專利名稱：集成縱向溝道soi ldmos器件單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種集成縱向溝道(VC) SOI (絕緣層上半導(dǎo)體)LDMOS (橫向雙注入金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體 管)器件單元。
背景技術(shù)：
SOI LDMOS器件由于其較小的體積、重量，較高的工作頻率、溫度和較 強的抗輻照能力，較低的成本和較高的可靠性，作為無觸點高頻功率電子 開關(guān)或功率放大器、驅(qū)動器在智能電力電子、高溫環(huán)境電力電子、空間電 力電子、交通工具電力電子和射頻通信等技術(shù)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。常規(guī)SOI nL固OS是在SOI襯底的n—漂移區(qū)上形成場氧化層；在近源極端釆用雙離子 注入多晶硅自對準(zhǔn)摻雜技術(shù)形成短溝道nMOSFET及多晶硅柵場板，附加p+ 離子注入慘雜實現(xiàn)piell接觸；由多晶硅柵引出柵極金屬引線，n+p+區(qū)引 出源極金屬引線；在近漏極端通過磷離子注入摻雜形成n型緩沖區(qū)，在該 摻雜區(qū)進行大劑量高能磷、砷離子注入形成漏極區(qū)并引出金屬漏極。該SOI LDMOS器件導(dǎo)通時，其導(dǎo)電溝道位于頂層正表面，且為橫向溝道，柵場板覆 蓋于較厚的柵氧化層上，導(dǎo)致通態(tài)電流向漂移區(qū)正表面集中，擴展電阻 大，漂移區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)不均勻，通態(tài)電阻大，通態(tài)壓降高，通態(tài)電流 小，而通態(tài)功耗高，器件工作效率低，溫升快，不利于提高器件和系統(tǒng)可 靠性、節(jié)省能源與保護環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有縱向溝 道、縱向柵場板、臺階式體漏極的SOI LDMOS器件單元的結(jié)構(gòu)，引導(dǎo)漂移 區(qū)電流均勻分布，明顯改善擴展電阻、電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，從而顯著改善SOILDM0S器件通態(tài)和斷態(tài)性能及可靠性。
本實用新型包括半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、漂移區(qū)、阱區(qū)、阱接觸 區(qū)、源區(qū)、柵介質(zhì)層、緩沖區(qū)、漏極與漏極接觸區(qū)、場氧區(qū)、多晶硅柵極 區(qū)、接觸孔和金屬電極引線。
隱埋氧化層將襯底和漂移區(qū)完全隔離。在漂移區(qū)一側(cè)的緩沖區(qū)中設(shè)置 漏極區(qū)。在漂移區(qū)的另一側(cè)刻蝕深槽設(shè)置縱向柵介質(zhì)層、多晶硅柵和金屬 柵電極。在臨近縱向柵介質(zhì)層的漂移區(qū)上部設(shè)置阱區(qū)。在阱區(qū)遠離縱向柵 介質(zhì)層一側(cè)設(shè)置阱接觸區(qū)，緊鄰縱向柵介質(zhì)層一側(cè)設(shè)置源區(qū)。在縱向柵介 質(zhì)層、多晶硅柵、介于阱區(qū)和漏極區(qū)之間的漂移區(qū)上部設(shè)置場氧化層并覆 蓋源區(qū)、阱區(qū)和漏極區(qū)的邊緣。在柵極區(qū)、緊密接觸的源極區(qū)和阱區(qū)、漏 極區(qū)上表面設(shè)置接觸孔。在接觸孔上設(shè)置金屬源極和漏極。
本實用新型由于將集成SOI LDM0S的溝道方向由橫向變?yōu)榭v向，增加 了縱向柵場板，同時將表面漏極變?yōu)轶w漏極，橫向柵場板被源場板取代， 一方面消除了器件導(dǎo)通時通態(tài)電流向漂移區(qū)正表面集中的不良效應(yīng)，降低 了擴展電阻，改善了漂移區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，提高了態(tài)電流，降低了通態(tài)電 阻和通態(tài)壓降，從而降低了通態(tài)功耗；另一方面可以以較短的漂移區(qū)獲得
較高的斷態(tài)耐壓，基本消除器件層縱向耐壓限制，減小芯片面積，改善器
件耐高溫特性。
圖1為本實用新型的單元結(jié)構(gòu)截面示意圖； 圖2為本實用新型的單元結(jié)構(gòu)版圖示意圖。
具體實施方式
如圖1和圖2所示， 一種集成縱向溝道SOI nLDM0S器件單元包括半導(dǎo) 體基片，隱埋氧化層2將半導(dǎo)體基片分為上下兩部分，下部為襯底l，上部 為頂層半導(dǎo)體12;
在頂層半導(dǎo)體12的一側(cè)設(shè)置成一個同型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)作為LDM0S 的緩沖區(qū)14，另一側(cè)刻蝕成一個深槽并在槽壁上生長一薄層絕緣介質(zhì)作為縱向柵介質(zhì)層4;
在臨近縱向柵介質(zhì)層4的頂層半導(dǎo)體12上表面形成一個異型叫重?fù)诫s
半導(dǎo)體區(qū)作為LDM0S的體區(qū)5—又稱阱區(qū)；在阱區(qū)5中遠離縱向柵介質(zhì)層4 一側(cè)進行阱區(qū)5同型重?fù)诫s形成阱區(qū)5的歐姆接觸區(qū)11，臨近縱向柵介質(zhì) 層4 一側(cè)進行阱區(qū)5異型重?fù)诫s形成LDM0S的源區(qū)6;
在緩沖區(qū)14的內(nèi)部遠離縱向柵介質(zhì)層4 一側(cè)先刻蝕一個淺槽，然后進 行同型重?fù)诫s形成LDM0S的臺階式漏極區(qū)15;
縱向柵介質(zhì)層4外側(cè)覆蓋多晶硅層并進行N型中摻雜形成低阻多晶硅
柵3;
在阱區(qū)5下面自縱向柵介質(zhì)層4與頂層半導(dǎo)體12的界面開始到緩沖區(qū) 14的邊界止的頂層半導(dǎo)體12部分作為LDM0S的漂移區(qū)；
在縱向柵介質(zhì)層4、低阻多晶硅柵3、源區(qū)6靠近縱向柵介質(zhì)層4的部 分、阱區(qū)5和漏極區(qū)15之間的頂上覆蓋厚氧化層并覆蓋阱區(qū)5和漏極區(qū)15 的邊緣作為場氧化層8;
在低阻多晶硅柵3表面開出接觸孔10，覆蓋金屬層作為柵電極7，在 源區(qū)6與阱區(qū)5緊密接觸部分開出接觸孔10，覆蓋金屬層并覆蓋臨近阱區(qū) 5 —側(cè)場氧化層8 —小部分作為源極和源場板9，在臺階式漏極區(qū)15表面 開出接觸孔10，覆蓋金屬層并適當(dāng)覆蓋緩沖區(qū)一小部分作為漏極和漏場板 13。
將圖1和圖2中的n和p對換則可以得到集成縱向溝道SOI pLDMOS器 件單元結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1、集成縱向溝道SOILDMOS器件單元，包括半導(dǎo)體基片，其特征在于隱埋氧化層將半導(dǎo)體基片分為上下兩部分，下部為襯底，上部為頂層半導(dǎo)體；在頂層半導(dǎo)體的一側(cè)設(shè)置成一個同型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，作為緩沖區(qū)，另一側(cè)刻蝕成一個深槽并在槽壁上生長一薄層絕緣介質(zhì)作為縱向柵介質(zhì)層；在臨近縱向柵介質(zhì)層的頂層半導(dǎo)體上表面形成一個異型叫重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)作為阱區(qū)；在阱區(qū)中遠離縱向柵介質(zhì)層一側(cè)進行阱區(qū)同型重?fù)诫s形成阱區(qū)的歐姆接觸區(qū)，臨近縱向柵介質(zhì)層一側(cè)進行阱區(qū)異型重?fù)诫s形成源區(qū)；在緩沖區(qū)的內(nèi)部遠離縱向柵介質(zhì)層一側(cè)先刻蝕一個淺槽，然后進行同型重?fù)诫s形成臺階式漏極區(qū)；縱向柵介質(zhì)層外側(cè)覆蓋多晶硅層并進行N型中摻雜形成低阻多晶硅柵；在阱區(qū)下面自縱向柵介質(zhì)層與頂層半導(dǎo)體的界面開始到緩沖區(qū)的邊界止的頂層半導(dǎo)體部分作為漂移區(qū)；在縱向柵介質(zhì)層、低阻多晶硅柵、源區(qū)靠近縱向柵介質(zhì)層的部分、阱區(qū)和漏極區(qū)之間的頂上覆蓋厚氧化層并覆蓋阱區(qū)和漏極區(qū)的邊緣作為場氧化層；在低阻多晶硅柵表面開出接觸孔，覆蓋金屬層作為柵電極，在源區(qū)與阱區(qū)緊密接觸部分開出接觸孔，覆蓋金屬層覆蓋臨近阱區(qū)一側(cè)場氧化層一部分作為源極和源場板，在臺階式漏極區(qū)表面開出接觸孔，覆蓋金屬層部分覆蓋緩沖區(qū)作為漏極和漏場板。
專利摘要本實用新型涉及集成縱向溝道SOI LDMOS器件單元。現(xiàn)有技術(shù)限制了器件結(jié)構(gòu)與主要電學(xué)特性的改善。本實用新型包括半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、漂移區(qū)、阱區(qū)、阱接觸區(qū)、源區(qū)、柵介質(zhì)層、緩沖區(qū)、漏極與漏極接觸區(qū)、場氧區(qū)、多晶硅柵極區(qū)、接觸孔和金屬電極引線。本實用新型將集成SOILDMOS的溝道方向由橫向變?yōu)榭v向，增加了縱向柵場板，同時將表面漏極變?yōu)轶w漏極，橫向柵場板被源場板取代，消除了器件導(dǎo)通時通態(tài)電流向漂移區(qū)正表面集中的不良效應(yīng)，降低了擴展電阻，改善了漂移區(qū)電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，提高了態(tài)電流，降低了通態(tài)電阻和通態(tài)壓降，從而降低了通態(tài)功耗，基本消除器件層縱向耐壓限制，減小芯片面積，改善器件耐高溫特性。
文檔編號H01L29/417GK201374335SQ20092011643
公開日2009年12月30日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月26日
發(fā)明者劉國華, 亮 張, 帆 張, 張海鵬, 徐麗燕, 蘇步春 申請人:杭州電子科技大學(xué)