Nldmos器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造領(lǐng)域，特別是涉及一種N型橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(NLDMOS)器件；本發(fā)明還涉及一種NLDMOS器件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]500V橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)既具有分立器件高壓大電流特點(diǎn)，又汲取了低壓集成電路高密度智能邏輯控制的優(yōu)點(diǎn)，單芯片實(shí)現(xiàn)原來多個(gè)芯片才能完成的功能，大大縮小了面積，降低了成本，提高了能效，符合現(xiàn)代電力電子器件小型化，智能化，低能耗的發(fā)展方向。
[0003]擊穿電壓作為衡量500V器件的關(guān)鍵參數(shù)而顯得尤為重要，現(xiàn)有技術(shù)通過在漂移區(qū)的表面形成PTOP層能夠增加漂移區(qū)的耗盡，實(shí)現(xiàn)降低表面電場(chǎng)(Resurf)效果，如圖1所示，是現(xiàn)有NLDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；在硅襯底I上形成由N型深阱2組成，P阱4和漂移區(qū)相隔一定距離，P阱4也被一個(gè)N型深阱2包圍，場(chǎng)氧3形成于N型深阱2表面，柵極結(jié)構(gòu)由柵氧化層6和多晶硅柵7組成，源區(qū)Sb形成于P阱4中并和多晶硅柵7自對(duì)準(zhǔn)，P阱引出區(qū)9形成于P阱4表面并由P+區(qū)組成，漏區(qū)Sb形成于漂移區(qū)表面并和場(chǎng)氧3的一側(cè)自對(duì)準(zhǔn)；在場(chǎng)氧3的靠近漏區(qū)8a側(cè)形成有多晶娃場(chǎng)板7a，多晶娃場(chǎng)板7a和多晶娃柵7都是同一層多晶硅光刻刻蝕形成。層間膜10將底部的器件區(qū)域覆蓋，通過接觸孔和正面金屬層11引出器件的源極、漏極和柵極。在漂移區(qū)的表面形成有PTOP層5，在源區(qū)Sb側(cè)的P阱4的底部也形成有PTOP層5，PTOP層5能夠增加漂移區(qū)的耗盡，降低表面電場(chǎng)，最終提高器件的擊穿電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種NLDMOS器件，能使漂移區(qū)耗盡更深更寬、增加耗盡區(qū)面積，能提高器件的擊穿電壓。此，本發(fā)明還提供一種NLDMOS器件的制造方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的NLDMOS器件包括:
[0006]N型摻雜的漂移區(qū)，形成于P型半導(dǎo)體襯底中。
[0007]P阱，形成于所述P型半導(dǎo)體襯底中，所述P阱和所述漂移區(qū)側(cè)面接觸或相隔一定距離。
[0008]形成于所述半導(dǎo)體襯底上方的多晶硅柵，所述多晶硅柵和所述半導(dǎo)體襯底表面隔離有柵介質(zhì)層，在橫向上所述多晶硅柵從所述P阱延伸到所述漂移區(qū)上方，被所述多晶硅柵覆蓋的所述P阱用于形成溝道；所述多晶硅柵的第一側(cè)面位于所述P阱上方、第二側(cè)面位于所述漂移區(qū)上方。
[0009]由N+區(qū)組成的源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)形成于所述P阱中并和所述多晶硅柵的第一側(cè)面自對(duì)準(zhǔn)，所述漏區(qū)形成于所述漂移區(qū)中。
[0010]由P+區(qū)組成的襯底引出區(qū)，所述襯底引出區(qū)形成于所述P阱中并用于將所述P阱引出，所述襯底引出區(qū)和所述源區(qū)橫向接觸。
[0011]場(chǎng)氧，位于所述P阱和所述漏區(qū)之間的所述漂移區(qū)上方，所述場(chǎng)氧的第二側(cè)和所述漏區(qū)橫向接觸，所述場(chǎng)氧的第一側(cè)和所述P阱相隔一段距離；所述多晶硅柵延伸到所述場(chǎng)氧上方。
[0012]第一 PTOP層和第二 PTOP層，形成于所述漂移區(qū)表面，所述第一 PTOP層和所述第二PTOP層的橫向尺寸相同，在縱向上所述第一 PTOP層和所述第二 PTOP層相隔一定距離且所述第一 PTOP層位于所述第二 PTOP層的底部，且所述第一 PTOP層的深度比所述P阱的底部深度淺或相等。
[0013]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述漂移區(qū)由第一 N型深阱組成，所述P阱和所述漂移區(qū)相隔一定距離，所述P阱被第二 N型深阱包圍，所述第一 N型深阱和所述第二 N型深阱工藝條件相同且相隔一定距離。
[0014]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述P阱的底部也形成有所述第一 PTOP層和所述第二 PTOP
層O
[0015]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述半導(dǎo)體襯底為娃襯底。
[0016]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述柵介質(zhì)層為柵氧化層。
[0017]進(jìn)一步的改進(jìn)是，所述場(chǎng)氧為淺溝槽場(chǎng)氧或局部場(chǎng)氧。
[0018]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述半導(dǎo)體襯底正面形成有層間膜，在所述層間膜的頂部形成有由正面金屬層形成的源極、漏極和柵極，所述源極通過穿過所述層間膜的接觸孔和所述源區(qū)以及所述襯底引出區(qū)接觸，所述漏極通過穿過所述層間膜的接觸孔和所述漏區(qū)接觸，所述柵極通過穿過所述層間膜的接觸孔和所述多晶硅柵接觸。
[0019]進(jìn)一步的改進(jìn)是，在所述場(chǎng)氧的頂部的靠近所述漏區(qū)一側(cè)形成有多晶硅場(chǎng)板，所述多晶硅場(chǎng)板通過穿過所述層間膜的接觸孔連接所述漏極。
[0020]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的NLDMOS器件的制造方法包括如下步驟:
[0021]步驟一、在P型P型半導(dǎo)體襯底形成N型摻雜的漂移區(qū)。
[0022]步驟二、在所述漂移區(qū)上方形成場(chǎng)氧。
[0023]步驟三、光刻打開P阱注入?yún)^(qū)并進(jìn)行P阱注入在所述P型半導(dǎo)體襯底中形成P阱，所述P阱和所述漂移區(qū)側(cè)面接觸或相隔一定距離。
[0024]步驟四、光刻打開PTOP注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行第一次PTOP注入形成第一 PTOP層，進(jìn)行第二次PTOP注入形成第二 PTOP層，所述第一次PTOP注入的能量大于所述第二 PTOP注入的能量；所述第一 PTOP層和所述第二 PTOP層形成于所述漂移區(qū)表面，所述第一 PTOP層和所述第二 PTOP層的橫向尺寸相同，在縱向上所述第一 PTOP層和所述第二 PTOP層相隔一定距離且所述第二 PTOP層位于所述第一 PTOP層的底部，且所述第二 PTOP層的深度比所述P阱的底部深度淺或相等。
[0025]步驟五、形成柵介質(zhì)層和多晶硅柵，所述多晶硅柵在橫向上從所述P阱延伸到所述漂移區(qū)上方，被所述多晶硅柵覆蓋的所述P阱用于形成溝道，所述多晶硅柵的第一側(cè)面位于所述P阱上方、第二側(cè)面位于所述漂移區(qū)頂部的所述場(chǎng)氧上方。
[0026]步驟六、進(jìn)行N+注入形成源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)形成于所述P阱中并和所述多晶硅柵的第一側(cè)面自對(duì)準(zhǔn)，所述漏區(qū)形成于所述漂移區(qū)中，所述場(chǎng)氧的第二側(cè)和所述漏區(qū)橫向接觸。
[0027]步驟七、進(jìn)行P+注入形成襯底引出區(qū)，所述襯底引出區(qū)形成于所述P阱中并用于將所述P阱引出，所述襯底引出區(qū)和所述源區(qū)橫向接觸。
[0028]相對(duì)于現(xiàn)有單層PTOP層，本發(fā)明通過形成兩層PTOP層，能使漂移區(qū)耗盡更深更寬、增加耗盡區(qū)面積，能提高器件的擊穿電壓。
【附圖說明】
[0029]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0030]圖1是現(xiàn)有NLDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2本發(fā)明實(shí)施例NLDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖3A-圖3F是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例NLDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；本發(fā)明實(shí)施例NLDMOS器件包括:
[0034]N型摻雜的漂移區(qū)，形成于P型半導(dǎo)體襯底101中。所述半導(dǎo)體襯底101為娃襯底。
[0035]P阱104，形成于所述P型半導(dǎo)體襯底101中，所述P阱104和所述漂移區(qū)側(cè)面接觸或相隔一定距離。
[0036]較佳為，所述漂移區(qū)由第一 N型深阱102a組成，所述P阱104和所述漂移區(qū)相隔一定距離，所述P阱104被第二 N型深阱102b包圍，所述第一 N型深阱102a和所述第二 N型深阱102b工藝條件相同且相隔一定距離。
[0037]形成于所述半導(dǎo)體襯底101上方的多晶硅柵107，所述多晶硅柵107和所述半導(dǎo)體襯底101表面隔離有柵介質(zhì)層106如柵氧化層，在橫向上所述多晶硅柵107從所述P阱104延伸到所述漂移區(qū)上方，被所述多晶硅柵107覆蓋的所述P阱104用于形成溝道；所述多晶硅柵107的第一側(cè)面位于所述P阱104上方、第二側(cè)面位于所述漂移區(qū)上方。
[0038]由N+區(qū)組成的源區(qū)108b和漏區(qū)108a，所述源區(qū)108b形成于所述P阱104中并和所述多晶硅柵107的第一側(cè)面自對(duì)準(zhǔn)，所述漏區(qū)108a形成于所述漂移區(qū)中。
[0039]由P+區(qū)組成的襯底引出區(qū)109，所述襯底引出區(qū)109形成于所述P阱104中并用于將所述P阱104引出，所述襯底引出區(qū)109和所述源區(qū)108b橫向接觸。
[0040]場(chǎng)氧103，位于所述P阱104和所述漏區(qū)108a之間的所述漂移區(qū)上方，所述場(chǎng)氧103的第二側(cè)和所述漏區(qū)108a橫向接觸，所述場(chǎng)氧103的第一側(cè)和所述P阱104相隔一段距離；所述多晶硅柵107延伸到所述場(chǎng)氧103上方。所述場(chǎng)氧103為淺溝槽場(chǎng)氧或局部場(chǎng)氧。
[0041]第一 PTOP層105a和第二 PTOP層105b，形成于所述漂移區(qū)表面，所述第一 PTOP層105a和所述第二 PTOP層105b的橫向尺寸相同，在縱向上所述第一 PTOP層105a和所述第二 PTOP層105b相隔一定距離且所述第一 PTOP層105a位于所述第二 PTOP層105b的底部，且所述第一 PTOP層105a的深度比所述P阱104的底部深度淺或相等。在所述P阱104的底部也形成有所述第一 PTOP層105a和所述第二 PTOP層105b。
[0042]在所述半導(dǎo)體襯底101正面形成有層間膜110，在所述層間膜110的頂部形成有由正面金屬層111形成的源極、漏極和柵極，所述源極通過穿過所述層間膜110的接觸孔和所述源區(qū)108b以及所述襯底引出區(qū)109接觸，所述漏極通過穿過所述層間膜110的接觸孔和所述漏區(qū)108a接觸，所述柵極通過穿過所述層間膜110的接觸孔和所述多晶硅柵107接觸。
[0043]在所述場(chǎng)氧103的頂部的靠近所述漏區(qū)108a —側(cè)形成有多晶硅場(chǎng)板107a，所述多晶硅場(chǎng)板107a通過穿過所述層間膜110的接觸孔連接所述漏極。
[0044]如圖3A至圖3F所示，是本發(fā)明實(shí)施例方法各步驟中的器件結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明實(shí)施例NLDMOS器件的制造方法包括如下步驟:
[0045]步驟一、如圖3A所示，在P型P型半導(dǎo)體襯底101形成N型摻雜的漂移區(qū)。較佳為，所述漂移區(qū)由第一 N型深阱102a組成，在形成所述第一 N型深阱102a的同時(shí)形成第二N型深阱102b，所述第二 N型深阱102b和所述第一 N型深阱102a相隔一定距離，后續(xù)形成的P阱104位于所述第二 N型深阱102b中。
[0046]所述半導(dǎo)體襯底101為娃襯底。
[0047]步驟二、如圖3B所示，在所述漂移區(qū)上方