本發(fā)明實(shí)施例涉及高壓LDMOS晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)：

高壓MOS晶體管是在高壓電極電壓的情況下進(jìn)行操作的半導(dǎo)體器件。包括高壓MOS晶體管的高壓集成電路(IC)廣泛用于汽車工業(yè)、顯示驅(qū)動(dòng)、便攜式無(wú)線電通訊器件、醫(yī)療設(shè)備和其他領(lǐng)域的應(yīng)用中。作為實(shí)例，將高壓(例如，大于200伏)MOS晶體管集成到柵極驅(qū)動(dòng)IC中以將顯示信號(hào)傳輸?shù)揭壕э@示屏(LCD)面板。然而，隨著在先進(jìn)技術(shù)中的連續(xù)的工藝縮小，也降低了這些高壓MOS晶體管的擊穿電壓。此外，為了增大高壓MOS晶體管的飽和電流，導(dǎo)通電阻將被降低，從而，也將降低這些高壓MOS晶體管的擊穿電壓。期望增大高壓MOS晶體管的飽和電流而不降低這些高壓MOS晶體管的擊穿電壓

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；柵極，位于所述襯底上方；第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，位于所述襯底中，其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型并且被所述柵極隔開；其中，在垂直于限定在所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上，所述第一摻雜區(qū)的長(zhǎng)度大于所述第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：襯底；柵極，位于所述襯底上方；第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，位于所述襯底中，其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型并且被所述柵極隔開；其中，所述柵極包括沿著所述第二摻雜區(qū)的在平行于限定在所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上的邊緣延伸的延伸部。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種制造高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，所述方法包括：形成襯底；在所述襯底上形成柵極；在所述襯底中形成第一摻雜區(qū)；以及在所述襯底中形成第二摻雜區(qū)，其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型并且被所述柵極隔開；其中，在垂直于限定在所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上，所述第一摻雜區(qū)的長(zhǎng)度大于所述第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖和以下描述來(lái)闡述本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)勢(shì)將從說(shuō)明書、附圖和權(quán)利要求變得顯而易見(jiàn)。

圖1A是根據(jù)一些實(shí)施例的高壓LDMOS晶體管的頂視圖。

圖1B是根據(jù)一些實(shí)施例的圖1A的高壓LDMOS晶體管的截面圖。

圖2A是根據(jù)一些實(shí)施例的高壓LDMOS晶體管的頂視圖。

圖2B是根據(jù)一些實(shí)施例的圖1A的高壓LDMOS晶體管的截面圖。

圖3是根據(jù)一些實(shí)施例的高壓LDMOS晶體管的頂視圖。

圖4A到圖4D示出了根據(jù)一些實(shí)施例的制造高壓LDMOS晶體管的工藝。

在各個(gè)圖中相同的參考標(biāo)號(hào)用于代表相同的元件。

具體實(shí)施方式

下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實(shí)施例提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的發(fā)明概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。

應(yīng)該明白，當(dāng)元件或?qū)臃Q為位于另一元件或?qū)印吧稀?、“連接”或“接合”至另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，它可以直接位于另一元件或?qū)由?、或可以直接連接或接合至其它的元件或?qū)踊蚩梢源嬖诮橛谥虚g的元件或?qū)?。相反地，?dāng)元件稱為直接位于另一元件或?qū)印吧稀?、“直接連接”或“直接接合”至另一個(gè)元件或?qū)訒r(shí)，不存在介于中間的元件或?qū)印?/p>

應(yīng)該理解，盡管本文中可以使用第一、第二等術(shù)語(yǔ)描述各個(gè)元件、部件、區(qū)域、層和/或部分，但是這些元件、部件、區(qū)域、層和/或部分不應(yīng)該由這些術(shù)語(yǔ)限制。這些術(shù)語(yǔ)僅僅用于區(qū)分一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分與另一個(gè)元件、部件、區(qū)域、層或部分。因此，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，下面論述的第一元件、部件、區(qū)域、層或部分可以稱為第二元件、部件、區(qū)域、層或部分。

為了便于描述，在此可使用諸如“在...之下”、“在...下面”、“下面的”、“在...上面”、以及“上面的”以及諸如此類的空間關(guān)系術(shù)語(yǔ)，以描述如圖中所示的一個(gè)元件或部件與另一元件(多個(gè)元件)或部件(多個(gè)部件)的關(guān)系。應(yīng)該理解，除了在圖中描述的方位以外，空間相對(duì)位置的術(shù)語(yǔ)還旨在包括器件在使用或操作期間的不同方位。例如，如果將附圖中的器件翻過(guò)來(lái)，則描述為在其他元件或部件“下部”或“之下”的元件將被定位于在其他元件或部件“上方”。因此，示例性術(shù)語(yǔ)“在...之上”或“在...下方”可包括在...上方和在...下方的方位。裝置可以以其他方式定位(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空間關(guān)系描述符作相應(yīng)地解釋。

本文中所使用的術(shù)語(yǔ)是僅用于描述特定實(shí)例實(shí)施例的目的，而不是為了限制本發(fā)明的概念。如本文中所使用的，除非上下文清楚地表明，否則單數(shù)“一”，“一個(gè)”和“該”旨在也包括復(fù)數(shù)形式。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，當(dāng)在本發(fā)明中使用術(shù)語(yǔ)“包括”和/或“包含”時(shí)，指定闡述的部件、區(qū)域、整數(shù)、步驟、操作、元件、和/或組件的存在，但不排除附加的一個(gè)或多個(gè)其他部件、整數(shù)、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組的存在。

整個(gè)說(shuō)明書中關(guān)于“一個(gè)實(shí)施例”或“實(shí)施例”意指結(jié)合該實(shí)施例所描述的特定部件、結(jié)構(gòu)或特征包括在至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，在整個(gè)說(shuō)明書的不同地方出現(xiàn)的短語(yǔ)“在一個(gè)實(shí)施例中”或“在實(shí)施例中”不一定全部是指相同的實(shí)施例。此外，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中可按照適當(dāng)方式組合該特定部件、結(jié)構(gòu)或特征。應(yīng)該意識(shí)到，以下圖片沒(méi)有按比例繪制，當(dāng)然，這些圖片僅僅是為了說(shuō)明。

圖1A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高壓LDMOS晶體管1的頂視圖。高壓LDMOS晶體管1包括襯底11、阱區(qū)17、源極區(qū)13、漏極區(qū)14和柵極16。

襯底11可以是p型摻雜襯底或n型摻雜襯底，這意味著半導(dǎo)體襯底11可以摻雜有p型或n型雜質(zhì)。襯底11由硅、砷化鎵、硅鍺、碳化硅或其他已知的用于半導(dǎo)體器件工藝的半導(dǎo)體材料形成。盡管半導(dǎo)體襯底用于本文中提出的示出性實(shí)例，在其他可選的實(shí)施例，外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料或絕緣體上硅(SOI)層可以作為襯底11使用。

應(yīng)該理解，可以將摻雜雜質(zhì)注入半導(dǎo)體材料內(nèi)以形成p型或n型材料。根據(jù)摻雜劑的濃度，p型材料可以進(jìn)一步分為p++、p+、p、p-、p--型材料。如果材料被敘述為p型材料，其摻雜有p型雜質(zhì)以及可以是p++、p+、p、p-、p--型材料的任何一種。同樣的，n型材料可以進(jìn)一步分為n++、n+、n、n-、n--型材料。如果材料被敘述為n型材料，其摻雜有n型雜質(zhì)以及可以是n++、n+、n、n-、n--型材料的任何一種。例如，p型材料的摻雜原子包括硼。例如，在n型材料中，摻雜原子包括磷、砷和銻?？梢酝ㄟ^(guò)離子注入工藝執(zhí)行摻雜。當(dāng)結(jié)合光刻工藝時(shí)，可以通過(guò)當(dāng)掩蔽其他區(qū)域時(shí)將原子注入暴露區(qū)域內(nèi)來(lái)在可選的區(qū)域中實(shí)施摻雜。熱驅(qū)動(dòng)或退火循環(huán)也可以用于使用熱擴(kuò)散以擴(kuò)張或延伸之前的摻雜區(qū)。作為可選例，在外延工藝期間，半導(dǎo)體材料的一些外延沉積允許原位摻雜。眾所周知，可以穿過(guò)諸如薄氧化物層的特定的材料執(zhí)行注入。

阱區(qū)17的摻雜濃度總量和描述的擴(kuò)散可以隨著工藝使用和特定設(shè)計(jì)而改變。n型材料或p型材料的摻雜濃度可以在從10¹⁴原子/cm³到10²²原子/cm³的范圍內(nèi)，例如，具有濃度大于約10¹⁸/cm³的p+/n+的材料?？梢允褂靡恍┢渌麧舛确秶?，諸如具有小于10¹⁴原子/cm³的摻雜濃度的n--/p--材料、具有在從10¹⁴原子/cm³到10¹⁶原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n-/p-材料、具有在從10¹⁶原子/cm³到10¹⁸原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n/p材料、具有在從10¹⁸原子/cm³到10²⁰原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n+/p+材料、具有大于10²⁰原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n++/p++材料。此外，可以使用可選的濃度范圍，諸如具有在從10¹⁵原子/cm³到10¹⁸原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n--/p--材料、具有比n--/p--型材料的濃度重的5到100倍的摻雜濃度的n-/p-材料。

漏極區(qū)14在阱區(qū)17之內(nèi)。漏極區(qū)14具有多個(gè)漏極接觸件14c。通過(guò)將諸如n型的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的離子注入阱區(qū)17內(nèi)以形成漏極區(qū)14。例如，可通過(guò)注入濃度在約1×10¹⁹原子/cm³到約2×10²¹原子/cm³之間的諸如磷的n型摻雜劑來(lái)形成漏極區(qū)14?？梢钥蛇x的使用諸如砷、銻或它們的組合的其他n型摻雜劑。

源極區(qū)13在襯底11之內(nèi)。源極區(qū)13具有多個(gè)源極接觸件13c。通過(guò)將諸如n型的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)的離子注入襯底11內(nèi)形成源極區(qū)13。例如，可通過(guò)注入濃度在約1×10¹⁹原子/cm³到約2×10²¹原子/cm³之間的諸如磷的n型摻雜劑來(lái)形成源極區(qū)14?？蛇x地，也可以使用諸如砷、銻或它們的組合的其他n型摻雜劑。

漏極區(qū)14位于柵極16的一側(cè)處并且具有與柵極16的第一邊緣161橫向的第一邊緣141。源極區(qū)13位于柵極16的相對(duì)側(cè)處并且具有與柵極16的第二邊緣162鄰近的第一邊緣131。源極區(qū)13的第一邊緣131和阱區(qū)17限定溝道長(zhǎng)度L。

源極區(qū)13具有在基本垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向上的延伸部d1，從漏極區(qū)14的第二邊緣142到源極區(qū)13的第二邊緣132測(cè)量延伸部d1。漏極區(qū)14的第二邊緣142基本垂直于漏極區(qū)14的第一邊緣141。此外，源極區(qū)13的第二邊緣132基本垂直于源極區(qū)13的第一邊緣131。在一些實(shí)施例中，延伸部d1在從約0.3um至約1.2um的范圍內(nèi)。

源極區(qū)13具有在基本垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向上的另一延伸部d3，從漏極區(qū)14的第三邊緣143到源極區(qū)13的第三邊緣133測(cè)量延伸部d3。漏極區(qū)14的第三邊緣143與漏極區(qū)14的第二邊緣142相對(duì)。源極區(qū)13的第三邊緣133與源極區(qū)13的第二邊緣132相對(duì)。在一些實(shí)施例中，延伸部d3在從約0.3um至約1.2um的范圍內(nèi)。延伸部d3的長(zhǎng)度可以與延伸部d1的長(zhǎng)度相同?？蛇x地，延伸部d3的長(zhǎng)度可以與延伸部d1的長(zhǎng)度不相同。在一個(gè)實(shí)施例中，源極區(qū)13具有兩個(gè)延伸部。在另一實(shí)施例中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，源極區(qū)13可以僅僅具有一個(gè)延伸部。在垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向上，源極區(qū)13的長(zhǎng)度大于漏極區(qū)14的長(zhǎng)度大約0.3um到2.4um。

柵極16位于襯底11上方以及漏極區(qū)14與源極區(qū)13之間。柵極16具有多個(gè)柵極接觸件16c。柵極16具有沿著基本垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向的延伸部d2，從漏極區(qū)14的第二邊緣142到柵極16的第三邊緣163測(cè)量延伸部d2。柵極的第三邊緣163基本垂直于柵極16的第一邊緣161或第二邊緣162。在一些實(shí)施例中，從頂部視圖，柵極16在源極區(qū)13的第二邊緣132上方延伸并突出。在一些實(shí)施例中，延伸部d2在從約0.3um至約1.2um的范圍內(nèi)。

柵極16具有沿著基本垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向的另一延伸部d4，從漏極區(qū)14的第三邊緣143到柵極16的第四邊緣164測(cè)量延伸部d4。柵極的第四邊緣164與柵極16的第三邊緣163相對(duì)。在一些實(shí)施例中，延伸部d4在從約0.3um至約1.2um的范圍內(nèi)。延伸部d4的長(zhǎng)度可以與延伸部d2的長(zhǎng)度相同?？蛇x地，延伸部d4的長(zhǎng)度可以與延伸部d2的長(zhǎng)度不相同。在一個(gè)實(shí)施例中，柵極16具有兩個(gè)延伸部。在另一實(shí)施例中，根據(jù)設(shè)計(jì)需要，柵極16可以僅僅具有一個(gè)延伸部。在垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向上，柵極16的長(zhǎng)度大于漏極區(qū)14的長(zhǎng)度約0.3um到2.4um。

在傳統(tǒng)技術(shù)中，應(yīng)該降低柵極的導(dǎo)通電阻以增大高壓LDMOS晶體管的飽和電流。然而，降低導(dǎo)通電阻也會(huì)減小高壓LDMOS晶體管的的擊穿電壓，從而影響高壓LDMOS晶體管的性能。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)在垂直于溝道的方向延伸源極區(qū)，也將增加等效溝道寬度從而在不改變晶體管的擊穿電壓的前提下增大高壓LDMOS晶體管的飽和電流。在實(shí)施例中，高壓LDMOS晶體管的飽和電流增大在從約1％到2.4％的范圍內(nèi)。每個(gè)晶體管的飽和電流的增大將降低芯片中晶體管的總數(shù)，這將反過(guò)來(lái)降低芯片面積和制造成本。

圖1B示出了圖1A沿著線X-X’得到的高壓LDMOS晶體管1的截面圖。高壓LDMOS晶體管1包括襯底11、阱區(qū)17、源極區(qū)13、漏極區(qū)14、柵極16、間隔件18和多個(gè)絕緣區(qū)19、19a、19b。

阱區(qū)17在襯底11之內(nèi)。阱區(qū)17圍繞漏極區(qū)14。源極區(qū)13和漏極區(qū)14分別被襯底11和阱區(qū)17圍繞。柵極16在襯底11上。間隔件18位于襯底上并鄰近柵極16的兩側(cè)。

絕緣區(qū)19、19a、19b從阱區(qū)17的頂面或襯底11的頂面延伸到阱區(qū)17內(nèi)或襯底11內(nèi)。絕緣區(qū)19、19a、19b用于隔離襯底11上的相鄰器件。絕緣區(qū)19是為了降低高壓LDMOS晶體管1的漏極區(qū)14附近的電場(chǎng)。絕緣區(qū)19、19a、19b可以是淺溝槽隔離(STI)區(qū)。在另一實(shí)施例中，絕緣區(qū)19、19a、19b也可以是諸如場(chǎng)氧化物區(qū)的其他類型的絕緣區(qū)。

圖2A示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高壓LDMOS晶體管2的頂視圖。高壓LDMOS晶體管2包括襯底21、阱區(qū)27、源極區(qū)23、漏極區(qū)24和柵極26。

襯底21可以是p型摻雜襯底或n型摻雜襯底，這意味著半導(dǎo)體襯底21可以摻雜有p型或n型雜質(zhì)。襯底21由硅、砷化鎵、硅鍺、碳化硅或其他已知的用于半導(dǎo)體器件工藝的半導(dǎo)體材料形成。盡管半導(dǎo)體襯底用于本文中提出的示出性實(shí)例，在其他可選的實(shí)施例，外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料或絕緣體上硅(SOI)層可以作為襯底21使用。

應(yīng)該理解，可以將摻雜雜質(zhì)注入半導(dǎo)體材料以形成p型或n型材料。根據(jù)摻雜劑的濃度，p型材料可以進(jìn)一步分為p++、p+、p、p-、p--型材料。如果材料被敘述為p型材料，則其摻雜有p型雜質(zhì)以及可以是p++、p+、p、p-、p--型材料的任何一種。同樣的，n型材料可以進(jìn)一步分為n++、n+、n、n-、n--型材料。如果材料被敘述為n型材料，則其摻雜有n型雜質(zhì)以及可以是n++、n+、n、n-、n--型材料的任何一種。例如，p型材料的摻雜原子包括硼。例如，在n型材料中，摻雜原子包括磷、砷和銻?？梢酝ㄟ^(guò)離子注入工藝執(zhí)行摻雜。當(dāng)結(jié)合光刻工藝時(shí)，可以通過(guò)當(dāng)掩蔽其他區(qū)域時(shí)將原子注入暴露區(qū)域內(nèi)來(lái)在可選區(qū)域中實(shí)施摻雜。同樣，熱驅(qū)動(dòng)或退火循環(huán)可以用于使用熱擴(kuò)散以擴(kuò)張或延伸之前的摻雜區(qū)。作為可選實(shí)施例，在外延工藝期間，半導(dǎo)體材料的一些外延沉積允許原位摻雜。眾所周知，可以穿過(guò)諸如薄氧化物層的特定的材料執(zhí)行注入。

阱區(qū)27的摻雜濃度總量和描述的擴(kuò)散可以隨著工藝使用和特定設(shè)計(jì)改變。n型材料或p型材料的摻雜濃度可以在從10¹⁴原子/cm³到10²²原子/cm³的范圍內(nèi)，例如，具有具有濃度大于約10¹⁸原子/平方厘米的p+/n+的材料。可以使用一些其他濃度范圍，諸如具有小于10¹⁴原子/cm³摻雜濃度的n--/p--材料、具有在從10¹⁴原子/cm³到10¹⁶原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n-/p-材料、具有在從10¹⁶原子/cm³到10¹⁸原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n/p材料、具有在從10¹⁸原子/cm³到10²⁰原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n+/p+材料、具有大于10²⁰原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n++/p++材料。此外，可以使用可選的濃度范圍，諸如具有在從10¹⁵原子/cm³到10¹⁸原子/cm³的范圍的摻雜濃度的n--/p--材料、具有比n--/p--型材料的濃度重5到100倍的摻雜濃度的n-/p-材料。

漏極區(qū)24在阱區(qū)27之內(nèi)。漏極區(qū)24具有多個(gè)漏極接觸件24c。通過(guò)將諸如n型的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入阱區(qū)27內(nèi)以形成漏極區(qū)24。例如，可通過(guò)注入濃度在約1×10¹⁹/cm³到約2×10²¹/cm³之間的諸如磷的n型摻雜劑來(lái)形成漏極區(qū)24。可以可選的使用諸如砷、銻或它們的組合的其他n型摻雜劑。

源極區(qū)23在襯底21之內(nèi)。源極區(qū)23具有多個(gè)源極接觸件23c。通過(guò)將諸如n型的第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)離子注入襯底21內(nèi)以形成源極區(qū)23。例如，可通過(guò)注入濃度在約1×10¹⁹/cm³到約2×10²¹/cm³之間的諸如磷的n型摻雜劑來(lái)形成源極區(qū)23。可以可選的使用諸如砷、銻或它們的組合的其他n型摻雜劑。

漏極區(qū)24位于柵極26的一側(cè)處并且具有與柵極26的第一邊緣261鄰近的第一邊緣241。源極區(qū)23位于柵極26的相對(duì)側(cè)上并且具有與柵極26的第二邊緣262鄰近的第一邊緣231。源極區(qū)23的第一邊緣231和阱區(qū)27限定溝道/長(zhǎng)度L。

柵極26位于襯底21上方以及源極區(qū)23與區(qū)漏極24之間。柵極26具有沿著漏極區(qū)24的第二邊緣242的延伸部分26e。漏極區(qū)24的第二邊緣242基本垂直于漏極區(qū)24的第一邊緣241。在一些實(shí)施例中，柵極26的延伸部分26e可以沿著漏極區(qū)24的第三邊緣243。漏極區(qū)24的第三邊緣243與漏極區(qū)24的第二邊緣242相對(duì)。可選地，柵極26可以包括兩個(gè)延伸部分：沿著漏極區(qū)24的第二邊緣242的部分和沿著漏極區(qū)24的第三邊緣243的另一部分。在另一實(shí)施例中，柵極26可以包括兩個(gè)延伸部分：沿著漏極區(qū)24的第二邊緣242的部分和沿著源極區(qū)23的第二邊緣232的另一部分。源極區(qū)23的第二邊緣232基本垂直于源極區(qū)23的第一邊緣231。在另一實(shí)施例中，柵極26可以包括四個(gè)延伸部分：沿著漏極區(qū)24的第二邊緣242的部分、沿著漏極區(qū)24的第三邊緣243的另一部分、沿著源極區(qū)23的第二邊緣232的另一部分和沿著源極區(qū)23的第三邊緣233的另一部分。源極區(qū)的第三邊緣233與源極區(qū)23的第二邊緣232相對(duì)。

當(dāng)把正電壓施加到高壓LDMOS晶體管2的柵極26的時(shí)候，可以通過(guò)兩種方式從漏極區(qū)24轉(zhuǎn)移電子：一種方式是從漏極區(qū)24到柵極26以及另一種方式是從漏極區(qū)24到柵極26的延伸部分26e。因此，通過(guò)沿著漏極區(qū)的一個(gè)或兩個(gè)邊緣延伸柵極，將增大高壓MOS晶體管2的飽和電流而不改變晶體管的擊穿電壓。在實(shí)施例中，高壓MOS晶體管2的飽和電流的增大在從約2％到2.5％的范圍內(nèi)。每個(gè)晶體管的飽和電流的增大將降低芯片中使用的晶體管的總數(shù)，這將反過(guò)來(lái)降低芯片面積和制造成本。

圖2B示出了圖2A沿著線Y-Y’得到的高壓LDMOS晶體管2的截面圖。圖2B所示的高壓LDMOS晶體管2包括:襯底21、阱區(qū)27、漏極區(qū)24、柵極的延伸部分26e、間隔件28和絕緣區(qū)29。

阱區(qū)27在襯底21之內(nèi)。阱區(qū)27圍繞漏極區(qū)24。柵極的延伸部分26e在襯底21上。間隔件28位于襯底21上并鄰近柵極的延伸部分26e的兩側(cè)。

絕緣區(qū)29從阱區(qū)27的頂面或襯底21的頂面延伸到阱區(qū)27內(nèi)或襯底21內(nèi)。絕緣區(qū)29可以是淺溝槽隔離(STI)區(qū)。在另一實(shí)施例中，絕緣區(qū)29也可以是諸如場(chǎng)氧化物區(qū)的其他類型的絕緣區(qū)。

由于圖2A中的柵極26具有沿著漏極區(qū)24的第二邊緣242延伸的延伸部分26e，因此從圖2B中可以看出，即使從沿著垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向得到截面圖，柵極的延伸部分26e位于襯底21上。當(dāng)把正電壓施加到高壓LDMOS晶體管2的柵極，電子將通過(guò)柵極的延伸部分26e積聚到絕緣區(qū)29的邊緣。因此，除了從漏極區(qū)24到柵極26的路徑，電子還可以從漏極區(qū)24轉(zhuǎn)移到柵極26的延伸部分26e。因此，通過(guò)沿著漏極區(qū)的一個(gè)或兩個(gè)邊緣延伸柵極，將增大高壓MOS晶體管2的飽和電流而不改變高壓LDMOS晶體管的擊穿電壓。每個(gè)晶體管的飽和電流的增大將降低芯片中使用的晶體管的總數(shù)，這將反過(guò)來(lái)降低芯片面積和制造成本。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的高壓LDMOS晶體管3的頂視圖。高壓LDMOS晶體管包括襯底31、阱區(qū)37、源極區(qū)33、漏極區(qū)34和柵極36。

除了高壓LDMOS晶體管3的柵極36還包括延伸部分36e，圖3中的高壓LDMOS晶體管3與圖1A中的高壓LDMOS晶體管1相似。柵極36的延伸部分36e沿著漏極區(qū)34的邊緣延伸。在另一實(shí)施例中，柵極36的延伸部分36e可以沿著漏極區(qū)34的相對(duì)的邊緣延伸?？蛇x地，柵極36可以包括兩個(gè)延伸部分：沿著漏極區(qū)34的邊緣的一部分和沿著漏極區(qū)34的相對(duì)的邊緣的另一部分。在另一實(shí)施例中，柵極36可以包括兩個(gè)延伸部分：沿著漏極區(qū)34的邊緣的一部分和沿著源極區(qū)33的邊緣的另一部分。

高壓LDMOS晶體管具有如圖1A中所示的外延源極區(qū)33和如圖2A中所示的外延?xùn)艠O36e。因此，與圖1A或圖2A中的高壓LDMOS晶體管相比，高壓LDMOS晶體管3具有更大的飽和電流e。在實(shí)施例中，高壓MOS晶體管2的飽和電流的增大在從約2％到2.5％的范圍內(nèi)。每個(gè)晶體管的飽和電流的增大將降低芯片中使用的總的晶體管的數(shù)量，這將反過(guò)來(lái)降低芯片面積和制造成本。

圖4A到圖4D示出了根據(jù)一些實(shí)施例的制造高壓LDMOS晶體管的方法的截面圖。產(chǎn)生的高壓LDMOS晶體管可以是圖1B所示的高壓LDMOS晶體管1?？梢岳每蛇x的方法制作圖1B所示的高壓LDMOS晶體管1。

如圖4A所示，提供了p型襯底41。對(duì)襯底41上的氧化物層(未示出)實(shí)施光刻工藝以形成用于n型摻雜劑的選擇性注入的光刻膠圖案。然后，通過(guò)熱工藝驅(qū)使n型摻雜劑進(jìn)入襯底41內(nèi)以形成n型阱區(qū)47。阱區(qū)47形成n溝道增強(qiáng)模式的漏極的延伸部分，隨后形成高壓LDMOS晶體管。在另一實(shí)施例中，通過(guò)磷擴(kuò)散形成阱區(qū)47。阱區(qū)47可以延伸至襯底41中從約1.5μm至約5.0μm的范圍內(nèi)的深度。

然后，實(shí)施選擇性氧化以形成絕緣區(qū)49、49a、49b。絕緣區(qū)49、49a、49b用于隔離高壓LDMOS晶體管，高壓LDMOS晶體管將由相同襯底上的相鄰器件形成。形成絕緣區(qū)49是為了降低將形成在高壓LDMOS晶體管的漏極區(qū)附近的電場(chǎng)。

在圖4B中，具有從約到約范圍的厚度的多晶硅層46’形成在襯底41上。盡管可以使用其他合適的工藝，可以使用化學(xué)汽相沉積(CVD)工藝形成多晶硅層46’。然后，實(shí)施光刻工藝以形成光刻膠圖案，光刻膠圖案用于產(chǎn)生將要形成的高壓LDMOS晶體管的柵極。

參照?qǐng)D4C，對(duì)襯底41實(shí)施諸如等離子體干蝕刻工藝的各向異性蝕刻工藝以產(chǎn)生柵極46。產(chǎn)生柵極之后，在襯底41上沉積具有從約到約范圍的厚度的TEOS氧化物膜。然后，對(duì)襯底11實(shí)施干蝕刻工藝從平坦區(qū)域去除氧化物，同時(shí)使柵極間隔件48a、48b保留在柵極46的側(cè)壁處。也可以使用諸如Si₃N₄的其他間隔件介電材料?？蛇x的，在形成柵極間隔件48a、48b之前，可以在絕緣區(qū)49a、49b和柵極46之間形成淺且輕的摻雜的n型區(qū)域(未示出)。

參照?qǐng)D4D，進(jìn)行重和深n型離子注入以形成源極區(qū)43和漏極區(qū)44。優(yōu)選地，為自對(duì)準(zhǔn)工藝，其中，通過(guò)圖案化絕緣區(qū)49a和柵極間隔件48a來(lái)限定源極區(qū)43的邊緣，以及通過(guò)圖案化絕緣區(qū)49b和柵極間隔件48b來(lái)限定漏極區(qū)44的邊緣?？梢栽谠礃O/漏極區(qū)43、44和柵極46的頂面上可選地形成硅化物層(未示出)以減小源極/漏極區(qū)和柵極區(qū)的電阻。在本優(yōu)選的實(shí)施例中，通過(guò)形成金屬接觸件(未示出)至柵極46、源極區(qū)43和漏極區(qū)44的來(lái)完成制作LDMOS晶體管的工藝，例如，通過(guò)使用已知的材料和方法。

在形成源極區(qū)43和漏極區(qū)44期間，在基本垂直于溝道長(zhǎng)度L的方向上，源極區(qū)43的長(zhǎng)度形成為大于漏極區(qū)44的長(zhǎng)度。源極區(qū)43比漏極區(qū)44長(zhǎng)約0.3um到2.4um。

鑒于以上所述，本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的方面旨在提供一種當(dāng)通過(guò)延伸源極區(qū)和/或延伸柵極保持相同的擊穿電壓的同時(shí)具有更大的飽和電流的高壓LDMOS晶體管。每個(gè)晶體管的飽和電流的增大將降低芯片中使用的晶體管的總數(shù)，這將反過(guò)來(lái)降低芯片面積和制造成本。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種半導(dǎo)體器件包括襯底、柵極、第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)。柵極在襯底上方。第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)在襯底中。第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型以及被柵極隔開。在基本垂直于限定在第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度L的方向上，第一摻雜區(qū)的長(zhǎng)度將大于第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)晶體管包括襯底、柵極、第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)。柵極在襯底上方。第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)在襯底中。第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型以及被柵極隔開。柵極包括沿著第二摻雜區(qū)的在基本平行于限定在第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上的邊緣延伸的延伸部。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種制造高壓MOSFET晶體管的方法包括：在襯底上形成柵極；在襯底中形成第一摻雜區(qū)以及在襯底中形成第二摻雜區(qū)。第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型以及被柵極隔開。在基本垂直于限定在第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度L的方向上，第一摻雜區(qū)的長(zhǎng)度將大于第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

上面論述了若干實(shí)施例的部件，使得

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底；柵極，位于所述襯底上方；第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，位于所述襯底中，其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型并且被所述柵極隔開；其中，在垂直于限定在所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上，所述第一摻雜區(qū)的長(zhǎng)度大于所述第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括：第三摻雜區(qū)，圍繞所述第二摻雜區(qū)，其中，所述第三摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型以及所述第三摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度與所述第二摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度不同；以及第四摻雜區(qū)，圍繞所述第一摻雜區(qū)，所述第四摻雜區(qū)的導(dǎo)電類型與所述第一摻雜區(qū)的導(dǎo)電類型不同。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括：第三摻雜區(qū)，圍繞所述第二摻雜區(qū)，其中，所述第三摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型以及所述第三摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度與所述第二摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度不同；以及第四摻雜區(qū)，圍繞所述第一摻雜區(qū)，其中，所述第四摻雜區(qū)和所述第一摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型，以及所述第四摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度與所述第一摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度不同，其中，所述第三摻雜區(qū)與所述第四摻雜區(qū)隔離。

在上述半導(dǎo)體器件中，還包括位于所述襯底中且位于所述柵極下方的隔離區(qū)。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述第一摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度和所述第二摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度之間的差在從0.3um至1.2um的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件中，在垂直于所述溝道長(zhǎng)度的方向上，所述柵極的長(zhǎng)度大于所述第二摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極的所述長(zhǎng)度和所述第二摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度之間的差在從0.3um至1.2um的范圍內(nèi)。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極包括位于所述柵極的一端處的第一延伸部分，其中，所述第一延伸部分接近所述第二摻雜區(qū)并且沿著平行于所述溝道長(zhǎng)度的方向。

在上述半導(dǎo)體器件中，所述柵極還包括第二延伸部分，其中，所述第二延伸部分接近所述第一摻雜區(qū)并且沿著平行于所述溝道長(zhǎng)度的方向。

根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，還提供了一種高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括：襯底；柵極，位于所述襯底上方；第一摻雜區(qū)和第二摻雜區(qū)，位于所述襯底中，其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型并且被所述柵極隔開；其中，所述柵極包括沿著所述第二摻雜區(qū)的在平行于限定在所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上的邊緣延伸的延伸部。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，還包括：第一阱，所述第二摻雜區(qū)形成于所述第一阱中，其中，所述第一阱和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型，以及所述第一阱的雜質(zhì)濃度與所述第二摻雜區(qū)的雜質(zhì)濃度不同；以及第二阱，所述第一摻雜區(qū)形成于所述第二阱中，所述第二阱的導(dǎo)電類型與所述第一摻雜區(qū)的所述導(dǎo)電類型不同。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，，還包括：第一阱，所述第二摻雜區(qū)形成于所述第一阱中，其中，所述第一阱和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型，以及所述第一阱的雜質(zhì)濃度與所述第二摻雜區(qū)的所述雜質(zhì)濃度不同；以及第二阱，所述第一摻雜區(qū)形成于所述第二阱中，其中，所述第二阱和所述第一摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型，以及所述第二阱的雜質(zhì)濃度與所述第一摻雜區(qū)的所述雜質(zhì)濃度不同，其中，所述第一阱與所述第二阱隔離。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，其中，所述第一摻雜區(qū)的平行于所述溝道長(zhǎng)度的邊緣與所述第二摻雜區(qū)的平行于所述溝道長(zhǎng)度的邊緣以第一距離不對(duì)準(zhǔn)。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，所述第一距離在從0.3um至1.2um的范圍內(nèi)。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，其中，在垂直于所述溝道長(zhǎng)度的方向上，所述柵極的長(zhǎng)度大于所述第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，其中，所述柵極的所述長(zhǎng)度和所述第二摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度之間的差在從0.3um至1.2um的范圍內(nèi)。

在上述高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，其中，所述柵極沿著所述第一摻雜區(qū)的在平行于所述溝道長(zhǎng)度的方向上的邊緣延伸。

根據(jù)本發(fā)明的又一實(shí)施例，還提供了一種制造高壓金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，所述方法包括：形成襯底；在所述襯底上形成柵極；在所述襯底中形成第一摻雜區(qū)；以及在所述襯底中形成第二摻雜區(qū)，其中，所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)具有相同的導(dǎo)電類型并且被所述柵極隔開；其中，在垂直于限定在所述第一摻雜區(qū)和所述第二摻雜區(qū)之間的溝道長(zhǎng)度的方向上，所述第一摻雜區(qū)的長(zhǎng)度大于所述第二摻雜區(qū)的長(zhǎng)度。

在上述方法中，所述第一摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度和所述第二摻雜區(qū)的所述長(zhǎng)度之間的差在從0.3um至1.2um的范圍內(nèi)。

在上述方法中，所述柵極沿著所述第二摻雜區(qū)的在平行于所述溝道長(zhǎng)度的方向上的邊緣延伸。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好地理解本發(fā)明的各個(gè)方面。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，它們可以很容易地使用本發(fā)明作為基礎(chǔ)來(lái)設(shè)計(jì)或更改其他用于達(dá)到與本文所介紹實(shí)施例相同的目的或?qū)崿F(xiàn)相同優(yōu)點(diǎn)的器件或電路。本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該意識(shí)到，這些等效結(jié)構(gòu)并不背離本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以進(jìn)行多種變化、替換以及改變。