一種射頻ldmos晶體管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種射頻LDMOS晶體管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻LDMOS(Laterally Double-Diffused Metal Oxide Semiconductors，橫向雙擴(kuò)散晶體管)場(chǎng)效應(yīng)晶體管是一種應(yīng)用范圍廣的射頻器件，具有線性度好、功率增益高、耐壓高、匹配性能好、效率高和輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于無(wú)線通信、移動(dòng)基站、衛(wèi)星通信、雷達(dá)和導(dǎo)航等領(lǐng)域。
[0003]在大功率射頻LDMOS器件應(yīng)用中，一般希望器件具有大的擊穿電壓、大的輸出功率和高的頻率特性。在射頻LDMOS設(shè)計(jì)過(guò)程中，這要求器件具有大的擊穿電壓、低的導(dǎo)通電阻和小的寄生參數(shù)。常規(guī)的射頻LDMOS結(jié)構(gòu)如圖1所示。為了提高擊穿電壓，優(yōu)化器件頻率特性，增大輸出功率，在漂移區(qū)上部采用法拉第罩是簡(jiǎn)單有效的方法。法拉第罩可以有效屏蔽寄生柵漏電容Cgd，從而有效提高器件的頻率特性。射頻LDMOS的擊穿電壓與截止頻率存在折衷關(guān)系，傳統(tǒng)的法拉第罩降低寄生電容Cgd，提高頻率特性，同時(shí)也在法拉第罩靠近漏端邊緣引入高電場(chǎng)，影響了器件的魯棒性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的，就是針對(duì)上述傳統(tǒng)LDMOS器件中存在法拉第罩影響漂移區(qū)電場(chǎng)的問(wèn)題，提出一種能優(yōu)化漂移區(qū)電場(chǎng)的射頻LDMOS晶體管。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:如圖2所示，一種射頻LDMOS晶體管，包括P+襯底1、位于P+襯底I下表面的金屬電極14和位于P+襯底I上表面的P型外延層2 ;所述P型外延層2上層具有相互獨(dú)立的P型阱區(qū)5和N-漂移區(qū)6，其遠(yuǎn)離N-漂移區(qū)6的一端具有P+sinkerS ;所述P型阱區(qū)5上層具有與P+sinkerS相連的源極7 ;所述N-漂移區(qū)6上層遠(yuǎn)離P型阱區(qū)5的一端具有漏極9 ;所述P+sinker8的上表面及部分源極7的上表面具有源極金屬12 ;所述漏極9的上表面具有漏極金屬13 ;在源極金屬12與漏極金屬13之間具有二氧化硅介質(zhì)層10 ;所述二氧化硅介質(zhì)層10中具有由柵氧化層3和多晶硅柵4構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵氧化層3位于P型阱區(qū)5的上表面，多晶硅柵4位于柵氧化層3的上表面；位于柵極結(jié)構(gòu)頂部及側(cè)面的二氧化硅介質(zhì)層10具有向上凸起的結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)靠近漏極金屬13的上表面及側(cè)面具有金屬層11，所述金屬層11在二氧化娃介質(zhì)層10上表面向漏極金屬13方向延伸形成法拉第罩；其特征在于，所述法拉第罩位于二氧化硅介質(zhì)層10上表面部分的金屬為多段結(jié)構(gòu)。
[0006]本發(fā)明總的技術(shù)方案，通過(guò)將傳統(tǒng)的法拉第罩位于二氧化硅介質(zhì)層10上的部分分為多段，分段后的金屬相互獨(dú)立，從而使靠近漏端處的金屬塊浮空(不接任何電位)，能夠改善浮空后金屬與其下面漂移區(qū)的電勢(shì)差，從而降低靠近漏端邊緣的電場(chǎng)峰值，提高擊穿電壓。
[0007]進(jìn)一步的，所述法拉第罩位于二氧化硅介質(zhì)層10上表面部分的金屬為3段結(jié)構(gòu)，分別為第一金屬層110、第二金屬層111和第三金屬層112 ;所述第一金屬層110與位于二氧化硅介質(zhì)層10凸起結(jié)構(gòu)的側(cè)面及上表面的金屬相連；所述第二金屬層111位于第一金屬層110和第三金屬層112之間。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一金屬層110和第二金屬層111之間的間距等于第二金屬層111和第三金屬層112之間的間距。
[0009]本發(fā)明還提供一種射頻LDMOS晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0010]第一步:在P+襯底I上表面形成P型外延層2 ；
[0011]第二步:采用離子注入工藝，在P型外延層2的一側(cè)通過(guò)離子注入形成P+sinker8 ；
[0012]第三步:在P型外延層2的上表面生長(zhǎng)柵氧化層3，在柵氧化層3上表面淀積多晶硅，并采用刻蝕工藝刻蝕出多晶硅柵4，所述柵氧化層3與多晶硅柵4構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)；
[0013]第四步:采用離子注入工藝，在P型外延層2上層形成相互獨(dú)立的P型阱區(qū)5和N-漂移區(qū)6，所述P型講區(qū)5與P+sinker位于同一側(cè)；
[0014]第五步:采用離子注入工藝，在P型講區(qū)5上層形成與P+sinker側(cè)面相連的源極7，在N-漂移區(qū)6中上層遠(yuǎn)離P型阱區(qū)5的一側(cè)形成漏極9 ;
[0015]第六步:在器件上表面淀積二氧化硅介質(zhì)層10，所述二氧化硅介質(zhì)層10在柵極結(jié)構(gòu)處形成凸起結(jié)構(gòu)；
[0016]第七步:在二氧化娃介質(zhì)層10上表面淀積金屬層21 ；
[0017]第八步:采用刻蝕工藝對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，在P+sinker8與部分源極7上表面形成源極金屬12，在漏極9上表面形成漏極金屬13，在二氧化娃介質(zhì)層10凸起結(jié)構(gòu)靠近漏極金屬13的側(cè)面、上表面及與該側(cè)面相連的二氧化硅介質(zhì)層10上表面形成法拉第罩；所述法拉第罩位于二氧化硅介質(zhì)層10上表面的金屬部分分為3段。
[0018]本發(fā)明的有益效果為，能夠有效改善N型輕摻雜漂移區(qū)的電場(chǎng)分布，使之更加均勻，從而可以在保持擊穿電壓不變條件下提高漂移區(qū)摻雜濃度，降低導(dǎo)通電阻；同時(shí)本發(fā)明的方法與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)器件制造方法相比，只需改變金屬場(chǎng)板的刻蝕掩模版形狀，不需要增加額外的工藝步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為傳統(tǒng)的射頻LDMOS結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的射頻LDMOS結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本發(fā)明的制造方法中在P+襯底上表面形成P型外延層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本發(fā)明的制造方法中形成P+sinker后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本發(fā)明的制造方法中形成柵極結(jié)構(gòu)后示意圖；
[0024]圖6為本發(fā)明的制造方法中在形成P型阱區(qū)和N-漂移區(qū)后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本發(fā)明的制造方法中淀積二氧化硅介質(zhì)層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖8為本發(fā)明的制造方法中淀積金屬層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖9為本發(fā)明的制造方法中將金屬層分段后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖10為常規(guī)結(jié)構(gòu)與本發(fā)明結(jié)構(gòu)仿真得到的擊穿電壓曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述
[0030]如圖2所示，本發(fā)明的一種射頻LDMOS晶體管，包括P+襯底1、位于P+襯底I下表面的金屬電極14和位于P+襯底I上表面的P型外延層2 ;所述P型外延層2上層具有相互獨(dú)立的P型阱區(qū)5和N-漂移區(qū)6，其遠(yuǎn)離N-漂移區(qū)6的一端具有P+sinkers ;所述P型阱區(qū)5上層具有與P+sinkerS相連的源極7 ;所述N-漂移區(qū)6上層遠(yuǎn)離P型阱區(qū)5的一端具有漏極9 ;所述P+sinker8的上表面及部分源極7的上表面具有源極金屬12 ;所述漏極9的上表面具有漏極金屬13 ;在源極金屬12與漏極金屬13之間具有二氧化硅介質(zhì)層10 ;所述二氧化硅介質(zhì)層10中具有由柵氧化層3和多晶硅柵4構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵氧化層3位于P型阱區(qū)5的上表面，多晶硅柵4位于柵氧化層3的上表面；位于柵極結(jié)構(gòu)頂部及側(cè)面的二氧化硅介質(zhì)層10具有向上凸起的結(jié)構(gòu)，凸起結(jié)構(gòu)靠近漏極金屬13的上表面及側(cè)面具有金屬層11，所述金屬層11在二氧化娃介質(zhì)層10上表面向漏極金屬13方向延伸形成法拉第罩；所述法拉第罩位于二氧化硅介質(zhì)層10上表面部分的金屬為多段結(jié)構(gòu)。
[0031]本發(fā)明還提供一種射頻LDMOS晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟:
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