专利名称：一种可提高击穿电压的ldmos器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种可提高击穿电压的LDMOS器件及其制 造方法。
背景技术：
MOS管的击穿电压(Breakdown Voltage)是指在栅源极接地的情况下，在MOS管击 穿前能连续加在漏极的最高的瞬间电压值。击穿电压是衡量MOS管耐压程度的关键参数， 其越大代表MOS管的耐压性能越好。对于工作在高压或高频的功率MOS管来说，击穿电压 显得尤为重要。功率MOS管包括纵向扩散金属氧化物半导体晶体管(Vertical Diffused Medal Oxide Semiconductor ；简称VDMOS)和横向扩散金属氧化物半导体晶体管(Lateral Diffused Medal OxideSemiconductor ；简称 LDM0S)。LDMOS器件由于更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。LDMOS器件结构如图1所 示，LDMOS器件包括硅衬底10、高压阱11、源极12、源极漂移区13、栅极14、栅极侧墙15、漏 极16和漏极漂移区17，该高压阱11形成在该硅衬底10中，该源极漂移区13和漏极漂移区 17形成在该高压阱11中且排布在栅极14两侧，该源极12和漏极16分别形成在该源极漂 移区13和漏极漂移区17中。在LDMOS器件中，N沟道LDMOS器件的使用范围更加广泛一些。制造如图1所示 的N沟道LDMOS器件包括以下步骤首先提供P型硅衬底10 ；接着进行P型离子注入工艺 和退火工艺形成P型高压阱11 ；然后先进行一次N型离子注入工艺和退火工艺在高压阱11 的源/漏区域形成源极漂移区13和漏极漂移区17，本次离子注入工艺注入较低浓度(注入 剂量为IO13CnT2)的磷(P)；之后在P型高压阱11上制作N型重掺杂栅极14及其侧墙15;然 后再进行另一次N型离子注入工艺和退火工艺分别在源极漂移区13和漏极漂移区17中形 成源极12和漏极16，本次离子注入工艺注入较高浓度(注入剂量为IO15CnT2)的砷(As)。LDMOS器件的击穿主要发生在表面，因为表面电场大于体内电场，并随着电压的升 高先达到临界电场。LDMOS器件的结构的设计符合降低表面电场(Reducedsurface Field, 简称RESURF)原理，根据RESURF原理，高的击穿电压要求漏极漂移区17的电场尽可能的水 平均勻分布，以使其能够承受尽可能大的反向电压。但随着对LDMOS器件击穿电压不断提高的需求，仅仅通过上述单次符合RESURF原 理(Single RESURF)的方式已满足不了需求，需要进一步改进漏极漂移区以提升其电场的 水平均勻分布程度来提高击穿电压。因此，如何提供一种可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方法以在不增大器件 尺寸的前提下有效提高击穿电压，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方法，通过所 述LDMOS器件及其制造方法可使器件双次符合RESURF原理，并可在不增大器件尺寸的前提下有效提高击穿电压。本发明的目的是这样实现的一种可提高击穿电压的LDMOS器件，包括漏极和漏 极漂移区，该漏极漂移区中具有与其掺杂类型相反的反型块。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件中，该反型块为多个，其纵剖面为椭圆形 或圆形，其直径范围为0. 2至0. 5 μ m。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件中，该LDMOS器件还包括硅衬底、高压阱、 源极、源极漂移区、栅极及其侧墙，该高压阱形成在该硅衬底中，该源极漂移区和漏极漂移 区形成在该高压阱中且排布在栅极两侧，该源极和漏极分别形成在该源极漂移区和漏极漂 移区中。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件中，该LDMOS器件为N沟道LDMOS器件， 该硅衬底、高压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的掺杂类型分别为P 型、P型、N型重掺杂、N型轻掺杂、N型重掺杂、N型重掺杂、N型轻掺杂和P型轻掺杂。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件中，该LDMOS器件为P沟道LDMOS器件， 该硅衬底、高压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的掺杂类型分别为P 型、N型、P型重掺杂、P型轻掺杂、P型重掺杂、P型重掺杂、P型轻掺杂和N型轻掺杂。本发明还提供上述一种上述的可提高击穿电压的LDMOS器件的制造方法，包括以 下步骤a、提供一硅衬底；b、进行离子注入工艺和退火工艺在该硅衬底上形成高压阱；C、 进行离子注入工艺和退火工艺在该高压阱上形成源极漂移区和漏极漂移区；d、在高压阱上 制作栅极及其侧墙；e、进行离子注入工艺和退火工艺分别在源极漂移区和漏极漂移区形成 源极和漏极；该方法在步骤c和d之间还具有进行离子注入工艺和退火工艺在漏极漂移区 形成反型块的步骤。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件的制造方法中，形成高压阱、源极、源极漂 移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的离子注入工艺分别为P型、N型重掺杂、N型轻掺 杂、N型重掺杂、N型重掺杂、N型轻掺杂和P型轻掺杂离子注入工艺。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件的制造方法中，形成反型块的离子注入工 艺的注入杂质为硼，注入能量为500kev，注入剂量为1. 2X1013cm_2。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件的制造方法中，形成源极和漏极的离子注 入工艺的注入杂质为砷，其注入剂量为1015cnT2，形成源极漂移区和漏极漂移区的离子注入 工艺的注入杂质为磷，其注入剂量为1013cm_2。在上述的可提高击穿电压的LDMOS器件的制造方法中，形成高压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的离子注入工艺分别为N型、P型重掺杂、P型轻掺 杂、P型重掺杂、P型重掺杂、P型轻掺杂和N型轻掺杂离子注入工艺。与现有技术中仅利用LDMOS器件本身的结构来单次符合RESURF原理，无法满足进一 步提高LDMOS器件击穿电压的需求相比，本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方 法在漏极漂移区中制作多个与其掺杂类型相反的反型块，如此可双次符合RESURF原理，使漏 极漂移区的电场更加水平均勻分布，在不提高器件尺寸的前提下有效提高了击穿电压。
本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方法由以下的实施例及附图给出O图1为现有技术的LDMOS器件的组成结构示意图；图2为本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件的组成结构示意图；图3为本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件的制造方法的流程图；图4至图7分别为完成图3中步骤S31至S34后LDMOS器件的组成结构示意图。
具体实施例方式以下将对本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方法作进一步的详细 描述。参见图2，LDMOS器件包括硅衬底10、高压阱11、源极12、源极漂移区13、栅极14、 栅极侧墙15、漏极16和漏极漂移区17，所述高压阱11形成在所述硅衬底10中，所述源极 漂移区13和漏极漂移区17形成在所述高压阱11中且排布在栅极14两侧，所述源极12和 漏极16分别形成在所述源极漂移区13和漏极漂移区17中，漏极漂移区17中具有一个或 多个与其掺杂类型相反的反型块18，所述反型块18的纵剖面为椭圆形或圆形，其直径范围 为 0. 5 至 Ιμ 。在本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件的第一实施例中，所述LDMOS器件为N 沟道LDMOS器件，所述硅衬底10、高压阱11、源极12、源极漂移区13、栅极14、漏极16、漏极 漂移区17和反型块18的掺杂类型分别为P型、P型、N型重掺杂、N型轻掺杂、N型重掺杂、N型重掺杂、N型轻掺杂和P型轻掺杂；其中，源极12和漏极16的注入杂质为砷，其注入剂 量为1015cm_2，源极漂移区13和漏极漂移区17的注入杂质为磷，其注入剂量为1013cm_2，反型 块18的注入杂质为硼，注入能量为500kev，注入剂量为1. 2X 1013cm_2，所述漏极漂移区17 中具有四个反型块18，所述反型块18的纵剖面为椭圆形，其长轴为0. 5μπι。在本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件的第二实施例中，所述LDMOS器件为P 沟道LDMOS器件，所述硅衬底10、高压阱11、源极12、源极漂移区13、栅极14、漏极16、漏极 漂移区17和反型块18的掺杂类型分别为P型、N型、P型重掺杂、P型轻掺杂、P型重掺杂、 P型重掺杂、P型轻掺杂和N型轻掺杂。针对N沟道LDMOS器件，当其结构为如图1所示的结构时，其击穿电压为45V，而当 其结构为如图2所示时即为本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件的第一实施例时，由于 漏极漂移区17中具有反型块18，此种结构也符合RESURF原理，结合LDMOS器件本身的结 构，构成两次符合RESURF原理(Double RESURF)，其更加确保漏极漂移区17电场水平均勻 分布，于是LDMOS器件的击穿电压提高到了 55V。参见图3，其为本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件制造方法的流程图，如图所 示，本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件制造方法首先进行步骤S30，提供一硅衬底。在 本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件制造方法的第一和第二实施例中，所述硅衬底均为 P型。接着继续步骤S31，进行离子注入工艺和退火工艺在所述硅衬底上形成高压阱。 在本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件制造方法的第一和第二实施例中，分别通过P型 离子注入工艺和N型离子注入工艺形成高压阱11，本步骤的退火工艺为在热扩散炉管中进 行，退火温度为900至1000°C，退火时间为20至30min。
参见图4，其显示了完成步骤S31后LDMOS器件的组成结构示意图，如图所示，高压 阱12形成在硅衬底11中。
接着继续步骤S32，进行离子注入工艺和退火工艺在所述高压阱上形成源极漂移 区和漏极漂移区。在本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件制造方法的第一实施例中，通 过N型轻掺杂离子注入工艺以形成源极漂移区和漏极漂移区，注入杂质为磷，其注入剂量 为IO13cnT2 ；在第二实施例中，通过P型轻掺杂离子注入工艺形成源极漂移区和漏极漂移区。 本步骤的退火工艺为在热扩散炉管中进行，退火温度为900至1000°C，退火时间为20至 30mino参见图5，结合参见图4，图5显示了完成步骤S32后LDMOS器件的组成结构示意 图，如图所示，源极漂移区13和漏极漂移区17形成在高压阱12中。接着继续步骤S33，进行离子注入工艺和退火工艺在漏极漂移区形成反型块，此时 所使用的掩模板上的图案与反型块的形状和排布相一致。在本发明的可提高击穿电压的 LDMOS器件制造方法的第一实施例中，形成反型块的离子注入工艺的注入杂质为硼，注入能 量为500kev，注入剂量为1. 2 X IO1W2 ；在第二实施例中，通过N型轻掺杂离子注入工艺形 成反型块。本步骤的退火工艺为快速热退火(RTP)工艺，退火温度为900至1000°C，退火时 间为5至10s。参见图6，结合参见图4和图5，图6显示了完成步骤S33后LDMOS器件的组成结 构示意图，如图所示，反型块18形成在漏极漂移区17中。接着继续步骤S34，在高压阱上制作栅极及其侧墙，其具体步骤是首先沉积栅氧 层和多晶硅层，接着进行刻蚀工艺形成栅极，之后沉积氧化层，最后刻蚀形成栅极侧墙。在 本步骤中，沉积多晶硅层的同时还通入掺杂气体对多晶硅层进行重掺杂，在本发明的可提 高击穿电压的LDMOS器件制造方法的第一和第二实施例中，通入的掺杂气体分别为N型和 P型掺杂气体。参见图7，结合参见图4至图6，图7显示了完成步骤S34后LDMOS器件的组成结 构示意图，如图所示，栅极14沉积在高压阱11上，栅极侧墙15覆盖在栅极14两侧，栅极漂 移区13与漏极漂移区17形成在高压阱17中且排布在栅极14两侧，反型块18形成在漏极 漂移区17中。接着继续步骤S35，进行离子注入工艺和退火工艺分别在源极漂移区和漏极漂移 区形成源极和漏极。在本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件制造方法的第一实施例中， 通过N型重掺杂离子注入工艺以形成源极和漏极，注入杂质可为砷，其注入剂量为IO15CnT2 ； 在第二实施例中，通过P型重掺杂离子注入工艺以形成源极和漏极。完成步骤S35后的 LDMOS器件的组成结构如图2所示。本步骤的退火工艺为快速热退火(RTP)工艺，退火温度 为900至1000°C，退火时间为5至10s。综上所述，本发明的可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方法在漏极漂移区中 制作多个与其掺杂类型相反的反型块，如此使LDMOS器件可双次符合RESURF原理，从而使 漏极漂移区的电场更加水平均勻分布，如此可在不提高器件尺寸的前提下有效提高击穿电压。
权利要求
一种可提高击穿电压的LDMOS器件，包括漏极和漏极漂移区，其特征在于，该漏极漂移区中具有与其掺杂类型相反的反型块。
2.如权利要求1所述的可提高击穿电压的LDM0S器件，其特征在于，该反型块为多个， 其纵剖面为椭圆形或圆形，其直径范围为0. 2至0. 5 y m。
3.如权利要求1所述的可提高击穿电压的LDM0S器件，其特征在于，该LDM0S器件还包 括硅衬底、高压阱、源极、源极漂移区、栅极及其侧墙，该高压阱形成在该硅衬底中，该源极 漂移区和漏极漂移区形成在该高压阱中且排布在栅极两侧，该源极和漏极分别形成在该源 极漂移区和漏极漂移区中。
4.如权利要求3所述的可提高击穿电压的LDM0S器件，其特征在于，该LDM0S器件为N 沟道LDM0S器件，该硅衬底、高压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极 漏极漂移区和反型块的 掺杂类型分别为P型、P型、N型重掺杂、N型轻掺杂、N型重掺杂、N型重掺杂、N型轻掺杂和 P型轻掺杂。
5.如权利要求3所述的可提高击穿电压的LDM0S器件，其特征在于，该LDM0S器件为P 沟道LDM0S器件，该硅衬底、高压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的 掺杂类型分别为P型、N型、P型重掺杂、P型轻掺杂、P型重掺杂、P型重掺杂、P型轻掺杂和 N型轻掺杂。
6.一种权利要求1所述的可提高击穿电压的LDM0S器件的制造方法，包括以下步骤 a、提供一硅衬底；b、进行离子注入工艺和退火工艺在该硅衬底上形成高压阱；c、进行离子 注入工艺和退火工艺在该高压阱上形成源极漂移区和漏极漂移区；d、在高压阱上制作栅极 及其侧墙；e、进行离子注入工艺和退火工艺分别在源极漂移区和漏极漂移区形成源极和漏 极；其特征在于，该方法在步骤c和d之间还具有进行离子注入工艺和退火工艺在漏极漂移 区形成反型块的步骤。
7.如权利要求6所述的可提高击穿电压的LDM0S器件的制造方法，其特征在于，形成高 压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的离子注入工艺分别为P型、N型 重掺杂、N型轻掺杂、N型重掺杂、N型重掺杂、N型轻掺杂和P型轻掺杂离子注入工艺。
8.如权利要求7所述的可提高击穿电压的LDM0S器件的制造方法，其特征在于，形成反 型块的离子注入工艺的注入杂质为硼，注入能量为500kev，注入剂量为1. 2X1013cm_2。
9.如权利要求7所述的可提高击穿电压的LDM0S器件的制造方法，其特征在于，形成源 极和漏极的离子注入工艺的注入杂质为砷，其注入剂量为1015cnT2，形成源极漂移区和漏极 漂移区的离子注入工艺的注入杂质为磷，其注入剂量为1013cnT2。
10.如权利要求6所述的可提高击穿电压的LDM0S器件的制造方法，其特征在于，形成 高压阱、源极、源极漂移区、栅极、漏极、漏极漂移区和反型块的离子注入工艺分别为N型、P 型重掺杂、P型轻掺杂、P型重掺杂、P型重掺杂、P型轻掺杂和N型轻掺杂离子注入工艺。
全文摘要
本发明提供了一种可提高击穿电压的LDMOS器件及其制造方法。现有技术中仅利用LDMOS本身的结构来单次符合RESURF原理无法满足进一步提高LDMOS击穿电压的需求。本发明可提高击穿电压的LDMOS器件包括漏极和漏极漂移区，该漏极漂移区中具有与其掺杂类型相反的反型块。本发明可通过双次符合RESURF原理来使漏极漂移区的电场更加水平均匀分布，在不提高器件尺寸的前提下有效提高了击穿电压。
文档编号H01L29/08GK101800247SQ20101012371
公开日2010年8月11日 申请日期2010年3月12日 优先权日2010年3月12日
发明者令海洋, 刘龙平, 叶滋婧, 王颢, 陈爱军 申请人:上海宏力半导体制造有限公司