專利名稱：高壓ldmos器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓LDMOS(Laterally Diffused Metal OxideSemiconductor, 橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件。
背景技術(shù)：
對高壓LDMOS器件而言，擊穿電壓(Breakdowm Voltage, BV)和比導(dǎo)通電阻 (on-resistance,Rsp)是一對很重要的需要平衡的技術(shù)指標(biāo)。高壓DMOS器件的耐壓和比導(dǎo)通電阻取決于外延層的摻雜濃度、厚度及漂移區(qū)長度的折衷選擇。高的擊穿電壓要求厚的輕摻雜外延層和長的漂移區(qū)，而低的比導(dǎo)通電阻則要求薄的重?fù)诫s外延層和短的漂移區(qū)， 因此必須選擇最佳外延參數(shù)和漂移區(qū)長度，以便在滿足一定的源漏擊穿電壓的前提下，得到最小的比導(dǎo)通電阻。而對于SCR(Silicon Controlled Rectifiers,可控娃整流)器件而言，由于特定條件下負(fù)微分電阻的特性，當(dāng)器件開通后具有很強(qiáng)的導(dǎo)電能力，比導(dǎo)通電阻較小，但是其器件開通所需電壓較高，比較難以開通。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種同時具有高擊穿電壓和低的比導(dǎo)通電阻的高壓LDMOS器件。為此，本發(fā)明還要提供所述高壓LDMOS器件的制造方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明高壓LDMOS器件的結(jié)構(gòu)為在低摻雜襯底中具有漂移區(qū)和體區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；在漂移區(qū)的表面具有漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；在體區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)一；在漂移區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)二，隔離結(jié)構(gòu)二還在漂移區(qū)反型層之上；在漂移區(qū)的表面還具有隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四；在體區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)二之上具有多晶硅柵極和多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；多晶硅場板在隔離結(jié)構(gòu)二之上；在體區(qū)之中具有體電極引出端和源區(qū)引出端，體電極引出端在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間，摻雜類型與源區(qū)引出端相反；源區(qū)引出端在體電極引出端和多晶硅柵極之間，摻雜類型與體區(qū)相反；在漂移區(qū)之中具有漏區(qū)引出端和反型摻雜環(huán)，漏區(qū)引出端的摻雜類型與漂移區(qū)的摻雜類型相同，反型摻雜環(huán)的摻雜類型與漏區(qū)引出端相反；所述反型摻雜環(huán)從俯視角度呈現(xiàn)為環(huán)形圍繞著漏區(qū)引出端，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和隔離結(jié)構(gòu)三之間；漏區(qū)引出端10在隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四之間；源極、柵極和漏極均為金屬電極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端； 柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。制造上述高壓LDMOS器件的方法包括如下步驟第I步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反；
第2步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成體區(qū)，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；第3步，在漂移區(qū)上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；第4步，在硅片表面形成多個隔離結(jié)構(gòu)，其中隔離結(jié)構(gòu)一在體區(qū)的表面，隔離結(jié)構(gòu)二在漂移區(qū)的表面且在漂移區(qū)反型層之上，隔離結(jié)構(gòu)三、隔離結(jié)構(gòu)四都在漂移區(qū)的表面；第5步，在硅片表面先生長一層?xùn)叛趸瘜?，再淀積一層多晶硅，刻蝕該層多晶硅和柵氧化層從而形成多晶硅柵極和漏端多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；漏端多晶硅場板則在隔離結(jié)構(gòu)二之上；第6步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入形成源區(qū)引出端和漏區(qū)引出端，離子注入的類型與漂移區(qū)的類型相同；源區(qū)引出端在體區(qū)之中且靠近多晶硅柵極的一端；漏區(qū)引出端在漂移區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四之間；第7步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行與源極、漏極摻雜類型相反的離子注入，形成體電極引出端和圍繞漏區(qū)引出端的環(huán)形摻雜區(qū)；體電極引出端在體區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間；環(huán)形摻雜區(qū)又稱反型摻雜環(huán)或異型摻雜環(huán)，在漂移區(qū)之中且圍繞著漏區(qū)引出端，從俯視角度觀察呈現(xiàn)環(huán)形，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)；其中環(huán)形摻雜區(qū)的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和隔離結(jié)構(gòu)三之間，漏區(qū)引出端在隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四之間；第8步，先淀積介電層，然后刻蝕出接觸孔，并在接觸孔中填充金屬電極，形成最終器件；金屬電極包括源極、柵極和漏極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端?；蛘?，本發(fā)明高壓LDMOS器件的結(jié)構(gòu)為在低摻雜襯底中具有漂移區(qū)和體區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；在漂移區(qū)的表面具有漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；在體區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)一；在漂移區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)二，隔離結(jié)構(gòu)二還在漂移區(qū)反型層之上；在漂移區(qū)的表面還具有隔離結(jié)構(gòu)三；在體區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)二之上具有多晶硅柵極和多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；多晶硅場板在隔離結(jié)構(gòu)二之上；在體區(qū)之中具有體電極引出端和源區(qū)引出端，體電極引出端在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間，摻雜類型與體區(qū)相同；源區(qū)引出端在體電極引出端和多晶硅柵極之間，摻雜類型與體區(qū)相反；在漂移區(qū)之中具有漏區(qū)引出端和反型摻雜環(huán)，漏區(qū)引出端的摻雜類型與漂移區(qū)的摻雜類型相同，反型摻雜環(huán)的摻雜類型與漏區(qū)引出端相反；所述反型摻雜環(huán)從俯視角度呈現(xiàn)為環(huán)形圍繞著漏區(qū)引出端，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和漏區(qū)引出端之間；漏區(qū)引出端在反型摻雜環(huán)和隔離結(jié)構(gòu)三c之間；源極、柵極和漏極均為金屬電極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。制造上述高壓LDMOS器件的方法包括如下步驟第I步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反；
第2步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成體區(qū)，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；第3步，在漂移區(qū)上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；第4步，在硅片表面形成多個隔離結(jié)構(gòu)，其中隔離結(jié)構(gòu)一在體區(qū)的表面，隔離結(jié)構(gòu)二在漂移區(qū)的表面且在漂移區(qū)反型層之上，隔離結(jié)構(gòu)三在漂移區(qū)的表面；第5步，在硅片表面先生長一層?xùn)叛趸瘜?，再淀積一層多晶硅，刻蝕該層多晶硅和柵氧化層從而形成多晶硅柵極和漏端多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；漏端多晶硅場板則在隔離結(jié)構(gòu)二之上；第6步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入形成源區(qū)引出端和漏區(qū)引出端，離子注入的類型與漂移區(qū)相同；源區(qū)引出端在體區(qū)之中且靠近多晶硅柵極的一端；漏區(qū)引出端在漂移區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)二和隔離結(jié)構(gòu)三之間；第7步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行與源極、漏極摻雜類型相反的離子注入，形成體電極引出端和圍繞漏區(qū)引出端的環(huán)形摻雜區(qū)；體電極引出端在體區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間；環(huán)形摻雜區(qū)又稱反型摻雜環(huán)或異型摻雜環(huán)，在漂移區(qū)之中且圍繞著漏區(qū)引出端，從俯視角度觀察呈現(xiàn)環(huán)形，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和漏區(qū)引出端之間，漏區(qū)引出端在環(huán)形摻雜區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)三之間；第8步，先淀積介電層，然后刻蝕出接觸孔，并在接觸孔中填充金屬電極，形成最終器件；金屬電極包括源極、柵極和漏極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。本發(fā)明高壓LDMOS器件在普通高壓LDMOS器件的漏端引入圍繞高摻雜漏區(qū)引出端的異型摻雜環(huán)，此異型摻雜環(huán)將與原LDMOS器件的漂移區(qū)、體區(qū)以及源端形成寄生的SCR器件。一方面，LDMOS導(dǎo)通后的電流分布可降低寄生SCR器件的開通電壓。另一方面，當(dāng)此寄生的SCR器件開通后，由于SCR的高導(dǎo)電能力可將整個器件的導(dǎo)通電阻降低。這樣，本發(fā)明高壓LDMOS器件實際上是普通LDMOS器件和SCR器件的復(fù)合器件結(jié)構(gòu)，充分利用了 LDMOS和 SCR器件各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)在滿足高反向擊穿電壓的同時，在一定工作偏壓條件下降低器件的導(dǎo)通電阻。


圖I是本發(fā)明高壓LDMOS器件的一個實施例的剖面圖；圖2是本發(fā)明高壓LDMOS器件的另一個實施例的剖面圖；圖3是本發(fā)明高壓LDMOS器件與傳統(tǒng)LDMOS器件的I-V特性曲線；圖4a 圖4h是本發(fā)明高壓LDMOS器件的制造方法各步驟示意圖。圖中附圖標(biāo)記說明I為源極；2為柵極；3為漏極；4為體電極引出端；5為源區(qū)引出端；6為體區(qū)；7為漂移區(qū)表面反型層；8為漂移區(qū)；9為低摻雜襯底；10為漏區(qū)引出端；11為隔離結(jié)構(gòu)；12為介電質(zhì)層；13為漏端反型摻雜環(huán)。
具體實施例方式請參閱圖1，這是本發(fā)明高壓LDMOS器件的一個實施例。低摻雜襯底9中具有高壓深阱8和低壓阱6。高壓深阱8的摻雜類型與襯底9相反，作為漂移區(qū)。低壓阱6的摻雜類型與襯底9相同，作為體區(qū)。在漂移區(qū)8的表面具有阱7，阱7的摻雜類型與漂移區(qū)8相反， 作為漂移區(qū)反型層。在體區(qū)6的表面具有隔離結(jié)構(gòu)一 11a。在漂移區(qū)8的表面具有隔離結(jié)構(gòu)二 11b，隔離結(jié)構(gòu)Ilb還在漂移區(qū)反型層7之上。在漂移區(qū)8的表面還具有隔離結(jié)構(gòu)三 Ilc和隔離結(jié)構(gòu)四lld，隔離結(jié)構(gòu)三Ilc和隔離結(jié)構(gòu)四Ild均不在漂移區(qū)反型層7之上。在體區(qū)6和隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb之上具有多晶硅柵極20a和多晶硅場板20b。多晶硅柵極20a的一端在體區(qū)6之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb之上。多晶硅場板20b在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb之上。在體區(qū)6之中具有體電極引出端4和源區(qū)引出端5。體電極引出端4在隔離結(jié)構(gòu)一 Ila 和源區(qū)引出端5之間，摻雜類型與源區(qū)引出端5相反。源區(qū)引出端5在體電極引出端4和多晶硅柵極20a之間，其摻雜類型與體區(qū)6相反。在漂移區(qū)8之中具有漏區(qū)引出端10和反型摻雜環(huán)13。漏區(qū)引出端10的摻雜類型與漂移區(qū)8相同，反型摻雜環(huán)13的摻雜類型與漏區(qū)引出端10相反。其中的反型摻雜環(huán)13從俯視角度呈現(xiàn)為環(huán)形圍繞著漏區(qū)引出端10。從剖視圖中反型摻雜環(huán)13則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb 和隔離結(jié)構(gòu)三Ilc之間，另一段結(jié)構(gòu)未圖示(在一個特定實施例中，可以通過將圖I右邊界線作為中心線對稱得到)。漏區(qū)引出端10在隔離結(jié)構(gòu)三Ilc和隔離結(jié)構(gòu)四Ild之間。源極
I、柵極2和漏極3均為金屬電極。其中源極I的底部同時接觸體電極引出端4和源極引出端5。柵極2的底部接觸多晶硅柵極20a。漏極3的底部同時接觸漏端多晶硅場板20b、反型摻雜環(huán)13和漏區(qū)引出端10。請參閱圖2，這是本發(fā)明高壓LDMOS器件的另一個實施例。與圖I相比的區(qū)別為漏區(qū)引出端10與環(huán)繞漏區(qū)引出端10的反型摻雜環(huán)13的關(guān)系。圖I中，漏區(qū)引出端10與環(huán)繞漏區(qū)引出端10的反型摻雜環(huán)13之間以一個隔離結(jié)構(gòu)11相隔離。圖2中，漏區(qū)引出端10 與反型摻雜環(huán)13均在有源區(qū)，在反型摻雜環(huán)13和漏區(qū)引出端10之間省略了一個隔離結(jié)構(gòu)II。具體而言，圖2的實施例中，在體區(qū)6的表面具有隔離結(jié)構(gòu)一 11a。在漂移區(qū)8的表面具有隔離結(jié)構(gòu)二 11b，隔離結(jié)構(gòu)Ilb還在漂移區(qū)反型層7之上。在漂移區(qū)8的表面還具有隔離結(jié)構(gòu)三11c，隔離結(jié)構(gòu)三Ilc不在漂移區(qū)反型層7之上。其中的反型摻雜環(huán)13從俯視角度呈現(xiàn)為環(huán)形圍繞著漏區(qū)引出端10。從剖視圖中反型摻雜環(huán)13則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb和漏區(qū)引出端10之間，另一段結(jié)構(gòu)未圖示 (在一個特定實施例中，可以通過將圖I右邊界線作為中心線對稱得到)。漏區(qū)引出端10 在反型摻雜環(huán)13和隔離結(jié)構(gòu)三Ilc之間。請參閱圖3，這是本發(fā)明高壓LDMOS器件與普通的高壓LDMOS器件的I_V (電流-電壓)特性比較示意圖。其中實線為本發(fā)明高壓LDMOS器件的I-V特性，虛線為具有同樣耐壓能力的普通的高壓LDMOS結(jié)構(gòu)I-V特性，A點為兩條I-V特性曲線的交叉點。從圖3可以看出，在所加漏端偏壓低于A點偏壓時，普通高壓LDMOS器件的電流比本發(fā)明高壓LDMOS 器件的電流稍大，這是因為本發(fā)明高壓LDMOS器件的漂移區(qū)略長，導(dǎo)致電流略小。當(dāng)漏端偏壓大于A點偏壓后，本發(fā)明高壓LDMOS器件中的寄生SCR開通，導(dǎo)致電流增大。從結(jié)果可以看出，通過引入圍繞高摻雜的漏區(qū)引出端的反型摻雜環(huán)，在高壓LDMOS器件中形成了一個寄生SCR結(jié)構(gòu)，從而在一定的偏壓條件下可以大大提高器件的導(dǎo)電能力，降低器件的比導(dǎo)通電阻。本發(fā)明高壓LDMOS器件(以圖I為例)的制造方法包括如下步驟第I步，請參閱圖4a，在低摻雜襯底9上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)8，漂移區(qū)8的摻雜類型與襯底9相反。具體而言，先利用光刻膠打開部分區(qū)域進(jìn)行與襯底9的摻雜類型相反的離子注入，通過高溫推進(jìn)(即退火工藝)，形成高壓深阱8，作為漂移區(qū)。第2步，請參閱圖4b，在低摻雜襯底9上采用光刻工藝和離子注入工藝形成體區(qū) 6，體區(qū)6的摻雜類型與襯底9相同。具體而言，先利用光刻膠打開部分區(qū)域進(jìn)行與襯底9 的摻雜類型相同的離子注入，通過高溫推進(jìn)(即退火工藝)，形成低壓阱區(qū)6，作為體區(qū)。第3步，請參閱圖4c，在器件漂移區(qū)8上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)反型層7。具體而言，先利用光刻膠打開部分區(qū)域進(jìn)行與漂移區(qū)8的摻雜類型相反的離子注入，所形成的離子注入?yún)^(qū)7作為漂移區(qū)反型層。第4步，請參閱圖4d，在硅片表面形成多個隔離結(jié)構(gòu)11。這多個隔離結(jié)構(gòu)11均為氧化硅，可以是場氧隔離(LOCOS)或淺槽隔離(STI)工藝制造。其中隔離結(jié)構(gòu)一 Ila在體區(qū)6的表面，隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb在漂移區(qū)8的表面且在漂移區(qū)反型層7之上，隔離結(jié)構(gòu)三11c、 隔離結(jié)構(gòu)四Ild都在漂移區(qū)8的表面且均不在漂移區(qū)反型層7之上。第5步，請參閱圖4e，在硅片表面先生長一層?xùn)叛趸瘜?未圖示)，再淀積一層多晶娃20,刻蝕該層多晶娃20和柵氧化層從而形成多晶娃柵極20a和漏端多晶娃場板20b。 多晶硅柵極20a的一端在體區(qū)6之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb之上。漏端多晶硅場板20b 則在靠近漏端的隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb之上。第6步，請參閱圖4f，在源端(體區(qū)6)和漏端(漂移區(qū)8)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入形成源區(qū)引出端5和漏區(qū)引出端10，離子注入的類型與漂移區(qū)相同。源區(qū)引出端5在體區(qū) 6之中且靠近多晶硅柵極20a的一端。漏區(qū)引出端10在漂移區(qū)8之中且在隔離結(jié)構(gòu)三Ilc 和隔離結(jié)構(gòu)四Ild之間。第7步，請參閱圖4g，在源端(體區(qū)6)和漏端(漂移區(qū)8)進(jìn)行與源極、漏極摻雜類型相反的離子注入，形成體電極引出端4和圍繞漏區(qū)引出端10的環(huán)形摻雜區(qū)13。體電極引出端4在體區(qū)6之中且在隔離結(jié)構(gòu)一 Ila和源區(qū)引出端5之間。環(huán)形摻雜區(qū)13又稱反型摻雜環(huán)或異型摻雜環(huán)，在漂移區(qū)8之中且圍繞著漏區(qū)引出端10，從俯視角度觀察呈現(xiàn)環(huán)形，從剖視圖中則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)。其中環(huán)形摻雜區(qū)13的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb和隔離結(jié)構(gòu)三Ilc之間，另一段結(jié)構(gòu)未圖示。漏區(qū)引出端10在隔離結(jié)構(gòu)三Ilc和隔離結(jié)構(gòu)四Ild之間。第8步，請參閱圖4h，后道工藝為標(biāo)準(zhǔn)CMOS后道工藝流程，先淀積介電層12，然后刻蝕出接觸孔，并在接觸孔中填充金屬電極，形成最終器件。金屬電極包括源極I、柵極2和漏極3。其中源極I的底部同時接觸體電極引出端4和源極引出端5。柵極2的底部接觸多晶硅柵極20a。漏極3的底部同時接觸漏端多晶硅場板20b、反型摻雜環(huán)13和漏區(qū)引出端10。所述方法第3步還可以放在第2步之前，或者放在第5步之前。上述高壓LDMOS器件的制造方法也適用于制造圖2所示的高壓LDMOS器件，只是在第4步中少形成一個隔離結(jié)構(gòu)11，同時在第7步中環(huán)形摻雜區(qū)13從剖視圖中則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二 Ilb和漏區(qū)引出端10之間，另一段結(jié)構(gòu)未圖示。漏區(qū)引出端10在環(huán)形摻雜區(qū)13和隔離結(jié)構(gòu)三Ilc之間。根據(jù)工藝條件和器件特性的要求，可以優(yōu)化異型摻雜環(huán)13與漏區(qū)引出端10的結(jié)構(gòu)，以及增加一張專用掩模板的方法來調(diào)節(jié)異型摻雜環(huán)13中的濃度分布(該專用掩模板及其對應(yīng)的工藝步驟也可以調(diào)整其在整個工藝流程中的順序改變異性摻雜環(huán)13中的濃度分布)，同樣實現(xiàn)本發(fā)明。綜上所述，本發(fā)明高壓LDMOS器件通過在普通高壓LDMOS器件的漏端引入圍繞高摻雜漏區(qū)引出端的異型摻雜環(huán)，此異型摻雜環(huán)將與原LDMOS器件的漂移區(qū)、體區(qū)以及源端形成寄生的SCR器件。一方面，LDMOS導(dǎo)通后的電流分布可降低寄生SCR器件的開通電壓。 另一方面，當(dāng)此寄生的SCR器件開通后，由于SCR的高導(dǎo)電能力可將整個器件的導(dǎo)通電阻降低。這樣，本發(fā)明高壓LDMOS器件實際上是普通LDMOS器件和SCR器件的復(fù)合器件結(jié)構(gòu)，充分利用了 LDMOS和SCR器件各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)在滿足高反向擊穿電壓的同時，在一定工作偏壓條件下降低器件的導(dǎo)通電阻。
權(quán)利要求
1.一種高壓LDMOS器件，其特征是，所述高壓LDMOS器件的結(jié)構(gòu)為在低摻雜襯底中具有漂移區(qū)和體區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；在漂移區(qū)的表面具有漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；在體區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)一；在漂移區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)二，隔離結(jié)構(gòu)二還在漂移區(qū)反型層之上；在漂移區(qū)的表面還具有隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四；在體區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)二之上具有多晶硅柵極和多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；多晶硅場板在隔離結(jié)構(gòu)二之上；在體區(qū)之中具有體電極引出端和源區(qū)引出端，體電極引出端在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間，摻雜類型與體區(qū)摻雜類型相同；源區(qū)引出端在體電極引出端和多晶硅柵極之間，摻雜類型與體區(qū)相反；在漂移區(qū)之中具有漏區(qū)引出端和反型摻雜環(huán)，漏區(qū)引出端的摻雜類型與漂移區(qū)相同， 反型摻雜環(huán)的摻雜類型與漏區(qū)引出端相反；所述反型摻雜環(huán)從俯視角度呈現(xiàn)為環(huán)形圍繞著漏區(qū)引出端，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和隔離結(jié)構(gòu)三之間；漏區(qū)引出端10在隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四之間；源極、柵極和漏極均為金屬電極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端； 柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。
2.一種高壓LDMOS器件，其特征是，所述高壓LDMOS器件的結(jié)構(gòu)為在低摻雜襯底中具有漂移區(qū)和體區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；在漂移區(qū)的表面具有漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；在體區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)一；在漂移區(qū)的表面具有隔離結(jié)構(gòu)二，隔離結(jié)構(gòu)二還在漂移區(qū)反型層之上；在漂移區(qū)的表面還具有隔離結(jié)構(gòu)三；在體區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)二之上具有多晶硅柵極和多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；多晶硅場板在隔離結(jié)構(gòu)二之上；在體區(qū)之中具有體電極引出端和源區(qū)引出端，體電極引出端在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間，摻雜類型與體區(qū)相同；源區(qū)引出端在體電極引出端和多晶硅柵極之間，摻雜類型與體區(qū)相反；在漂移區(qū)之中具有漏區(qū)引出端和反型摻雜環(huán)，漏區(qū)引出端的摻雜類型與漂移區(qū)相同， 反型摻雜環(huán)的摻雜類型與漂移區(qū)相反；所述反型摻雜環(huán)從俯視角度呈現(xiàn)為環(huán)形圍繞著漏區(qū)引出端，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和漏區(qū)引出端之間；漏區(qū)引出端在反型摻雜環(huán)和隔離結(jié)構(gòu)三之間；源極、柵極和漏極均為金屬電極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端； 柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。
3.—種制造權(quán)利要求I所述的高壓LDMOS器件的方法，其特征是，包括如下步驟第I步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反；第2步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成體區(qū)，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；第3步，在漂移區(qū)上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；第4步，在硅片表面形成多個隔離結(jié)構(gòu)，其中隔離結(jié)構(gòu)一在體區(qū)的表面，隔離結(jié)構(gòu)二在漂移區(qū)的表面且在漂移區(qū)反型層之上，隔離結(jié)構(gòu)三、隔離結(jié)構(gòu)四都在漂移區(qū)的表面；第5步，在硅片表面先生長一層?xùn)叛趸瘜?，再淀積一層多晶硅，刻蝕該層多晶硅和柵氧化層從而形成多晶硅柵極和漏端多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；漏端多晶硅場板則在隔離結(jié)構(gòu)二之上；第6步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入形成源區(qū)引出端和漏區(qū)引出端，離子注入的類型與漂移區(qū)相同；源區(qū)引出端在體區(qū)之中且靠近多晶硅柵極的一端；漏區(qū)引出端在漂移區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四之間；第7步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行與源極、漏極摻雜類型相反的離子注入，形成體電極引出端和圍繞漏區(qū)引出端的環(huán)形摻雜區(qū)；體電極引出端在體區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間；環(huán)形摻雜區(qū)又稱反型摻雜環(huán)或異型摻雜環(huán)，在漂移區(qū)之中且圍繞著漏區(qū)引出端，從俯視角度觀察呈現(xiàn)環(huán)形，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)；其中環(huán)形摻雜區(qū)的一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和隔離結(jié)構(gòu)三之間，漏區(qū)引出端在隔離結(jié)構(gòu)三和隔離結(jié)構(gòu)四之間；第8步，先淀積介電層，然后刻蝕出接觸孔，并在接觸孔中填充金屬電極，形成最終器件；金屬電極包括源極、柵極和漏極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造高壓LDMOS器件的方法，其特征是，所述方法第3步放在第2步之前,或者放在第5步之前。
5.一種制造權(quán)利要求2所述的高壓LDMOS器件的方法，其特征是，包括如下步驟第I步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與襯底相反；第2步，在低摻雜襯底上采用光刻工藝和離子注入工藝形成體區(qū)，體區(qū)的摻雜類型與襯底相同；第3步，在漂移區(qū)上采用光刻工藝和離子注入工藝形成漂移區(qū)反型層，漂移區(qū)反型層的摻雜類型與漂移區(qū)相反；第4步，在硅片表面形成多個隔離結(jié)構(gòu)，其中隔離結(jié)構(gòu)一在體區(qū)的表面，隔離結(jié)構(gòu)二在漂移區(qū)的表面且在漂移區(qū)反型層之上，隔離結(jié)構(gòu)三在漂移區(qū)的表面；第5步，在硅片表面先生長一層?xùn)叛趸瘜?，再淀積一層多晶硅，刻蝕該層多晶硅和柵氧化層從而形成多晶硅柵極和漏端多晶硅場板；多晶硅柵極的一端在體區(qū)之上，另一端在隔離結(jié)構(gòu)二之上；漏端多晶硅場板則在隔離結(jié)構(gòu)二之上；第6步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入形成源區(qū)引出端和漏區(qū)引出端，離子注入的類型與漂移區(qū)相同；源區(qū)引出端在體區(qū)之中且靠近多晶硅柵極的一端；漏區(qū)引出端在漂移區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)二和隔離結(jié)構(gòu)三之間；第7步，在體區(qū)和漂移區(qū)進(jìn)行與源極、漏極摻雜類型相反的離子注入，形成體電極引出端和圍繞漏區(qū)引出端的環(huán)形摻雜區(qū)；體電極引出端在體區(qū)之中且在隔離結(jié)構(gòu)一和源區(qū)引出端之間；環(huán)形摻雜區(qū)又稱反型摻雜環(huán)或異型摻雜環(huán)，在漂移區(qū)之中且圍繞著漏區(qū)引出端，從俯視角度觀察呈現(xiàn)環(huán)形，從剖視角度則呈現(xiàn)為兩段相互間隔的結(jié)構(gòu)，其中一段結(jié)構(gòu)在隔離結(jié)構(gòu)二和漏區(qū)引出端之間，漏區(qū)引出端在環(huán)形摻雜區(qū)和隔離結(jié)構(gòu)三之間；第8步，先淀積介電層，然后刻蝕出接觸孔，并在接觸孔中填充金屬電極，形成最終器件；金屬電極包括源極、柵極和漏極；源極的底部同時接觸體電極引出端和源極引出端；柵極的底部接觸多晶硅柵極；漏極的底部同時接觸漏端多晶硅場板、反型摻雜環(huán)和漏區(qū)引出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造高壓LDMOS器件的方法，其特征是，所述方法第3步放在第2步之前,或者放在第5步之前。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓LDMOS器件，在普通高壓LDMOS器件的漏端引入圍繞高摻雜漏區(qū)引出端的異型摻雜環(huán)，此異型摻雜環(huán)將與原LDMOS器件的漂移區(qū)、體區(qū)以及源端形成寄生的SCR器件。一方面，LDMOS導(dǎo)通后的電流分布可降低寄生SCR器件的開通電壓。另一方面，當(dāng)此寄生的SCR器件開通后，由于SCR的高導(dǎo)電能力可將整個器件的比導(dǎo)通電阻降低。這樣，本發(fā)明高壓LDMOS器件實際上是普通LDMOS器件和SCR器件的復(fù)合器件結(jié)構(gòu)，充分利用了LDMOS和SCR器件各自的優(yōu)勢，實現(xiàn)在滿足高反向擊穿電壓的同時，在一定工作偏壓條件下降低器件的比導(dǎo)通電阻。
文檔編號H01L29/06GK102610641SQ20111002298
公開日2012年7月25日 申請日期2011年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月20日
發(fā)明者劉坤, 張帥, 董科 申請人:上海華虹Nec電子有限公司