0上生長一定厚度但摻雜濃度較低的N型外延層11，作為LDMOS的漂移區(qū)；
[0028]步驟2:在上述輕摻雜的N型外延層11中分別注入重摻雜的P型區(qū)13和N型區(qū)12 ；
[0029]步驟3:利用同一窗口，先進行P阱注入硼，通過長時間的退火工藝使雜質(zhì)向體內(nèi)擴散，形成一定的結(jié)深，然后繼續(xù)注入施主雜質(zhì)砷形成源級接觸16。由于硼比砷擴散快，兩次注入擴散的差值就形成了溝道區(qū)14 ;
[0030]步驟4:在阱14中注入重摻雜區(qū)P型阱17，在阱11中離子注入形成重摻雜N型注入?yún)^(qū)阱15，重摻雜N型注入?yún)^(qū)阱15則為該LDMOS器件的漏極；
[0031]步驟5:在硅片表面形成柵氧化層19、場氧化層18和柵電極20。
[0032]高的擊穿電壓與低的導(dǎo)通電阻對LDMOS器件而言是一個重要的性能指標，而高的擊穿電壓必然帶來高的導(dǎo)通電阻，為了獲得擊穿電壓與導(dǎo)通電阻間的折中，除了改變器件的結(jié)構(gòu)，調(diào)整好各區(qū)的摻雜濃度與寬度也是至關(guān)重要的。
[0033]步驟I中，P型硅襯底的摻雜濃度為2el3cm_3。
[0034]步驟2中，超結(jié)區(qū)由橫向的N柱和P柱構(gòu)成，N柱位于P柱之上，分布在漂移區(qū)的表面，這樣的一個構(gòu)造比可以提高N柱的摻雜濃度，在相同耐壓下降低器件的導(dǎo)通電阻。通過MEDICI仿真得到最優(yōu)的N柱區(qū)與P柱區(qū)的深度比為3/7，最優(yōu)的摻雜濃度為，超結(jié)區(qū)中N柱區(qū)的摻雜濃度為9el5cnT3，P柱的摻雜濃度為4el5cnT3，N-型RESURF區(qū)摻雜濃度為5el4cnT3。低于或高于仿真的最優(yōu)值都會降低器件的擊穿電壓。在相同的摻雜濃度下，隨著漂移區(qū)長度的增加，器件的擊穿電壓也會跟著提高。
[0035]與傳統(tǒng)的普通RESURF LDMOS器件相比，本發(fā)明的創(chuàng)新之2，即本發(fā)明的重點在于，將超結(jié)區(qū)中的P柱區(qū)進行階梯摻雜，摻雜濃度從源側(cè)到漏測逐漸降低。此P柱層采用的原理和主要作用是:在器件反向耐壓的時候，根據(jù)襯底輔助耗盡效應(yīng)的機理，P柱中會出現(xiàn)一些多余電荷，且多余電荷的濃度由源到漏逐漸增加，本發(fā)明提出的結(jié)構(gòu)可以充分降低多余電荷的產(chǎn)生，經(jīng)過對P柱、N柱寬度以及摻雜濃度的優(yōu)化設(shè)計，可以使得超結(jié)中的P柱區(qū)和N柱區(qū)之間的電荷達到平衡，減弱襯底輔助襯底輔助耗盡效應(yīng)對橫向超結(jié)LDMOS性能的影響。一方面，P柱層電荷摻雜濃度的階梯變化可以調(diào)制器件的體電場，同時使得P柱層出現(xiàn)多個緩變結(jié)，從而在漂移區(qū)內(nèi)部產(chǎn)生多個電場高峰，進一步提高器件的耐壓；另一方面，與以往的N柱區(qū)階梯摻雜相比，本文采用的P柱層階梯摻雜可以提高N柱摻雜濃度，開態(tài)時導(dǎo)通電阻被進一步降低。
[0036]圖3所示是P柱區(qū)具有I階階梯分布的二維類SJ/RESURF LDMOS，圖4所示是P柱區(qū)具有2階階梯分布的二維類SJ/RESURF LDMOS,隨著階梯數(shù)的增加，漂移區(qū)的濃度分布接近線性分布，從而使漂移區(qū)的電場均勻分布，器件的擊穿電壓得到進一步的提高。
[0037]本發(fā)明所述的具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURF LDMOS器件即在原常規(guī)二維類SJ/RESURF LDMOS器件的基礎(chǔ)上，將P柱區(qū)進行階梯摻雜，如圖4所示，摻雜濃度從源極到漏極逐漸降低，呈階梯分布，依次為Pl:5el5cm_3、P2:3.5el5cm_3、P3: lel5cm_3。
[0037]與三維的SJ/RESURF LDMOS結(jié)構(gòu)相似，本發(fā)明的器件工藝更加簡單，進一步降低生產(chǎn)成本。
[0038]上述實施例中的結(jié)構(gòu)、步驟、數(shù)值等均為示意，在不違反本發(fā)明思想的前提下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以進行同等替換，也可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURF LDMOS器件，其特征在于:包括襯底；襯底之上有阱；襯底之上的一側(cè)是低摻雜N—型外延區(qū)、該N—型外延區(qū)內(nèi)有作為器件漏極的重摻雜注入?yún)^(qū)，襯底之上另一側(cè)的阱中有溝道區(qū)、該溝道區(qū)中有重摻雜阱和作為器件源極的重摻雜注入?yún)^(qū)，襯底之上漏極一側(cè)的低摻雜f型外延區(qū)和襯底之上源極一側(cè)的溝道區(qū)之間是P型重摻雜注入?yún)^(qū)和N型重摻雜注入?yún)^(qū)，所述P型重摻雜注入?yún)^(qū)緊貼襯底排列，所述N型重摻雜注入?yún)^(qū)緊貼P型重摻雜注入?yún)^(qū)排列，在源極一側(cè)形成超結(jié)結(jié)構(gòu)，在漏極一側(cè)形成RESURF結(jié)構(gòu)，所述P型重摻雜注入?yún)^(qū)為階梯摻雜，摻雜濃度從源級一側(cè)到漏極一側(cè)逐漸降低；溝道區(qū)上是柵氧化層和柵電極，柵電極的兩端都在溝道區(qū)之上；阱之上為場氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURFLDMOS器件，其特征是:在P型硅襯底(10)上具有N型阱；襯底之上一側(cè)為低摻雜的N—型外延區(qū)(11)，該N—型外延區(qū)(11)中有一個作為器件漏極的N型重摻雜漏注入?yún)^(qū)(15);襯底之上另一側(cè)的阱中具有P型溝道區(qū)(14);溝道區(qū)(14)中具有P型重摻雜阱(17)和作為器件源極的N型重摻雜注入?yún)^(qū)(16);阱中具有N型重摻雜注入?yún)^(qū)(12)和由源端到漏端階梯分布的P型重摻雜注入?yún)^(qū)(13);溝道區(qū)(14)上是柵氧化層(19)和柵電極(20)，柵電極(20)的兩端都在溝道區(qū)(14)之上；阱之上為場氧化層(18)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURFLDMOS器件，其特征是:p柱區(qū)為I階或I階以上階梯參雜。
4.一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURF LDMOS器件的制造方法，其特征是，包括以下步驟: 步驟1:在P型硅襯底(10)上生長一定厚度但摻雜濃度較低的輕摻雜N_型阱； 步驟2:在輕摻雜的N—型阱中分別注入P型重摻雜區(qū)(13)和N型重摻雜區(qū)(12); 步驟3:利用同一窗口，先進行P阱注入硼，通過退火工藝使雜質(zhì)向體內(nèi)擴散，形成結(jié)深，然后繼續(xù)注入主雜質(zhì)砷形成重摻雜注入?yún)^(qū)(16)形成器件的源極，由于硼比砷擴散快，兩次注入擴散的差值就形成了溝道區(qū)(14); 步驟4:在溝道區(qū)(14)中注入P型重摻雜阱(17)，在襯底之上一側(cè)的N_型輕摻雜外延層(11)中離子注入形成N型重摻雜漏注入?yún)^(qū)(15); 步驟5:在硅片表面形成柵氧化層(19)、場氧化層(18)和柵電極(20)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURFLDMOS器件的制造方法，其特征是:所述步驟2中，N型重摻雜注入?yún)^(qū)(12)的深度占輕摻雜的N—型阱的3/10，P型重摻雜注入?yún)^(qū)(13)的深度占輕摻雜的N_型阱的7/10。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURFLDMOS器件的制造方法，其特征是:所述步驟2中，N型重摻雜注入?yún)^(qū)(12)的摻雜濃度為9el5CnT3，P型重摻雜注入?yún)^(qū)(13)的摻雜濃度從源極到漏極逐漸降低，呈階梯分布，依次為Pl:5el5cm-\P2:.3.5el5cm 3、P3:1e 15cm
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURF LDMOS器件及其制造方法，本發(fā)明創(chuàng)新之處在于，用RESURF結(jié)構(gòu)與二維超結(jié)結(jié)構(gòu)相結(jié)合的漂移區(qū)代替常規(guī)LDMOS的單一輕摻雜漂移區(qū)。如圖所示，靠近源極的一側(cè)采用二維橫向超結(jié)結(jié)構(gòu)，靠近漏極一側(cè)采用RESURF結(jié)構(gòu)。本發(fā)明又將變摻雜的思想引入新結(jié)構(gòu)，將漂移區(qū)超結(jié)中的P柱區(qū)進行階梯摻雜，摻雜濃度由源極到漏極逐漸降低。新型的P柱區(qū)階梯摻雜的二維類SJ/RESURF LDMOS結(jié)構(gòu)可以消除襯底輔助耗盡效應(yīng)，平衡漂移區(qū)的電荷，提高器件擊穿電壓的同時保持了器件好的導(dǎo)通電阻特性。本發(fā)明的思想是從體內(nèi)調(diào)制表面和體內(nèi)電場，并且體內(nèi)調(diào)制還有不會在表面形成場的突變的優(yōu)點，因此，熱載流子不容易進入其上的場氧中，如此則提高了場氧的可靠性，進而提高了器件的可靠性。此外，新結(jié)構(gòu)工藝簡單，可進一步降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】H01L29-06, H01L21-28, H01L29-41, H01L21-336, H01L29-78
【公開號】CN104701381
【申請?zhí)枴緾N201510095284
【發(fā)明人】俞露露, 成建兵, 劉雪松, 袁晴雯
【申請人】南京郵電大學
【公開日】2015年6月10日
【申請日】2015年3月3日