半導(dǎo)體器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]在此描述的發(fā)明構(gòu)思涉及半導(dǎo)體器件和制造半導(dǎo)體器件的方法，更具體地，涉及包括橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管的半導(dǎo)體器件以及制造這樣的半導(dǎo)體器件的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]響應(yīng)于近來在移動(dòng)裝置諸如手機(jī)、筆記本、PC等的使用方面的增長(zhǎng)，對(duì)功率半導(dǎo)體器件的需求迅速增長(zhǎng)。功率半導(dǎo)體器件可以被分成功率開關(guān)器件和控制集成電路(1C)。在功率半導(dǎo)體器件中使用的理想功率開關(guān)器件應(yīng)具有在被關(guān)斷時(shí)能持久的高擊穿電壓、大容許電流、小導(dǎo)通電阻、少量的開關(guān)驅(qū)動(dòng)功率和在導(dǎo)通時(shí)短的切換時(shí)間。為了實(shí)現(xiàn)理想的功率開關(guān)器件用于功率半導(dǎo)體器件中，必須確保擴(kuò)展的安全工作區(qū)(SOA)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明構(gòu)思在此涉及一種半導(dǎo)體器件，其能夠確保擴(kuò)展的安全工作區(qū)(SOA)，提供優(yōu)良的電性能，并具有能夠用于高度縮小尺寸的高度集成半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)。
[0004]發(fā)明構(gòu)思還涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，其通過使用簡(jiǎn)化的工藝能夠確保擴(kuò)展的S0A，提供優(yōu)良的電性能，并被用于高度縮小尺寸的高度集成半導(dǎo)體器件。
[0005]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括:基板，包括第一導(dǎo)電類型的有源區(qū)；在有源區(qū)中的第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；覆蓋有源區(qū)并在漂移區(qū)上的柵極；設(shè)置在有源區(qū)和柵極之間的柵絕緣膜；在漂移區(qū)中的第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)，與柵極間隔開并具有比漂移區(qū)高的摻雜濃度；第一導(dǎo)電類型的淺阱區(qū)，在柵極和漏極區(qū)之間并與漏極區(qū)間隔開，并在漂移區(qū)中；和第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)，在柵極和漏極區(qū)之間的淺阱區(qū)中并具有比淺阱區(qū)高的摻雜濃度。
[0006]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括覆蓋柵極的側(cè)表面的絕緣間隔物。源極區(qū)鄰近絕緣間隔物并與柵極間隔開，柵絕緣膜和絕緣間隔物在源極區(qū)和柵極之間。
[0007]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括第一導(dǎo)電類型的體接觸區(qū)，在源極區(qū)和漏極區(qū)之間的第一導(dǎo)電類型的淺阱區(qū)中，并與漏極區(qū)間隔開。
[0008]在一些實(shí)施例中，基板可以包括:主表面；和鰭型半導(dǎo)體區(qū)，從主表面突出并在平行于基板的主表面的第一方向上延伸。有源區(qū)被限定在鰭型半導(dǎo)體區(qū)中。
[0009]在一些實(shí)施例中，柵極可以在基板上、在交叉有源區(qū)的第二方向上延伸。
[0010]在一些實(shí)施例中，柵極可以包括面對(duì)有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面的第一豎直柵單元和第二豎直柵單元。柵絕緣膜在第一豎直柵單元與有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面之一之間，并在第二豎直柵單元與有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面中的另一個(gè)之間。
[0011 ] 在一些實(shí)施例中，柵極可以包括第一豎直柵單元、第二豎直柵單元和一體連接到該第一豎直柵單元和第二豎直柵單元的水平柵單元。第一豎直柵單元和第二豎直柵單元面對(duì)有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面，柵絕緣膜在第一豎直柵單元和第二豎直柵單元與有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面之間。水平柵單元面對(duì)有源區(qū)的上表面，柵絕緣膜在水平柵單元與有源區(qū)的上表面之間。
[0012]在一些實(shí)施例中，基板可以是體基板，柵極是在體基板上的平面型柵極。
[0013]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括:基板，包括第一導(dǎo)電類型的有源區(qū)；在有源區(qū)中的第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；柵極區(qū)，包括覆蓋有源區(qū)并在漂移區(qū)上的至少一個(gè)柵極；設(shè)置在有源區(qū)和至少一個(gè)柵極之間的至少一個(gè)柵絕緣膜；第一導(dǎo)電類型的第一淺阱區(qū)和第二淺阱區(qū)，在漂移區(qū)中并彼此間隔開，柵極區(qū)在第一淺阱區(qū)和第二淺阱區(qū)之間。該半導(dǎo)體器件還包括:第二導(dǎo)電類型的第一源極區(qū)，在第一淺阱區(qū)中并具有比第一淺阱區(qū)高的摻雜濃度；第二導(dǎo)電類型的第二源極區(qū)，在第二淺阱區(qū)中并具有比第二淺阱區(qū)高的摻雜濃度；和第二導(dǎo)電類型的第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)，在漂移區(qū)中并彼此間隔開且與柵極區(qū)間隔開。第一淺阱區(qū)和第二淺阱區(qū)在第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)之間，第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)具有比漂移區(qū)高的摻雜濃度。
[0014]在一些實(shí)施例中，柵極區(qū)可以包括公用柵極，半導(dǎo)體器件可以包括:第一橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)晶體管，包括在漂移區(qū)中的第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)；和第二LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)。公用柵極由第一 LDMOS晶體管和第二 LDMOS晶體管共用。
[0015]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括覆蓋公用柵極的側(cè)表面的第一絕緣間隔物和第二絕緣間隔物。第一源極區(qū)鄰近第一絕緣間隔物形成，第二源極區(qū)鄰近第二絕緣間隔物形成。
[0016]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括:在第一淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第一體接觸區(qū)，在第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)之間，并與第一漏極區(qū)間隔開；和在第二淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第二體接觸區(qū)，在第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)之間，并與第二漏極區(qū)間隔開。
[0017]在一些實(shí)施例中，柵極區(qū)可以包括彼此間隔開的第一柵極和第二柵極，半導(dǎo)體器件可以包括:第一 LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第一柵極區(qū)、第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)；和第二 LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第二柵極區(qū)、第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)。
[0018]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括覆蓋第一柵極的側(cè)表面的第一絕緣間隔物和覆蓋第二柵極的側(cè)表面的第二絕緣間隔物。第一源極區(qū)鄰近第一絕緣間隔物，第二源極區(qū)鄰近第二絕緣間隔物。
[0019]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括:在第一淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第一體接觸區(qū)，在第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)之間，并與第一漏極區(qū)間隔開；和在第二淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第二體接觸區(qū)，在第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)之間，并與第二漏極區(qū)間隔開。
[0020]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括在第一柵極和第二柵極之間的漂移區(qū)中的器件隔離膜。
[0021 ] 在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括:在第一淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第一體接觸區(qū)，在第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)之間，并與第一漏極區(qū)間隔開；在第二淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第二體接觸區(qū)，在第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)之間，并與第二漏極區(qū)間隔開；和在漂移區(qū)中的第三體接觸區(qū)，在第一柵極和第二柵極之間。
[0022]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括:在第一淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第一體接觸區(qū)，在第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)之間，并與第一漏極區(qū)間隔開；在第二淺阱區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的第二體接觸區(qū)，在第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)之間，并與第二漏極區(qū)間隔開；和在漂移區(qū)中的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)區(qū)，在第一柵極和第二柵極之間。雜質(zhì)區(qū)被電浮置。
[0023]在一些實(shí)施例中，基板可以包括主表面和鰭型半導(dǎo)體區(qū)，該鰭型半導(dǎo)體區(qū)從基板的主表面突出并在平行于基板的主表面的第一方向上延伸。有源區(qū)被限定在鰭型半導(dǎo)體區(qū)中。
[0024]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)柵極可以在基板上、在交叉有源區(qū)的第二方向上延伸。
[0025]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)柵極可以為線形并覆蓋鰭型半導(dǎo)體區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面。至少一個(gè)柵絕緣膜可以在至少一個(gè)柵極與鰭型半導(dǎo)體區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面之間。
[0026]在一些實(shí)施例中，基板可以是體基板，至少一個(gè)柵極可以是在體基板上的平面型柵極。
[0027]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括:第一導(dǎo)電類型的鰭型有源區(qū)，在基板上并在第一方向上延伸；在基板上的柵極區(qū)，在交叉鰭型有源區(qū)的方向上延伸，并包括覆蓋鰭型有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面的至少一個(gè)柵極；第二導(dǎo)電類型的第一源極區(qū)和第二源極區(qū)，在柵極區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面處的鰭型有源區(qū)中；第二導(dǎo)電類型的第一漏極區(qū)，在鰭型有源區(qū)中并與柵極區(qū)間隔開，其中第一源極區(qū)在第一漏極區(qū)和柵極區(qū)之間；第二導(dǎo)電類型的第二漏極區(qū)，在鰭型有源區(qū)中并與柵極區(qū)間隔開，其中第二源極區(qū)在第二漏極區(qū)和柵極區(qū)之間；和第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，在鰭型有源區(qū)中并圍繞柵極區(qū)、第一源極區(qū)、第二源極區(qū)、第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)。
[0028]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括:第一導(dǎo)電類型的第一阱，在漂移區(qū)中并圍繞第一源極區(qū)；和第一導(dǎo)電類型的第二阱，在漂移區(qū)中并圍繞第二源極區(qū)。
[0029]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括:第一導(dǎo)電類型的第一體接觸區(qū)，鄰近于第一源極區(qū)并在第一阱中，其中第一體接觸區(qū)具有比第一阱高的摻雜濃度；和第一導(dǎo)電類型的第二體接觸區(qū)，鄰近于第二源極區(qū)并在第二阱中，其中第二體接觸區(qū)具有比第二阱高的摻雜濃度。
[0030]在一些實(shí)施例中，柵極區(qū)可以包括公用柵極，半導(dǎo)體器件可以包括:第一 LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)；和第二 LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)。公用柵極可以由第一 LDMOS晶體管和第二 LDMOS晶體管共用。
[0031]在一些實(shí)施例中，柵極區(qū)可以包括彼此間隔開的第一柵極和第二柵極，半導(dǎo)體器件可以包括:第一 LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第一柵極區(qū)、第一源極區(qū)和第一漏極區(qū)；和第二 LDMOS晶體管，包括在漂移區(qū)中的第二柵極區(qū)、第二源極區(qū)和第二漏極區(qū)。
[0032]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括在第一柵極和第二柵極之間的第一導(dǎo)電類型體接觸區(qū)。
[0033]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以還包括在第一柵極和第二柵極之間的器件隔離膜。
[0034]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件，其包括:第一導(dǎo)電類型的鰭型有源區(qū)，在基板上并在第一方向上延伸；在基板上的柵極，在交叉鰭型有源區(qū)的方向上延伸并覆蓋鰭型有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)表面；在鰭型有源區(qū)中的漂移區(qū)；第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)，在漂移區(qū)中并與柵極間隔開第一距離；第一導(dǎo)電類型的淺阱區(qū)，在鰭型有源區(qū)中；和第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)，在淺阱區(qū)中并與柵極間隔開第二距離，該第二距離小于第一距離。
[0035]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件，其包括:基板，包括第一導(dǎo)電類型的有源區(qū)；第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，在有源區(qū)中；和兩個(gè)LDMOS晶體管，共用漂移區(qū)并在漂移區(qū)內(nèi)對(duì)稱地設(shè)置。
[0036]在一些實(shí)施例中，兩個(gè)LDMOS晶體管可包括由兩個(gè)LDMOS晶體管共用的一個(gè)公用柵極。兩個(gè)LDMOS晶體管關(guān)于公用柵極對(duì)稱地設(shè)置。
[0037]在一些實(shí)施例中，兩個(gè)LDMOS晶體管可包括包含第一柵極的第一 LDMOS晶體管和包含第二柵極的第二 LDMOS晶體管，該第二柵極與第一柵極間隔開。兩個(gè)LDMOS晶體管關(guān)于第一柵極和第二柵極對(duì)稱地設(shè)置。
[0038]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括在基板的有源區(qū)中形成第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)，其中有源區(qū)是第一導(dǎo)電類型；在漂移區(qū)中形成第一導(dǎo)電類型的淺阱區(qū)；順序地形成柵絕緣膜和柵極，該柵極包括與有源區(qū)中的淺阱區(qū)交疊的拐角部；在漂移區(qū)中形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)，該漏極區(qū)鄰近于柵極和淺阱區(qū)并與柵極和淺阱區(qū)間隔開；在柵極和漏極區(qū)之間的淺阱區(qū)中形成源極區(qū)。
[0039]在一些實(shí)施例中，該方法可還包括在源極區(qū)和漏極區(qū)之間的淺阱區(qū)中形成第一導(dǎo)電類型的體接觸區(qū)。
[0040]在一些實(shí)施例中，有源區(qū)可配置為包括兩個(gè)側(cè)壁和上表面的鰭型有源區(qū)。柵極的形成包括形成柵極以覆蓋鰭型有源區(qū)的兩個(gè)側(cè)壁和上表面。
[0041]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括在基板的第一導(dǎo)電類型有源區(qū)中形成第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)；和在漂移區(qū)中形成兩個(gè)LDMOS晶體管。
[0042]在一些實(shí)施例中，兩個(gè)LDMOS晶體管的形成可包括形成由兩個(gè)LDMOS晶體管共用的公用柵極。兩個(gè)LDMOS晶體管關(guān)于公用柵極對(duì)稱地設(shè)置。
[0043]在一些實(shí)施例中，兩個(gè)LDMOS晶體管的形成可包括形成由兩個(gè)LDMOS晶體管共用的兩個(gè)柵極。兩個(gè)LDMOS晶體管關(guān)于兩個(gè)柵極對(duì)稱地設(shè)置。
[0044]發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例提供了一種半導(dǎo)體器件的制造方法，該方法包括在基板的第一導(dǎo)電類型有源區(qū)中形成第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)；在漂移區(qū)中形成第一導(dǎo)電類型的第一淺阱區(qū)和第二淺阱區(qū)兩者；在第一淺阱區(qū)和第二淺阱區(qū)之間的有源區(qū)中形成至少一個(gè)柵極；在漂移區(qū)中形成第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)，其中第一淺阱區(qū)和第二淺阱區(qū)在第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)之間；以及在第一淺阱區(qū)中形成第一源極區(qū)和在第二淺阱區(qū)中形成第二源極區(qū)。
[0045]在一些實(shí)施例中，第一漏極區(qū)和第二漏極區(qū)的形成可包括在與第一淺阱區(qū)間隔開的位置處形成第一漏極區(qū)，其中第一淺阱區(qū)在第一漏極區(qū)和至少一個(gè)柵極之間；以及在與第二淺阱區(qū)間隔開的位置處形成第二漏極區(qū)，其中第二淺阱區(qū)在第二漏極區(qū)和至少一個(gè)柵極之間。
[0046]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)柵極的形成可包括形成一個(gè)公用柵極，該公用柵極包括與第一淺阱區(qū)交疊的第一拐角部和與第二淺阱區(qū)交疊的第二拐角部。
[0047]在一些實(shí)施例中，至少一個(gè)柵極的形成可包括:形成第一柵極，該第一柵極包括與第一淺阱區(qū)交疊的拐角部；和形成第二柵極，該第二柵極包括與第二淺阱區(qū)交疊的拐角部并與第一柵極間隔開。
[0048]在一些實(shí)施例中，第一柵極的形成和第二柵極的形成被同時(shí)執(zhí)行。
【附圖說明】
[0049]通過下文結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，將更清楚地理解發(fā)明構(gòu)思的示范實(shí)施例，其中:
[0050]圖1A、IB和IC是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0051]圖2A和2B是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0052]圖3A和3B是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0053]圖4是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0054]圖5A至5C是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0055]圖6是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0056]圖7A、7B和7C是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0057]圖8是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0058]圖9A、9B和9C是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0059]圖10A、10B和1C是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的圖示。
[0060]圖11是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的截面圖。
[0061]圖12是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0062]圖13是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0063]圖14是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0064]圖15是示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面圖。
[0065]圖16A是示出包括根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的另一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的CMOS逆變器的等效電路圖。
[0066]圖16B是示出逆變器的布局的實(shí)例，該逆變器用于實(shí)現(xiàn)包括圖16A的等效電路的CMOS逆變器。
[0067]圖16C是示出逆變器的布局的另一實(shí)例，該逆變器用于實(shí)現(xiàn)包括圖16A的等效電路的CMOS逆變器。
[0068]圖17A、17B、17C、17D、17E、17F、17G、17H、171和17J是順序示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
[0069]圖18A、18B、18C、18D、18E和18F是順序示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
[0070]圖19A和19B是順序示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施例的制造半導(dǎo)體器件的方法的截面圖。
[0071]圖20是曲線圖，示出根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的