一种侧向DMOS晶体管结构，其包括：具有第一掺杂剂极性的基板；具有该第一掺杂剂极性的主体区；源极区；具有第二掺杂剂极性的漂移区；漏极区；沟道区；该沟道区上方的栅极结构；该源极区中的具有该第二掺杂剂极性的混和型接触注入物；及该源极区、该栅极结构及该漏极区中的每一者上或内的各别金属接触。该混和型接触注入物及该金属接触一起形成界定第一、第二及第三电接面的混和型接触。该第一接面为垂直地形成于源极金属接触与主体之间的肖特基接面。该第二接面为侧向地形成于该源极金属接触与该混和型接触注入物之间的欧姆接面。该第三接面为该混和型接触注入物与该沟道区之间的整流PN接面。流PN接面。流PN接面。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有混和型接触的LDMOS及其他MOS晶体管的装置及方法
[0001]相关申请的交叉参考
[0002]就美国而言，本申请是2020年4月10日提交的第16/845,666号美国非临时专利申请的美国继续专利申请并根据35 U.S.C.
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120主张该第16/845,666号申请的优先权，该第16/845,666号申请全部内容以引用方式并入本文中，且该第16/845,666号申请是2019年11月6日提交的第62/931,535号美国临时专利申请的美国非临时专利申请并根据35 U.S.C.
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119(e)主张该美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请全部内容以引用方式并入本文中，且，就美国而言，本申请是2019年11月6日提交的第62/931,535号美国临时专利申请的美国非临时专利申请并根据35 U.S.C.
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119(e)主张该美国临时专利申请的优先权，该美国临时专利申请全部内容以引用方式并入本文中。
[0003]版权声明
[0004]此专利文件中的所有材料都受到美国及其他国家的版权法的版权保护。版权所有者不反对任何人传真复制在专利与商标局(Patent and Trademark Office)专利文件或记录中出现的专利文件或专利揭示内容，但在其他任何情况下均保留所有版权。
[0005]本公开内容大体上涉及金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor field effect transistor；MOSFET)的结构及对应设计方法，更特定而言，涉及在制造LDMOS中的源极区及其他MOSFET中的源极及/或漏极期间形成混和型接触，其含有肖特基(Schottky)、欧姆及整流PN接面。
技术介绍
[0006]数十年来，半导体可靠性及稳固性已成为行业的主要关注点。可靠性及稳固性的一个此类因素与电安全操作区域(Electrical Safe Operating Area；E
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SOA)有关。尽管E
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SOA可能受到各种因素影响，但可显著影响E
‑
SOA的一个现象为与MOSFET中的寄生双极接面晶体管(bipolar junction transistor；BJT)相关联的双极诱发突返。出于说明的目的，图1A为展示寄生BJT 40的例示性LDMOS装置10的横截面图。LDMOS装置10具有p型基板21、p型主体20、n型阱13、主体分接头18(由p型扩散制成)、浅沟槽隔离11、栅极结构16(栅极氧化物上多晶硅)及栅极侧壁间隔件结构15、源极区14(由n型扩散制成)、漏极区12(由n型扩散制成)以及通过硅化物置放分别在具有邻接主体分接头的源极、栅极及漏极处形成的欧姆接触22、23、24。习知「欧姆接触」具有硅化物与n+扩散之间的欧姆连接以及n+扩散与下伏主体/阱之间的整流PN接面。图1A中的装置10包括形成于装置10的源极14、主体20及n型阱(漂移区)13之间的固有寄生双极接面晶体管(BJT)40。此等三个区域分别形成寄生BJT 40的双极射极(源极14)、基极(主体20)及集极(漂移区13)。当将高压施加至漏极12时，寄生BJT 40可在触发电压(V
t1
)下启动，此产生装置10的漏极12与源极14之间的替代电流路径(I
h1
)42。随着栅极电压增加，触发BJT的漏极电压变得甚至更低，从而减小LDMOS装置10的E
‑
SOA。当寄生BJT 40支配装置10操作时，局部电流会导致极高的温度且最终导致装置的毁坏。此通
常在图1B中表示，该图为双极触发及装置毁坏阶段的图形说明。
[0007]减轻LDMOS装置的寄生BJT的传统方法为在n型扩散14正下方使用经高度掺杂的内埋主体(阱)区。此使用的效应为减小体电阻(Rbulk)49。在具有较低Rbulk 49的情况下，回应于来自漏极
‑
本体接面击穿的空穴电流(hole current)，可在此电阻上产生较小的基极
‑
射极电压。在具有较低的基极
‑
射极电压的情况下，抑制双极的触发。
[0008]寄生BJT问题也存在于互补MOS(CMOS)装置中。就此而言，图1C为例示性n沟道及p沟道CMOS装置的横截面图，其展示组合以形成寄生硅控整流器(silicon controlled rectifier；SCR)结构的寄生BJT 70、80。更具体而言，图1C展示互补NMOS及PMOS装置，该等装置包括p型基板321、p型阱31、n型阱51、p型阱主体分接头18(由p型扩散制成)、n型阱主体分接头58(由n型扩散制成)、NMOS栅极结构(栅极氧化物上n型多晶硅)16、PMOS栅极结构(栅极氧化物上p型多晶硅)56、栅极侧壁间隔件结构15、NMOS源极区14(由n型扩散制成)、NMOS漏极区12(由n型扩散制成)、PMOS源极区54(由p型扩散制成)、PMOS漏极区55(由p型扩散制成)以及通过硅化物置放分别在源极、栅极、漏极及主体分接头区处形成的欧姆接触22、23、24、25。寄生SCR的启动诱发闭锁，通过静电放电(ESD)、电过应力(electrical overstress；EOS)或电离辐射事件无意地产生低阻抗路径，从而触发寄生SCR且引起SCR结构中的连续电流，此可导致CMOS装置的永久性毁坏。
[0009]也已利用替代方法，其中替代关注源极扩散下方的主体/阱，通过利用肖特基接面来修改形成寄生双极的射极的源极的设计。用肖特基源极替换PN源极以两种方式有助于E
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SOA。首先，较浅源极使来自漏极
‑
本体击穿的空穴电流具有至主体分接头的直接路径。因此，由此等空穴电流所经历的电阻低于较深扩散源极，且因此获得较低的有效Rbulk 49、79、89。其次，肖特基接面具有电子注入势垒，而PN接面不具有势垒。此意谓当肖特基接面经正向偏压时，电子自射极至基极区中的注入大大减少，且因此无法触发双极。相较于习知LDMOS装置，两个因素的组合使得能够抑制寄生双极且扩展电SOA。对于CMOS装置，减小寄生SCR的双极增益会消除闭锁。
[0010]已在一些MOSFET装置中探索涉及肖特基接面或接触的各种解决方案以便解决包括扩展E
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SOA的多种问题，该等接面或接触定义为金属(或具有界面掺杂剂的金属)至阱/本体源极及/或漏极接面。然而，如下文进一步详述，每一解决方案都不足以跨越MOS装置提供完整的解决方案。
[0011]举例而言，Dolny等人(「Dolny」)的美国专利第9,947,787号揭示一种功率MOSFET(LDMOS)，其具有被称作「肖特基」或「类肖特基」源极的部分。对于此等装置，Dolny教示用肖特基或类肖特基接触替换经高度掺杂的源极/漏极区。此等肖特基接触在装置的源极及/或漏极区与主体或阱之间形成肖特基势垒。由于LDMOS设计的性质，在栅极与源本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种侧向DMOS晶体管结构，其包含：(a)具有第一掺杂剂极性的基板；(b)具有第一掺杂剂极性的主体区；(d)该主体区上或内的源极区；(e)具有第二掺杂剂极性的漂移区；(f)该漂移区上或内的漏极区；(g)该源极区与该漂移区之间的沟道区；(h)该沟道区上方的栅极结构；(i)该源极区中的具有该第二掺杂剂极性的混和型接触注入物；及(j)该源极区、该栅极结构及该漏极区中的每一者上或内的各别金属接触；(k)其中该混和型接触注入物与该源极区上或内的该金属接触组合以形成界定第一、第二及第三电接面的混和型接触，其中该第一电接面为垂直地形成于源极金属接触与主体之间的肖特基接面，其中该第二电接面为侧向地形成于该源极金属接触与该混和型接触注入物之间的欧姆接面，且其中该第三电接面为该混和型接触注入物与该沟道区之间的整流PN接面。2.如权利要求1的晶体管结构，其中该混和型接触注入物与该栅极结构对准。3.如权利要求1的晶体管结构，其中该混和型接触注入物具有界定第一深度的所注入深度，其中该混和型接触的该金属接触具有第二深度，且其中该第一深度小于该第二深度的深度。4.如权利要求1的晶体管结构，其中该混和型接触注入物具有大于1e19个原子/立方厘米的掺杂浓度。5.如权利要求1的晶体管结构，其中界面掺杂剂层设置于该金属接触与该主体区之间，由此调变该第一电接面的势垒高度及接通电压。6.如权利要求1的晶体管结构，其中该第一电接面具有在0.1V至0.5V的范围内的接通电压。7.如权利要求1的晶体管结构，其中寄生双极接面晶体管由漏极
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主体
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源极区形成，且其中由该漏极
‑
主体
‑
源极区形成的该寄生双极接面晶体管具有小于1的双极增益。8.如权利要求1的晶体管结构，其中该栅极结构具有源极区侧及漏极区侧，其中栅极侧壁间隔件结构是沿着该栅极结构在其该源极区侧上安置，且其中该混和型接触注入物安置于该栅极侧壁间隔件结构正下方。9.如权利要求8的晶体管结构，其中该源极区上或内的该金属接触与该栅极侧壁间隔件结构对准。10.如权利要求8的晶体管结构，其中该混和型接触注入物的第一部分安置于该栅极侧壁间隔件结构下方且该混和型接触注入物的第二部分邻近于该栅极侧壁间隔件结构而曝露，其中该第二电接面侧向地形成于该源极金属接触与该混和型接触注入物的该第一部分之间，且其中该第三电接面为该混和型接触注入物的该第一部分与该沟道区之间的整流PN接面。11.如权利要求1的晶体管结构，其中该源极区、该栅极结构及该漏极区中的每一者上或内的该各别金属接触中的每一...
【专利技术属性】
技术研发人员：B托纳，刘正超，GM多尔尼，WR小理查兹，
申请(专利权)人：XFAB全球服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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