一种单阱LDMOS结构及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单阱LDMOS结构及制备方法，结构包括：衬底表面设有外延层，外延层上设有阱区，阱区内设有STI结构，STI结构由依次并排的N个沟槽连接而成。器件上方还依次设有介质层和层间介质层，之间设有栅极场板和漏极场板，通过贯穿层结构的金属分别形成基区、源区、栅极以及漏区的电学通道。本发明专利技术通过采用外延层结构以及新的STI结构，提高了器件性能，降低导通电阻同时保持较高的击穿电压。同时，通过采取场板结构，在不增加所感应的电荷量的情况下增加场板的长度，由此可以增加器件的电场分布长度，并改善电场分布，器件的击穿电压得以提高，同时也会有较小的导通电阻。同时也会有较小的导通电阻。同时也会有较小的导通电阻。

【技术实现步骤摘要】
一种单阱LDMOS结构及制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体功率器件
，具体涉及一种单阱LDMOS(Lateral Double
‑
Diffused MOSFET，横向双扩散金属氧化物半导体场效应管)结构及制备方法。

技术介绍

[0002]LDMOS器件是一种常用的功率器件，击穿电压和导通电阻为衡量其性能的重要参数。LDMOS器件追求高击穿电压及低导通电阻，击穿电压是指在保证不被击穿的情况下，LDMOS器件的漏极和栅极之间能够施加的最大电压。传统LDMOS器件的击穿电压和导通电阻相互钳制，提高击穿电压导致导通电阻增加，降低导通电阻导致击穿电压降低，因此只能在导通电阻和击穿电压之间取得一个平衡点。
[0003]现有的一种LDMOS结构，如图1所示，包括半导体衬底41，N型阱区47，STI(shallow trench isolation，浅沟槽隔离)结构49、49a、49b，源区43，漏区44，多晶硅栅极46以及栅极氧化侧墙48b。图中，L为源区43至N型阱区47的横向扩散区域。
[0004]以上LDMOS结构存在的问题有：1、由于在阱区内经常采用传统STI结构，而电流多集中在STI结构的底部边缘，会产生碰撞电离和热载流子。STI结构中的热载流子会捕获电荷，同时在STI结构和硅界面因碰撞电离而产生界面态，从而响器件的性能，同时使器件的导通特性大大降低。
[0005]2、该LDMOS器件中，提高击穿电压必然导致导通电阻增加，不能真正有效的提高击穿电压的同时也能保证较小的导通电阻。

技术实现思路

[0006]专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种单阱LDMOS结构及制备方法，改善器件性能，增强击穿电压，降低导通电阻。
[0007]技术方案：一种单阱LDMOS结构，包括：A导电类型衬底，所述A导电类型衬底表面设有A导电类型的轻掺杂外延层，所述轻掺杂外延层上设有B导电类型的阱区，所述B导电类型的阱区内设有第一类STI结构，并在所述轻掺杂外延层表面有源区范围内分别设有三个第二类STI结构；所述LDMOS结构的栅极位于所述轻掺杂外延层表面并横跨部分B导电类型的阱区，所述LDMOS结构的源区位于所述栅极左侧与第一个第二类STI结构之间，所述LDMOS结构的漏区位于B导电类型的阱区内并位于所述第一类STI结构右侧与第二个第二类STI结构之间；在所述第一个第二类STI结构左侧与第三个第二类STI结构之间设有A导电类型基区；其中，所述第一类STI结构包括依次并排的N个沟槽，相邻沟槽通过在表面自上向下刻蚀并氧化形成的氧化层连接，沟槽的深度小于所述第二个第二类STI结构的深度。
[0008]进一步的，所述基区、源区、栅极、漏区的顶部分别设有金属硅化物；在器件表面设有介质层，在所述介质层上设有分别连接各金属硅化物的窄沟槽，各窄沟槽内分别设有连接各金属硅化物的金属插塞；所述栅极对应的金属插塞顶部设有栅极场板，所述漏区对应
的金属插塞顶部设有漏极场板；在介质层、栅极场板以及漏极场板的表面还覆盖有层间介质层，在所述层间介质层上设有分别连接各金属插塞的通孔，各通孔内分别填充有金属；在所述层间介质层表面设有分别连接各通孔内金属的电极。
[0009]进一步的，所述第一类STI结构的沟槽的深度H2为所述第二类STI结构深度的61.2%
‑
89.8%。
[0010]进一步的，A导电类型和B导电类型具体为：A为P型，B为N型；或者，A为N型，B为P型。
[0011]进一步的，所述栅极场板和漏极场板的材质分别为多晶硅或金属。
[0012]进一步的，连接相邻沟槽的所述氧化层的深度H1为H2的19.8%
‑
62.3%。
[0013]一种单阱LDMOS结构的制备方法，包括：Ⅰ：在A导电类型衬底上外延生长形成A导电类型的轻掺杂外延层；Ⅱ：将器件放入高温炉中，通入氧气与器件表面的硅反应，在表面生长氧化层；Ⅲ：在轻掺杂外延层表面向下注入形成B导电类型的阱区；Ⅳ：在B导电类型的阱区内制作形成第一类STI结构，并在轻掺杂外延层表面有源区范围内分别制作形成三个第二类STI结构；其中，所述第一类STI结构包括依次并排的N个沟槽，相邻沟槽通过在表面自上向下刻蚀并氧化形成的氧化层连接；
Ⅴ
：在轻掺杂外延层表面硅氧化形成氧化层，随后淀积生长并刻蚀形成多晶硅的栅极，栅极横跨部分B导电类型的阱区；
Ⅵ
：在栅极左侧和第一个第二类STI结构之间注入形成B导电类型轻掺杂漏注入的第一浅注入区，同时的，在B导电类型的阱区内并位于第一类STI结构右侧与第二个第二类STI结构之间注入形成B导电类型轻掺杂漏注入的第二浅注入区；
Ⅶ
：在栅极左右侧边分别淀积氧化形成侧墙；
Ⅷ
：在第一浅注入区进行同导电类型的高剂量注入形成源区，同时的，在第二浅注入区进行同导电类型的高剂量注入形成漏区；
Ⅸ
：在第一个第二类STI结构左侧和第三个第二类STI结构之间离子注入形成A导电类型基区；X：在所述基区、源区、栅极、漏区顶部分别淀积形成金属硅化物。
[0014]进一步的，还包括：XI：在器件表面淀积介质层，并刻蚀制作出分别位于各金属硅化物顶部的窄沟槽；XII：对各窄沟槽进行金属淀积填充，窄沟槽内分别填满金属形成金属插塞；XIII：在栅极对应的金属插塞顶部淀积生长形成栅极场板，同时在漏区对应的金属插塞顶部淀积生长形成漏极场板；XIV：在介质层、栅极场板以及漏极场板的表面形成层间介质层，随后在基区、源区、栅极、漏区顶部分别刻蚀通孔，各通孔与垂直对应的金属插塞相连；XV：对各通孔进行金属淀积填充，使各通孔内填满金属；XVI：在层间介质层表面形成分别对应连接各通孔内金属的电极。
[0015]进一步的，所述步骤XII中，在窄沟槽内先淀积一层阻挡层金属充当金属与介质层的粘合剂，再在阻挡层金属表面淀积氮化金属充当金属的扩散阻挡层。
[0016]进一步的，所述栅极场板和漏极场板的材质分别为多晶硅或金属。
[0017]有益效果：1、通过采用了外延层结构以及新的浅槽隔离结构，提高了器件性能，保持较高的击穿电压。
[0018]2、通过采取场板结构，在不增加所感应的电荷量的情况下增加场板的长度，由此可以增加器件的电场分布长度，并改善电场分布，器件的击穿电压得以提高，同时也会有较小的导通电阻。
[0019]3、本专利技术的LDMOS是单阱型器件，工艺简单，特别适用于逻辑CMOS工艺中。
附图说明
[0020]图1为现有的一种LDMOS结构的剖面示意图；图2为本专利技术单阱LDMOS结构的剖面示意图；图3为本专利技术结构中第一类STI结构的示意图；图4为本专利技术结构与现有技术的击穿电压(BV)/导通电阻(Rsp)对比图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。
[0022]如图2所述的一种单阱LDMOS结构，其制备方法包括：Ⅰ：在A导电类型衬本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单阱LDMOS结构，其特征在于，包括：A导电类型衬底（200），所述A导电类型衬底（200）表面设有A导电类型的轻掺杂外延层（210），所述轻掺杂外延层（210）上设有B导电类型的阱区（310），所述B导电类型的阱区（310）内设有第一类STI结构（103），并在所述轻掺杂外延层（210）表面有源区范围内分别设有三个第二类STI结构；所述LDMOS结构的栅极（420）位于所述轻掺杂外延层（210）表面并横跨部分B导电类型的阱区（310），所述LDMOS结构的源区（330s）位于所述栅极（420）左侧与第一个第二类STI结构（105A）之间，所述LDMOS结构的漏区（330d）位于B导电类型的阱区（310）内并位于所述第一类STI结构（103）右侧与第二个第二类STI结构（105B）之间；在所述第一个第二类STI结构（105A）左侧与第三个第二类STI结构（105C）之间设有A导电类型基区（340）；其中，所述第一类STI结构（103）包括依次并排的N个沟槽（103
‑
i），相邻沟槽（103
‑
i）通过在表面自上向下刻蚀并氧化形成的氧化层连接，沟槽（103
‑
i）的深度小于所述第二个第二类STI结构（105B）的深度。2.根据权利要求1所述的单阱LDMOS结构，其特征在于，所述基区（340）、源区（330s）、栅极（420）、漏区（330d）的顶部分别设有金属硅化物（450）；在器件表面设有介质层（510），在所述介质层（510）上设有分别连接各金属硅化物（450）的窄沟槽（610），各窄沟槽（610）内分别设有连接各金属硅化物（450）的金属插塞；所述栅极（420）对应的金属插塞顶部设有栅极场板（620g），所述漏区（330d）对应的金属插塞顶部设有漏极场板（620d）；在介质层（510）、栅极场板（620g）以及漏极场板（620d）的表面还覆盖有层间介质层（520），在所述层间介质层（520）上设有分别连接各金属插塞的通孔（630），各通孔（630）内分别填充有金属；在所述层间介质层（520）表面设有分别连接各通孔（630）内金属的电极（720）。3.根据权利要求1或2所述的单阱LDMOS结构，其特征在于，所述第一类STI结构（103）的沟槽（103
‑
i）的深度H2为所述第二类STI结构深度的61.2%
‑
89.8%。4.根据权利要求1或2所述的单阱LDMOS结构，其特征在于，A导电类型和B导电类型具体为：A为P型，B为N型；或者，A为N型，B为P型。5.根据权利要求1或2所述的单阱LDMOS结构，其特征在于，所述栅极场板（620g）和漏极场板（620d）的材质分别为多晶硅或金属。6.根据权利要求3所述的单阱LDMOS结构，其特征在于，连接相邻沟槽（103
‑
i）的所述氧化层的深度H1为H2的19.8%
‑
62.3%。7.一种单阱LDMOS结构的制备方法，其特征在于，包括：Ⅰ：在A导电类型衬底（200）上外延生长形成A导电类型的轻掺杂外延层（210）；Ⅱ：将器件放入高温炉中，通入氧气与器件表面的硅反应，在表面生长...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晨，王彬，徐凯，吴李瑞，赵佳佳，
申请(专利权)人：江苏游隼微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：