專利名稱：橫向dmos晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，更具體地，涉及LDMOS晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
理想情況下，作為功率半導(dǎo)體器件，可以在接近半導(dǎo)體的理論擊穿電壓下工作的器件是優(yōu)選的。 因此，在通過(guò)集成電路控制采用高電壓的外部系統(tǒng)的情況下，該集成電路需要一
個(gè)用于控制高電壓的內(nèi)置器件，該內(nèi)置器件設(shè)置有具有高擊穿電壓的結(jié)構(gòu)。 即，在具有高電壓直接施加其上的晶體管的漏極或源極中，要求漏極和源極與半
導(dǎo)體襯底之間的穿通電壓，以及漏極和源極與阱或襯底之間的擊穿電壓高于該高電壓。 高電壓半導(dǎo)體器件中，用于高電壓的LDMOS (Lateral DiffusedMOS，橫向擴(kuò)散MOS)
具有適于高電壓的結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵揕DMOS具有由漂移區(qū)分開(kāi)并由柵電極控制的溝道區(qū)和漏極
電極。圖1示出了示例性的L匿OS晶體管的截面圖。 參照?qǐng)D1 ，為了調(diào)節(jié)聚集在柵極邊緣的電場(chǎng)以提高漏極_源極擊穿電壓BVdss，在漂移區(qū)形成LOCOS 130。 盡管LOCOS 130對(duì)提高擊穿電壓BVdss是有效的，但與沒(méi)有LOCOS應(yīng)用到其上的LDMOS相比，鑒于漏極_源極之間的阻抗，LOCOS 130不是有利的。 然而，如果漂移區(qū)的濃度增強(qiáng)以提高漏極_源極之間的阻抗，則擊穿電壓BVdss相
應(yīng)于此降低。即，擊穿電壓BVdss和漏極-源極之間的阻抗具有一種權(quán)衡關(guān)系。 因此，當(dāng)維持擊穿電壓BVdss的電平時(shí)，提高漏極-源極之間的阻抗存在限制。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在提供一種L匿OS晶體管及其制造方法。 本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種L匿OS晶體管及其制造方法，其可以提高LDMOS晶體管的漏極_源極之間的阻抗。 本公開(kāi)的其他優(yōu)點(diǎn)、目的和特征一部分將在下文說(shuō)明書(shū)中闡述，一部分通過(guò)對(duì)下文的審視對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將變得明顯或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中獲得。通過(guò)本發(fā)明所寫(xiě)的說(shuō)明書(shū)及其權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)和獲知本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)。 為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在本文中所實(shí)施的和概括描述的， 一種L匿OS晶體管，包括P型本體區(qū)(body region)，形成在N阱中；源極區(qū)和源極接觸區(qū)，形成在P型本體區(qū)中；漏極區(qū)，形成為與P型本體區(qū)隔開(kāi)一個(gè)距離；L0C0S，形成在P型本體區(qū)和漏極區(qū)之間的N阱的表面上；主柵電極(main gate electrode)，形成在LOCOS和N阱上；以及輔柵電極(sub-gate electrode)，形成在源極區(qū)和源極接觸區(qū)之間。
在本發(fā)明的另一方面中，一種用于制造LDMOS晶體管的方法，包括以下步驟在N阱中形成P型本體區(qū)；在P型本體區(qū)中形成源極區(qū)和源極接觸區(qū)；在源極區(qū)和源極接觸區(qū)之間形成輔柵電極(sub-gate electrode);形成在與P型本體區(qū)隔開(kāi)一個(gè)距離的漏極區(qū)；在P型本體區(qū)和漏極區(qū)之間的N阱的表面上形成LOCOS ;以及在LOCOS和N阱上形成主柵電極。 應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的上述總體描述和以下的具體描述都是示例性的和說(shuō)明性的，并且旨在提供對(duì)所要求的本發(fā)明的進(jìn)一步解釋。


所含附圖用來(lái)提供對(duì)本公開(kāi)的進(jìn)一步理解，其結(jié)合到本申請(qǐng)中，構(gòu)成本申請(qǐng)的一
部分，圖示出本公開(kāi)的實(shí)施例，并與說(shuō)明書(shū)一起解釋本公開(kāi)的原理。在附圖中 圖1示出了相關(guān)技術(shù)的L匿OS晶體管的截面圖。 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的LDMOS晶體管的截面圖。 圖3A 圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造L匿OS晶體管的方法的步驟
的截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的具體實(shí)施例，其舉例示于附圖中。無(wú)論在何種情況下，全部附圖使用相同參考編號(hào)來(lái)指代相同或類似的部分。 圖2示出了示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的L匿OS晶體管的截面圖。參考圖2，LDMOS晶體管包括N阱210，形成在P型半導(dǎo)體襯底200上；LOCOS 230，形成在N阱210的表面上；漏極區(qū)260，形成在N阱210中，在LOCOS 230的一側(cè)；以及摻雜N+型雜質(zhì)的源極區(qū)252，摻雜P+型雜質(zhì)的源極接觸區(qū)254 ;以及具有溝槽形狀的第二柵電極256，形成在P型本體區(qū)250中，該P(yáng)型本體區(qū)250與漏極區(qū)260隔開(kāi)一定的距離，在LOCOS 230的另一側(cè)上。
源極區(qū)252和漏極區(qū)260形成在LOCOS 230的相對(duì)側(cè)而彼此隔開(kāi)。柵極絕緣薄膜240形成在襯底的不包含LOCOS 230的表面上。 第一柵電極270形成在源極區(qū)252和漏極區(qū)260之間的L0C0S230上。 雖然相關(guān)技術(shù)的LDMOS晶體管僅具有在源極區(qū)252和漏極區(qū)260之間形成的第一
電流路徑A，但本發(fā)明的LDMOS晶體管，通過(guò)在源極區(qū)252和源極接觸區(qū)254之間形成溝槽
以形成第二柵極，可以另外形成第二電流路徑B。 由于第一電流路徑A從源極區(qū)252和漏極區(qū)260之間的LOCOS 230的下側(cè)繞道，因而使用常規(guī)的LOCOS的LDMOS晶體管的第一電流路徑A，即形成在源極區(qū)252和漏極區(qū)260之間的溝道區(qū)具有源極_漏極之間的阻抗所造成的損耗。 因此，在本發(fā)明中，通過(guò)形成第二柵電極256形成另外的垂直溝道以形成另外的電流路徑。 相應(yīng)地，由于該另外的電流路徑提高了總電流密度，因而可以提高源極-漏極之間的阻抗。 此外，通過(guò)提高電流密度(甚至無(wú)需改變漂移區(qū)的濃度)，不會(huì)發(fā)生與源極_漏極之間的阻抗有權(quán)衡關(guān)系的源極_漏極擊穿電壓BVdss的下降。 將參照附圖根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例描述制造LDMOS晶體管的方法。 圖3A 圖3C示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的制造LDMOS晶體管的方法的步驟
的截面圖。 參照?qǐng)D3A，在P型半導(dǎo)體襯底200上形成NBL 205后，在NBL205上形成N阱210。
在N阱210中形成P型本體區(qū)250和LOCOS 230。 例如，通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上沉積氧化硅薄膜(半導(dǎo)體襯底中摻雜有P型雜質(zhì))、在
氧化硅薄膜上涂敷光刻膠以及利用掩模對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光和顯影以形成圖樣。 然后，向半導(dǎo)體襯底中注入雜質(zhì)以形成第一離子注入?yún)^(qū)后，去除光刻膠。 在氧化硅薄膜上再次涂敷光刻膠，并利用掩模對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光和顯影以形成圖樣。 然后，通過(guò)向半導(dǎo)體襯底注入雜質(zhì)形成第二離子注入?yún)^(qū)后，去除光刻膠。 然后，進(jìn)行熱處理并且在其上沉積氮化硅薄膜后，在氮化硅薄膜上涂敷光刻膠，并
且利用掩模對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光和顯影以形成圖樣。通過(guò)使用光刻圖樣作為掩?？涛g氮化硅
薄膜區(qū)域后，去除光刻膠。 然后，執(zhí)行氧化步驟以形成LOCOS 230。將氧化應(yīng)用到高電壓區(qū)的整個(gè)部分。
在N阱210上形成LOCOS 230， LOCOS 230與P型本體區(qū)250隔開(kāi)一定距離。
參照?qǐng)D3B，在P型本體區(qū)250中形成溝槽以形成第二柵電極256。通過(guò)在溝槽中埋置氧化物可以形成第二柵電極256。 參照?qǐng)D3C，向N阱210中注入雜質(zhì)離子以形成N+型漏極區(qū)260和P型本體區(qū)250。
通過(guò)制成選擇性的P型雜質(zhì)離子(例如born B)形成P型本體區(qū)250，通過(guò)使用預(yù)定的離子注入掩模(未示出)以固定的劑量(dose)注入P型雜質(zhì)離子。
P型本體區(qū)250的部分用來(lái)作為L(zhǎng)匿OS晶體管的溝道區(qū)。 在P型本體區(qū)250中形成摻雜P+型雜質(zhì)的源極接觸區(qū)254和摻雜N+型雜質(zhì)的源極區(qū)252，源極接觸區(qū)254和源極區(qū)252位于第二柵電極256的相對(duì)側(cè)上。
然后，在襯底上形成第一柵電極270，柵極絕緣層240設(shè)置在襯底和第一柵電極270之間。 將偏置電壓同時(shí)施加至第一柵電極270和第二柵電極256上，當(dāng)施加偏置電壓時(shí)，由于存在第二柵電極256，隨該偏執(zhí)電壓形成溝道區(qū)A和垂直溝道區(qū)B，溝道區(qū)A從P型本體區(qū)250開(kāi)始在LOCOS 230的下側(cè)繞道至漏極區(qū)260，垂直溝道區(qū)B從源極區(qū)252至漏極區(qū)260。 g卩，在LOCOS 230的下側(cè)形成從P型本體區(qū)250開(kāi)始的第一電流路徑A，以及在P型本體區(qū)250和漏極區(qū)260之間形成第二電流路徑B。 對(duì)比相關(guān)技術(shù)，第二電流路徑B是由溝槽型第二柵電極256的形成而產(chǎn)生的另外
的電流路徑，以與相關(guān)技術(shù)的電流路徑A —起形成雙電流路徑。 如上述所描述的，本發(fā)明的LDMOS晶體管及其制造方法具有以下優(yōu)點(diǎn)。 由于雙電流路徑提高了總電流密度，雙電流路徑可以提高源極-漏極之間的阻抗。 無(wú)需改變漂移區(qū)的濃度就可提高電流密度，這可以防止擊穿電壓BVdss的下降，而擊穿電壓BVdss與Rdson具有權(quán)衡關(guān)系。 在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以對(duì)本發(fā)明作各種修改及變化，這對(duì) 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明意在涵蓋在所附權(quán)利要求及其等同 替換的范圍內(nèi)的對(duì)本發(fā)明的修改和變化。
權(quán)利要求
一種LDMOS晶體管，包括P型本體區(qū)，形成在N阱中；源極區(qū)和源極接觸區(qū)，形成在所述P型本體區(qū)中；漏極區(qū)，形成為與所述P型本體區(qū)隔開(kāi)一個(gè)距離；LOCOS，形成在所述P型本體區(qū)和所述漏極區(qū)之間的所述N阱的表面上；主柵電極，形成在所述LOCOS和所述N阱上；以及輔柵電極，形成在所述源極區(qū)和所述源極接觸區(qū)之間。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDMOS晶體管，其中所述輔柵電極是形成在所述源極區(qū)和所 述源極接觸區(qū)之間的溝槽型柵電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的U)MOS晶體管，其中所述輔柵電極是通過(guò)在所述溝槽中埋置 氧化物形成的柵電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的LDMOS晶體管，其中所述輔柵電極在所述源極區(qū)和所述漏極 區(qū)之間形成垂直溝道區(qū)。
5. —種用于制造LDMOS晶體管的方法，包括以下步驟 在N阱中形成P型本體區(qū)；在所述P型本體區(qū)中形成源極區(qū)和源極接觸區(qū)； 在所述源極區(qū)和所述源極接觸區(qū)之間形成輔柵電極； 形成與所述P型本體區(qū)隔開(kāi)一個(gè)距離的漏極區(qū)； 在所述P型本體區(qū)和所述漏極區(qū)之間的所述N阱的表面 上形成LOCOS ;以及在所述LOCOS和所述N阱上形成主柵電極。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中形成輔柵電極的步驟包括在所述源極區(qū)和所述源 極接觸區(qū)之間形成溝槽的步驟。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中形成輔柵電極的步驟包括在所述溝槽中埋置氧化 物的步驟。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中形成輔柵電極的步驟包括在所述源極區(qū)和所述漏 極區(qū)之間形成垂直溝道區(qū)的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種LDMOS晶體管及其制造方法，可以提高LDMOS晶體管的漏極-源極之間的阻抗。LDMOS晶體管包括P型本體區(qū)，形成在N阱中；源極區(qū)和源極接觸區(qū)，形成在P型本體區(qū)中；漏極區(qū)，形成在與P型本體區(qū)隔開(kāi)一定距離處；LOCOS，形成在P型本體區(qū)和漏極區(qū)之間的N阱的表面上；主柵電極，形成在LOCOS和N阱上；以及輔柵電極，形成在源極區(qū)和源極接觸區(qū)之間。
文檔編號(hào)H01L29/423GK101714577SQ20091017883
公開(kāi)日2010年5月26日 申請(qǐng)日期2009年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月1日
發(fā)明者李相容 申請(qǐng)人:東部高科股份有限公司