專利名稱：低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于 一 種集成電路及其制造方法，且 特別是有關(guān)于 一 種低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體 元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體(LDM0S)元件是一種典型的 高壓元件，其可與互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體制備工藝整合， 以在單一芯片上制造控制、邏輯以及電源開關(guān)。LDMOS 元件在操作時(shí)必須具有高崩潰電壓(breakdown voltage) 以及低的開啟電阻 (on-state resistance, R0n)。具有高崩潰電壓以及低的開啟電阻的LDMOS元 件在高壓應(yīng)用時(shí)具有較低的功率損耗失。此外，較低 的開啟電阻則可以使得晶體管在飽和狀態(tài)時(shí)具有較高 的漏極電流以增加元件的操作速度。橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件在漏極端的高電場與高漏極電流會(huì)形成更多帶有更咼能量的執(zhí) "、、電子去擊穿柵介電層，而影響元件的壽命典型的種橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件，會(huì)在漏極端形成場氧化層，以提升元件的壽命然而場氧化層的形成卻會(huì)導(dǎo)致開啟電阻增加，造成飽和電流下降發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的巨的在于提供種低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件及制造方法，可以降低開啟電阻，增加飽和電流為實(shí)現(xiàn)上述巨的，本發(fā)明提出的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件此元件包括員有第一導(dǎo)電型的第一阱區(qū)、有第導(dǎo)電型的第—阱區(qū)、具有第—導(dǎo)電型第摻雜區(qū)、有第導(dǎo)電型第一摻雜區(qū)、柵介電層、柵極導(dǎo)電層以及有第—導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)第阱區(qū)與第一阱區(qū)并鄰位于基底中第一摻雜區(qū)，位于第一阱區(qū)中。第二摻雜區(qū)，位于第二阱區(qū)中。 柵極導(dǎo)電層，位于源極區(qū)與漏極區(qū)之間的第二阱區(qū)上。 柵介電層，位于柵極導(dǎo)電層與基底之間。第三摻雜區(qū)， 位于部分柵極導(dǎo)電層下方的該第一阱區(qū)中且與該第一 摻雜區(qū)連接，其中，柵介電層下方的第三摻雜區(qū)與第二摻雜區(qū)之間的第—阱區(qū)定義出溝道區(qū)，依照、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件其中第二摻雜區(qū)的摻雜濃度低于第一摻雜區(qū)或第—摻雜區(qū)的摻雜濃,度依照、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件，其中第二摻雜區(qū)底部距離基底的表面的深度較大于第一摻雜區(qū)底部距離基底的表面的深度。依昭 八、、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件，中第二摻雜區(qū)更延伸至部分第阱區(qū)中依昭 "、、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件，更包括場氧化層，位于第一摻雜區(qū)與第摻雜區(qū)之間的部分第三:摻雜1區(qū)上<依照、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件中士nn 柵極導(dǎo)電層更覆全 皿在場氧化層上。依昭 >、、、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件，中第一摻雜區(qū)為漏極區(qū)第摻雜區(qū)為源極區(qū)本發(fā)明提出的一種低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法此方法是在員有第一導(dǎo)電型的基底中分別形成一有第導(dǎo)電型的第—*阱區(qū)與有第一導(dǎo)電型的第二阱區(qū)之后，在第阱區(qū)中形成第導(dǎo)電型摻雜區(qū)然后，在部分摻雜區(qū)上形成一場氧化層接著 > 再于基底上形成士nn 微介電層，并于孤 柵介電層與部分場氧化層上形成一恤 柵極導(dǎo)電層之后，在柵極導(dǎo)電層一側(cè)壁以外的第—阱區(qū)中形成員有第導(dǎo)電型的源極區(qū)，并在柵極導(dǎo)電層另側(cè)壁以外、鄰近摻雜區(qū)的第 一 阱區(qū)中形成員有第導(dǎo)電型的漏極區(qū)依照、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法，中形成第導(dǎo)電型摻雜區(qū)與場氧化層的步驟是先在基底上形成有第一開□的一墊氧化層與一掩膜層，第一開□裸露出預(yù)定形成場氧化層的基底表面接著，在掩膜層上形成具有第—開的光阻層，裸露出第開□所裸露的基底以及部分掩膜層。然后，以光阻層為掩膜，進(jìn)行一第一離子植入制備工藝，于第一阱區(qū)中形成摻雜區(qū)之后，去除光阻層，再進(jìn)行局部執(zhí) "、、氧化制備工藝，于第開所裸露的基底中形成場氧化層其后，移除掩膜層與墊氧化層依昭 "、、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法，中摻雜區(qū)的摻雜濃度低于源極區(qū)或漏極區(qū)的摻雜濃度。依照、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法，其中進(jìn)行第一離子植入制備工藝的劑量為1XI 0 11至9 X 1 0 12/cm2c依照、本發(fā)明實(shí)施例所述的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法，其中第一阱區(qū)是以第離子植入制備工藝形成，且進(jìn)行第二離子植入制備工藝的劑為1 X 10 12至9 X 1 0 'Vcm2。本發(fā)明的低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件可以降低開啟電阻，增加飽禾Q電流。本發(fā)明的方法是以不同的掩膜來定義N型摻雜區(qū)以及場氧化層，因此,N型摻雜區(qū)的位置不會(huì)受限于場氧化層此外，本發(fā)明的方法中，用來定義N型摻雜區(qū)位置的光阻層是形成在用來定義場氧化層區(qū)域的掩膜層上方因此，在進(jìn)行光阻層的曝光制備工藝時(shí)較易于對準(zhǔn)


為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下其中圖1是依照本發(fā)明 一 實(shí)施例所繪示的 一 種橫向擴(kuò) 散金氧半導(dǎo)體元件。
圖2 A至2 E是依照本發(fā)明 一 實(shí)施例所顯示的 一 種 橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法流程剖面示意 圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是依照本發(fā)明 一 實(shí)施例所顯示的 一 種橫向擴(kuò) 散金氧半導(dǎo)體元件。
請參照圖1 ，橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件1 0包括N 型阱區(qū)l 0 2、P型阱區(qū)l 0 4、N型的摻雜區(qū)l 0 6、 場氧化層1 0 8 、 N型摻雜區(qū)1 1 6做為N型漏極區(qū)與 N型摻雜區(qū)l 1 4做為N型源極區(qū)、柵介電層l 1 0、 柵極導(dǎo)電層1 1 2以及P型基極接觸區(qū)(bulkcontact region) 1 1 8。
N型阱區(qū)l 0 2與P型阱區(qū)1 0 4相并鄰且皆位于 基底l 0 0中。N型阱區(qū)1 0 2與P型阱區(qū)1 0 4的形 成方法可以分別形成光阻圖案并利用離子植入制備工 藝以及驅(qū)入步驟來達(dá)成的。
源極區(qū)l 1 4位于P型阱區(qū)l 0 4中；漏極區(qū)l 1 6位于N型阱區(qū)l 0 2中。源極區(qū)l 1 4與漏極區(qū) 1 1 6的形成方法可以在基底1 0 0上形成光阻圖案并利用離子植入制備工藝來達(dá)成的。
場氧化層1 0 8位于源極區(qū)1 1 4與漏極區(qū)11
6之間的N型阱區(qū)1 0 2上。場氧化層1 0 8可以利
用局部執(zhí) "、、氧化制備工藝來施行的。在 一 實(shí)施例中，場
氧化層108與漏極區(qū)1 1 6鄰接。
恤 珊介電層l 1 0配置于源極區(qū)1 1 4與場氧化層
108之間的P型阱區(qū)1 0 4與N型阱區(qū)1 0 2上方。柵介電層11 0下方的N型摻雜區(qū)l 0 6與源極區(qū)1
14之間的P型阱區(qū)l 0 4定義出一溝道區(qū)1 2 0。N
型摻雜區(qū)10 6與源極區(qū)1 1 4之間的距離L為溝道
區(qū)120的長度。柵介電層i i o的材質(zhì)例如是氧化
娃，形成方法例如是熱氧化法。
恤 微極導(dǎo)電層l 1 2覆蓋于柵介電層1 1 0上且延
伸至部分的場氧化層1 0 8上。柵極導(dǎo)電層1 1 2的
材質(zhì)例如是摻雜的多晶硅，形成的方法例如是利用化
學(xué)氣相沉積法形成 一 層摻雜的多晶硅之后，再利用微
影與蝕刻制備工藝，來將其圖案化。
N型摻雜區(qū)l 0 6位于場氧化層1 0 8與部分柵
極導(dǎo)電層11 2下方的N型阱區(qū)l 0 2之中且與該漏
極區(qū)116連接。N型摻雜區(qū)1 0 6的摻雜濃度低于源
極區(qū)114或漏極區(qū)1 1 6的慘雜濃度。雖然，N型慘
雜區(qū)的濃度愈高，開啟電阻愈低，但是，N型摻雜區(qū)的濃度太高，崩潰電壓也就愈低。因此，N型摻雜區(qū)的摻 雜濃度低于源極區(qū)或漏極區(qū)可以同時(shí)兼顧開啟電阻與
崩潰電壓的需求。此外，N型摻雜區(qū)l 0 6底部1 0 6 a距離基底l 0 0的表面1 0 Oa的深度也較大于源極 區(qū)l 1 4或漏極區(qū)1 1 6底部1 1 4a或l 1 6a距離 基底l 0 0的表面1 0 0a的深度。在一邏輯0.5微 米制備工藝的實(shí)施例中，N型摻雜區(qū)1 0 6的深度為0 . 4 一 0 . 5微米左右；源極區(qū)1 1 4與漏極區(qū)1 1 6的 深度為0.1微米左右。在一實(shí)施例中，N型摻雜區(qū)l 0 6還延伸至部分P型阱區(qū)1 0 4之中。N型摻雜區(qū)1 0 6的形成方法可以在基底1 0 O上形成光阻圖案并 利用離子植入制備工藝來達(dá)成的。
P型基極接觸區(qū)l 1 8，位于P型阱區(qū)1 0 4之中 與源極區(qū)1 1 4相鄰。P型基極接觸區(qū)1 1 8的形成方 法可以在基底l 0 O上形成光阻圖案并利用離子植入 制備工藝來達(dá)成的。
由于此元件在場氧化層1 0 S下方具有低濃度的 N型摻雜區(qū)，其可以降低開啟電阻，使得晶體管在飽和 狀態(tài)時(shí)具有較高的漏極電流，以增加元件的操作速度。
上述橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件可以采用各種的制 備工藝方法來制造。以下特舉 一 實(shí)施例來說明之，然 其并非用以限制本發(fā)明。圖2 A至2 E是依照本發(fā)明 一 實(shí)施例所顯示的 一 種
橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件的制造方法流程剖面示意 圖。
請參照圖2A，在一P型基底1 0 O中形成一N型 阱區(qū)l 0 2與一P型阱區(qū)1 0 4。
N型阱區(qū)l 0 2與P
型阱區(qū)1 0 4的形成方法可以分別形成光阻圖案，再
分別進(jìn)行N型與P型離子植入制備工藝，以將N型與p
型離子植入于基底1 00中，之后，再以 一 驅(qū)入步驟
來達(dá)成的。在一實(shí)施例中，N型離子植制備工藝所植入
的離子例如為磷或砷。P型離子植制備工藝所植入的離
子例如為硼。在 一 邏輯0 . 5微米制備工藝的實(shí)施例
中，此N型與]P型離子植制備工藝的劑量例如是1X1
01 2至9 X 10 13/cm2。
接著，在基底1 00上形成墊氧化層2 00與掩
膜層2 0 2，其具有一開口 2 0 4 ，裸露出預(yù)定形成
場氧化層的基底1 0 0表面。墊氧化層2 0 0例如是
一氧化硅層，形成的方法例如是熱氧化法。掩膜層2
02例如是一氮化硅層，形成的方法例如是化學(xué)氣相
沉積法。在形成氧化硅層與氮化硅層之后，可經(jīng)由微
影與蝕刻制備工藝來將其圖案化，以形成墊氧化層2
00與掩膜層2 0 2 。
之后，請照圖2 B，在掩膜層2 Q 2上形成光阻層2 0 6， 其具有一開口2 0 8。 開口2 0 8的尺寸 大于開口 2 0 4的尺寸，且裸露出幵口 2 0 4所裸露 的基底l 0 2表面以及部分掩膜層2 0 2。其后，以 光阻層2 0 6為掩膜，進(jìn)行 一 離子植入制備工藝2 1 0，于N型阱區(qū)l 0 2中形成N型摻雜區(qū)1 0 6。在 一邏輯0 . 5微米制備工藝的實(shí)施例中，此離子植入制 備工藝2 1 0所植入的離子例如是磷或砷，其劑量為 1 X 1 0 11至9 X 1 0 '7cm2 。
在 一 實(shí)施例中，光阻層2 0 6的開口 2 0 8的尺 寸與位置必須確保后續(xù)形成的N型摻雜區(qū)1 0 6的邊 界l 0 6a與P型阱區(qū)l 0 4的邊界1 0 4a緊鄰，或 使得所形成的N型摻雜區(qū)1 0 6從N型阱區(qū)1 0 2的 邊界l 0 6a延伸到P型阱區(qū)l 0 4之中，以通過N型 摻雜區(qū)l 0 6連接N型阱區(qū)1 0 2與P型阱區(qū)1 0 4， 彌補(bǔ)N型阱區(qū)1 0 2與P型阱區(qū)1 0 4之間可能因?yàn)?對準(zhǔn)失誤形成間隙所造成的電性或可靠度的問題。
由于光阻層2 0 6是形成在掩膜層2 0 2上，因 此，在進(jìn)行光阻層2 0 6的曝光制備工藝時(shí)，相較于 光阻層是直接形成在基底上的情況，較易于對準(zhǔn)。也 就是，光阻層2 0 6的開口 2 0 8的位置較易于控制，
以使后續(xù)形成的溝道的長度較為穩(wěn)定。
然后，請參照圖2 C ，去除光阻層2 0 6 。接著，進(jìn)行局部熱氧化制備工藝，在開口 2 04所裸露的
基底100中，也就是部分N型慘雜區(qū)106的上方
形成場氧化層1 0 8 。
之后移除掩膜層202與墊氧化層200掩
膜層202移除的方法可以采用濕式蝕刻法例如先
用執(zhí) / 、"磷酸去除掩膜層202，再以氫氟酸浸蝕去除墊
氧化層200 。接著，在基底1 0 0上形成柵介電層
110與艦 柵極導(dǎo)電層112柵介電層110例如是
氧化娃層，其形成方法例如是熱氧化法微極導(dǎo)電
層112例如是 一 摻雜的多曰 曰曰硅層，形成的方法例如
是利用化學(xué)氣相沉積法者的形成方法例如是在
基底100上形成氧化硅層與摻雜的多晶桂層之后，
再利用微影與蝕刻制備工藝來將其圖案化,
其后，在基底i o0上形成光阻層212 ，然后，進(jìn)行N型離子植入制備工藝:21 4 ，以分別在基底1
00中形成源極區(qū)1 1 4與漏極區(qū)1 1 6 。源極區(qū)1
14位在柵極導(dǎo)電層1 1 2以外的P型阱區(qū)1 04之
中漏極區(qū)l 1 6位在N型阱區(qū)l0 2之中，與N型
摻雜區(qū)10 6相鄰。在 一 實(shí)施例中，N型離子植入制備工藝2 14所植入的離子例如是磷或砷，其劑量為1X
1013至1X10 15/cm2。
請參照圖2 D ，去除光阻層2 12 ，再于基底100上形成另一層光阻層2 1 6。之后，進(jìn)行P型離子
植入制備工藝2 1 8，以在P型阱區(qū)l 04中形成與
源極區(qū)1 1 4相鄰的基極接觸區(qū)1 1 8 。 P型離子植制
備工藝2 1 8所植入的離子例如為硼。
在以上的制造方法中，由于N型摻雜區(qū)106與
場氧化層1 0 8是以不同的掩膜與光阻層來定義的，
而不是以相同的掩膜以及相同的光阻層來定義的，因
此，N型摻雜區(qū)1 0 6的位置不會(huì)受限于場氧化層10
o此外，本實(shí)施例的制造方法是先形成用來定義場
氧化層l 0 8區(qū)域的掩膜層2 0 2，再于掩膜層20
2上形成用來定義N型摻雜區(qū)l 0 6位置的光阻層2
06，因此，在進(jìn)行光阻層2 0 6的曝光制備工藝時(shí)，相較于光阻層是直接形成在基底上的情況，較易于對
準(zhǔn)也就是，光阻層2 0 6的開口 2 0 8的位置較易
于控制，可將N型摻雜區(qū)1 0 6形成在預(yù)定的位置
因此，本發(fā)明的制備工藝可以精確地控制源極114
至N型摻雜區(qū)1 0 6之間的溝道區(qū)1 2 0的長度>使
元件具有 一 致的電性。
在以上的實(shí)施例中是以N型第一阱區(qū)、P型第—阱
區(qū)、N型的摻雜區(qū)、場氧化層、N型漏極區(qū)與N型源極
區(qū)、柵介電層、柵極導(dǎo)電層以及P型基極接觸區(qū)的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件來說明的。然而，本發(fā)明中各 區(qū)的導(dǎo)電型態(tài)并不限于此。本發(fā)明亦可以適用于具有P 型第一阱區(qū)、N型第二阱區(qū)、P型的摻雜區(qū)、場氧化層、 P型漏極區(qū)與P型源極區(qū)、柵介電層、柵極導(dǎo)電層以及 N型基極接觸區(qū)的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然3并非
用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人口 貝在不脫離本發(fā)明的
精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)
明的保護(hù)范圍當(dāng)視中請的權(quán)利要求范圍所界定內(nèi)容為準(zhǔn)。
18
權(quán)利要求
1、一種低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括一具有第一導(dǎo)電型的第一阱區(qū)，位于具有第二導(dǎo)電型的一基底中；一具有第二導(dǎo)電型的第二阱區(qū)，位于該基底中，鄰近于該第一阱區(qū)；一具有第一導(dǎo)電型的第一摻雜區(qū)，位于該第一阱區(qū)中；一具有第一導(dǎo)電型的第二摻雜區(qū)，位于該第二阱區(qū)中；一柵極導(dǎo)電層，部分位于該第一摻雜區(qū)與該第二摻雜區(qū)之間的該第二阱區(qū)上；一柵介電層，位于該柵極導(dǎo)電層與該基底之間；以及一具有一第一導(dǎo)電型的第三摻雜區(qū)，位于部分該柵極導(dǎo)電層下方的該第一阱區(qū)中且與該第一摻雜區(qū)連接，其中，該柵介電層下方的該第三摻雜區(qū)與該第二摻雜區(qū)之間的該第二阱區(qū)定義出一溝道區(qū)。
全文摘要
一種低開啟電阻的橫向擴(kuò)散金氧半導(dǎo)體元件。包括具有第一導(dǎo)電型的第一阱區(qū)、具有第二導(dǎo)電型的第二阱區(qū)、具有第一導(dǎo)電型漏極區(qū)、具有第一導(dǎo)電型源極區(qū)、場氧化層、柵介電層、柵極導(dǎo)電層以及具有第一導(dǎo)電型的摻雜區(qū)。第一阱區(qū)與第二阱區(qū)并鄰位于基底中。漏極區(qū)位于第一阱區(qū)中。源極區(qū)位于第二阱區(qū)中。場氧化層，位于源極區(qū)與漏極區(qū)之間的第一阱區(qū)上。柵極導(dǎo)電層，位于源極區(qū)與漏極區(qū)之間的第二阱區(qū)上且覆蓋部分場氧化層。柵介電層，位于柵極導(dǎo)電層與基底之間。摻雜區(qū)，位于部分柵極導(dǎo)電層與場氧化層下方的該第一阱區(qū)中且與該漏極區(qū)連接，其中，柵介電層下方的摻雜區(qū)與源極區(qū)之間的第二阱區(qū)定義出一溝道區(qū)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK101320752SQ200710110648
公開日2008年12月10日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者葉清本, 吳錫垣, 朱建文, 林正基, 連士進(jìn), 黃學(xué)義 申請人:旺宏電子股份有限公司