觸孔、歐姆接觸區(qū)、頂層半導(dǎo)體、漏極與漏場(chǎng)板、緩沖區(qū)、漏極區(qū); 隱埋氧化層將半導(dǎo)體襯底和頂層半導(dǎo)體完全隔離,在頂層半導(dǎo)體的一側(cè)設(shè)置成一個(gè)同型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū),作為L(zhǎng)DMOS的緩沖區(qū),在另一側(cè)上表面形成一個(gè)異型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū),作為L(zhǎng)DMOS的阱區(qū); 在阱區(qū)中靠近緩沖區(qū)一側(cè)進(jìn)行阱區(qū)的同型重?fù)诫s形成阱區(qū)的歐姆接觸區(qū),歐姆接觸區(qū)靠近緩沖區(qū)一側(cè)的邊緣與阱區(qū)靠近緩沖區(qū)一側(cè)的邊緣不重合,且歐姆接觸區(qū)被包含在阱區(qū)內(nèi);另一側(cè)進(jìn)行阱區(qū)的異型重?fù)诫s形成LDMOS的源區(qū); 將源區(qū)、阱區(qū)和頂層半導(dǎo)體中遠(yuǎn)離緩沖區(qū)的一側(cè),刻蝕成橫向梳狀深槽,并在槽內(nèi)壁上生成一薄層絕緣介質(zhì)作為橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層; 橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層外側(cè)壁覆蓋多晶硅層并進(jìn)行N型重?fù)诫s,形成低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵; 在緩沖區(qū)的內(nèi)部遠(yuǎn)離橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層一側(cè)先刻蝕一個(gè)淺槽,在該淺槽中遠(yuǎn)離橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層一側(cè)刻蝕一個(gè)深槽,然后對(duì)裸露出來的緩沖區(qū)部分進(jìn)行相同類型的重?fù)诫s,形成LDMOS的臺(tái)階式漏極區(qū); 位于阱區(qū)下面,且自橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層與頂層半導(dǎo)體的界面開始到緩沖區(qū)的邊界為止的頂層半導(dǎo)體部分,作為L(zhǎng)DMOS的漂移區(qū); 橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層、低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵、源區(qū)靠近橫向梳狀縱向柵介質(zhì)層的部分形成場(chǎng)氧化層;同時(shí)阱區(qū)和漏極區(qū)之間的上表面也形成場(chǎng)氧化層,且該場(chǎng)氧化層覆蓋阱區(qū)和漏極區(qū)的邊緣; 在低阻橫向梳狀縱向多晶硅柵所處深槽上表面開有接觸孔,淀積金屬作為柵電極;在源區(qū)與阱區(qū)緊密接觸部分的上表面開出接觸孔,淀積金屬層并在臨近阱區(qū)一側(cè)場(chǎng)氧化層上覆蓋阱區(qū)和漂移區(qū)的上表面邊緣作為源極和源場(chǎng)板;在臺(tái)階式漏極區(qū)上表面開出接觸孔,淀積金屬層并在場(chǎng)氧化層上覆蓋緩沖區(qū)和漏極區(qū)上表面邊緣作為漏極和漏場(chǎng)板。
      【文檔編號(hào)】H01L29/78GK203707141SQ201420006480
      【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年1月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月2日
      【發(fā)明者】張海鵬, 李俊杰, 孟曉, 余育新, 寧祥, 陳紫菱 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)
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