Nmos器件及工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別是指一種NMOS器件，本發(fā)明還涉及所述NMOS器件的 工藝方法。
【背景技術(shù)】
[0002] NMOS器件是一種常見的電力電子器件，其包含源區(qū)及漏區(qū)，源區(qū)及漏區(qū)之間為溝 道區(qū)，溝道區(qū)上方為柵氧化層及多晶硅柵極。作為一種開關(guān)器件，其存在導(dǎo)通和截止兩種狀 態(tài)，內(nèi)部為單一載流子參與導(dǎo)電，是一種單極型器件。其工作原理比較簡單，源區(qū)和漏區(qū)為 相同導(dǎo)電類型的區(qū)域，溝道區(qū)為與源漏區(qū)相反導(dǎo)電類型的區(qū)域，通過控制多晶硅柵極上的 電壓使溝道區(qū)的導(dǎo)電類型反型而使器件形成導(dǎo)通或截止。
[0003] MOS的閾值電壓Vt是柵極下面的半導(dǎo)體表面呈現(xiàn)強反型從而出現(xiàn)導(dǎo)電溝道時所 需要加的柵源電壓，是決定MOS能否導(dǎo)通的臨界柵源電壓，是MOS器件非常重要的參數(shù)。柵 電容Cox，即柵極下MOS結(jié)構(gòu)的電容值對MOS的閾值電壓影響很大，一般Cox越大，|VT|越 小，而Cox的大小與柵氧化層的厚度有關(guān)。為了取得較低的閾值電壓Vt，降低柵氧化層的 厚度是一種手段?，F(xiàn)有的匪OS器件在其N阱區(qū)表面存在場氧，而較薄的柵氧化層在靠近 場氧鳥嘴處由于較高的漏端電壓容易發(fā)生擊穿，如常見的55V擊穿電壓的柵氧化層厚度為 850~950A，其柵壓為40V，當(dāng)降低到5V柵壓時，柵氧化層厚度為155A，這時器件的擊穿性能 就不夠理想。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種NMOS器件，具有較高的輸出電容Cds線性 度，及導(dǎo)通飽和電流。
[0005] 本發(fā)明所要解決的另一技術(shù)問題是提供所述NMOS器件的工藝方法。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明所述的NMOS器件，在P型襯底上具有P型外延，所述P型 外延中具有P阱，以及位于P阱兩側(cè)的N阱，所述的N阱表面具有場氧；場氧之間具有所述 NMOS器件的柵氧化層；柵氧化層上為多晶硅柵極，多晶硅柵極兩端具有側(cè)墻；
[0007] 所述的柵氧化層為中間薄，靠近場氧的兩端厚的形貌。
[0008] 進(jìn)一步地，所述柵氧化層靠近場氧的部分厚度為500~2000A，中間部分的厚度為 20~200A。
[0009] 本發(fā)明所述的NMOS器件的工藝方法，包含如下工藝步驟：
[0010] 第1步，在P型硅襯底上生長P型外延層；
[0011] 第2步，利用光刻膠定義出阱區(qū)，分別進(jìn)行N阱和P阱的注入；
[0012] 第3步，在N阱表面形成場氧；
[0013] 第4步，在場氧之間的硅表面生長柵氧化層；
[0014] 第5步，通過光刻定義去除溝道區(qū)上方的柵氧化層，并再進(jìn)行柵氧氧化；
[0015] 第6步，淀積多晶硅并刻蝕，形成多晶硅柵極；
[0016] 第7步，在多晶硅柵極兩端形成側(cè)墻；
[0017] 第8步，進(jìn)行源區(qū)及漏區(qū)離子注入。
[0018] 進(jìn)一步地，所述第1步能夠省略，直接在P型襯底上進(jìn)行下一步驟。
[0019] 進(jìn)一步地，所述第5步中，再進(jìn)行的柵氧氧化形成的柵氧化層厚度小于第4步形成 的柵氧化層厚度。
[0020] 進(jìn)一步地，所述第8步中，源區(qū)及漏區(qū)的離子注入雜質(zhì)為磷或砷，注入能量 彡 200KeV，注入劑量為IxlO13~1x10 16cm_2。
[0021] 本發(fā)明所述的NMOS器件，其柵氧化層具有變化的形貌，優(yōu)化了器件結(jié)構(gòu)，在保證 低閾值電壓的同時保證了器件較高的擊穿電壓。本發(fā)明所述的NMOS器件的工藝方法簡單， 其厚柵氧的形成與其他高壓器件的柵氧形成共用一步工藝，不額外增加工藝步驟，易于實 施。
【附圖說明】
[0022] 圖1~8是本發(fā)明工藝步驟示意圖。
[0023] 圖9是本發(fā)明器件擊穿電壓與閾值電壓曲線圖。
[0024] 圖10是本發(fā)明工藝步驟流程圖。
[0025] 附圖標(biāo)記說明
[0026] 101是P型襯底，102是P型外延，103是N阱，104是P阱，105是場氧，106是柵氧 化層，107是多晶娃棚極，108是側(cè)墻，109是重慘雜N型區(qū)。
【具體實施方式】
[0027] 本發(fā)明所述的NMOS器件，如圖8所示，在P型襯底101上具有P型外延102,所述 P型外延102中具有P阱104,以及位于P阱104兩側(cè)的N阱103,所述的N阱103表面具有 場氧105 ;場氧105之間具有所述NMOS器件的柵氧化層106 ;柵氧化層106上為多晶硅柵極 107,多晶硅柵極107兩端具有側(cè)墻108。
[0028] 所述的柵氧化層106為中間薄，靠近場氧的兩端厚的形貌?？拷鼒鲅醯臇叛趸瘜?厚度大于溝道區(qū)，亦即P阱上方的柵氧化層厚度，P阱上方的柵氧化層為薄柵，以保證本發(fā) 明NMOS器件具有較低的閾值電壓，而靠近場氧鳥嘴處的柵氧化層又較厚，在漏端較高的電 場下能保證器件較高的擊穿電壓。如圖9所示，是本器件擊穿電壓BV與閾值電壓Vt的曲 線圖，圖中AX為薄厚柵氧分界到P阱104邊界的距離，以薄厚柵氧分界超出P阱104邊界 為正，右邊縱坐標(biāo)是閾值電壓Vt。從圖中可以看出，器件的擊穿電壓基本上都在40V以上， 閾值電壓Vt保持在0. 65V左右。
[0029] 本發(fā)明所述的NMOS器件的工藝方法包含如下的步驟：
[0030] 第1步，如圖1所示，在P型硅襯底101上生長P型外延層102。也可以不進(jìn)行外 延生長工藝，直接在P型硅襯底上進(jìn)行下一步驟。
[0031] 第2步，如圖2所示，利用光刻膠定義出阱區(qū)，分別進(jìn)行N阱103和P阱104的注 入；
[0032] 第3步，如圖3所示，在N阱103表面形成場氧105 ;
[0033] 第4步，如圖4所示，在場氧之間的硅表面生長柵氧化層106,此柵極氧化層與工藝 平臺中其它厚柵氧高壓器件共用；
[0034] 第5步，如圖5所示，通過光刻定義去除溝道區(qū)上方的柵氧化層106,并再進(jìn)行熱氧 化重新生成較薄的柵氧化層；
[0035] 第6步，如圖6所示，淀積多晶硅并刻蝕，形成多晶硅柵極107 ;
[0036] 第7步，如圖7所示，在多晶硅柵極兩端形成側(cè)墻108 ;
[0037] 第8步，進(jìn)行源區(qū)及漏區(qū)離子注入，形成重?fù)诫sN型區(qū)109。
[0038] 以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來 說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同 替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種NMOS器件，在P型襯底上具有P型外延，所述P型外延中具有P講，以及位于P 阱兩側(cè)的N阱，所述的N阱表面具有場氧；場氧之間具有所述NMOS器件的柵氧化層；柵氧化 層上為多晶硅柵極，多晶硅柵極兩端具有側(cè)墻； 其特征在于：所述的柵氧化層為中間薄，靠近場氧的兩端厚的形貌。
2. 如權(quán)利要求1所述的NMOS器件，其特征在于：所述柵氧化層靠近場氧的部分厚度為 500~20001中間部分的厚度為2〇~2〇〇Ac
3. 如權(quán)利要求1所述的NMOS器件的工藝方法，其特征在于：包含如下工藝步驟： 第1步，在P型硅襯底上生長P型外延層； 第2步，利用光刻膠定義出阱區(qū)，分別進(jìn)行N阱和P阱的注入； 第3步，在N阱表面形成場氧； 第4步，在場氧之間的硅表面生長柵氧化層； 第5步，通過光刻定義去除溝道區(qū)上方的柵氧化層，并再進(jìn)行柵氧氧化； 第6步，淀積多晶硅并刻蝕，形成多晶硅柵極； 第7步，在多晶硅柵極兩端形成側(cè)墻； 第8步，進(jìn)行源區(qū)及漏區(qū)離子注入。
4. 如權(quán)利要求3所述的NMOS器件的制造方法，其特征在于：所述第1步能夠省略，直 接在P型襯底上進(jìn)行下一步驟。
5. 如權(quán)利要求3所述的NMOS器件的制造方法，其特征在于：所述第5步中，再進(jìn)行的 柵氧氧化形成的柵氧化層厚度小于第4步形成的柵氧化層厚度。
6. 如權(quán)利要求3所述的NMOS器件的制造方法，其特征在于：所述第8步中，源區(qū)及漏 區(qū)的離子注入雜質(zhì)為磷或砷，注入能量彡200KeV，注入劑量為IxlO13~1x10 16cm_2。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種NMOS器件，在P型襯底上具有P型外延，所述P型外延中具有P阱，以及位于P阱兩側(cè)的N阱，所述的N阱表面具有場氧；場氧之間具有所述NMOS器件的柵氧化層；柵氧化層上為多晶硅柵極，多晶硅柵極兩端具有側(cè)墻；所述的柵氧化層為中間薄，靠近場氧的兩端厚的形貌,使本器件在保證較低的閾值電壓的同時具有較高的擊穿電壓。本發(fā)明還公開了所述的NMOS器件的工藝方法。
【IPC分類】H01L29-78, H01L21-336, H01L29-423
【公開號】CN104851916
【申請?zhí)枴緾N201510215783
【發(fā)明人】石晶, 錢文生
【申請人】上海華虹宏力半導(dǎo)體制造有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年4月29日