專利名稱：具有p埋層的縱向溝道SOI nLDMOS器件單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種具有P型埋層(BPL)的縱向溝道SOI (絕緣層上半導(dǎo)體)nLDMOS (η溝道橫向雙擴(kuò)散金屬_氧化物_半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)器件新結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
SOI LDMOS器件由于其較高的集成度、較高的工作頻率和溫度、較強(qiáng)的抗輻照能力、極小的寄生效應(yīng)、較低的成本以及較高的可靠性，作為無觸點(diǎn)高頻功率電子開關(guān)或功率放大器、驅(qū)動(dòng)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、物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)集成縱向溝道SOI nLDMOS是在SOI襯底的 n_型頂層半導(dǎo)體上形成場(chǎng)氧化層；在近源極側(cè)刻蝕成一個(gè)深槽并在槽壁上生長一縱向薄柵氧化層，然后在槽中覆蓋η型重?fù)诫s的低阻多晶硅柵極，并引出柵極金屬引線；在臨近縱向柵氧化層的頂層半導(dǎo)體上表面采用Ρ_、η+兩次離子注入形成縱向短溝道nMOSFET，附加ρ+離子注入摻雜實(shí)現(xiàn)P阱(p-well)歐姆接觸，由η+、P+區(qū)引出源極金屬引線；在近漏極端通過離子注入形成η型緩沖區(qū)，在該η型緩沖區(qū)刻槽進(jìn)行η+離子注入形成漏極區(qū)并利用歐姆接觸引出金屬漏極；在P阱區(qū)下面自P阱邊緣、縱向氧化層與頂層半導(dǎo)體界面開始到緩沖區(qū)與漏極區(qū)的邊界止，位于隱埋氧化層與場(chǎng)氧化層之間的頂層半導(dǎo)體區(qū)域均為漂移區(qū)。該集成縱向溝道(VC) SOI nLDMOS器件中由于存在厚隱埋氧化層，襯底幾乎不參與耐壓；當(dāng)器件工作中遇到電壓尖峰時(shí)，器件容易被優(yōu)先橫向擊穿，嚴(yán)重影響了器件耐壓性能的改善，同時(shí)較厚的隱埋氧化層將帶來嚴(yán)重的自加熱效應(yīng)，影響器件的散熱和電學(xué)特性的熱穩(wěn)定性，不利于提高器件和系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有P埋層的縱向溝道 SOI nLDMOS器件單元，通過引入縱向的反向偏置pn結(jié)承受器件絕大部分縱向耐壓，從而大大拓展提高器件橫向耐壓性能的空間，打破限制器件橫向耐壓改善的縱向耐壓低的瓶頸。本實(shí)用新型包括ρ型半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、ρ埋層區(qū)、η型輕摻雜漂移區(qū)、柵氧化層，隱埋氧化層覆蓋在P型半導(dǎo)體襯底上，P埋層區(qū)覆蓋在隱埋氧化層上，η型輕摻雜漂移區(qū)和柵氧化層并排設(shè)置在P埋層區(qū)上，η型輕摻雜漂移區(qū)與柵氧化層相接，η型重?fù)诫s多晶硅柵緊鄰柵氧化層設(shè)置，η型重?fù)诫s多晶硅柵的一側(cè)與柵氧化層相接。在η型輕摻雜漂移區(qū)頂部的兩側(cè)分別嵌入ρ型阱區(qū)和η型緩沖區(qū)，其中P型阱區(qū)為P型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，η型緩沖區(qū)為η型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，ρ型阱區(qū)的一側(cè)與柵氧化層相接；P型阱區(qū)的頂部嵌入η型源區(qū)和ρ型歐姆接觸區(qū)，η型源區(qū)的一側(cè)與ρ型歐姆接觸區(qū)相接，η型源區(qū)的另一側(cè)與柵氧化層相接，ρ型歐姆接觸區(qū)設(shè)置在η型源區(qū)與η型緩沖區(qū)之間；η型緩沖區(qū)的頂部嵌入η型漏區(qū)，ρ型歐姆接觸區(qū)與η型漏區(qū)之間順序間隔有P型阱區(qū)、η型輕摻雜漂移區(qū)和η型緩沖區(qū)；所述的ρ型歐姆接觸區(qū)為ρ型重?fù)诫s形成，η型源區(qū)和η型漏區(qū)為η型重?fù)诫s形成。柵氧化層的頂部設(shè)置有第一場(chǎng)氧化層，第一場(chǎng)氧化層覆蓋了相鄰的柵氧化層的頂部、η型重?fù)诫s多晶硅柵的頂部，以及η型源區(qū)頂部的一部分；η型輕摻雜漂移區(qū)的頂部設(shè)置有第二場(chǎng)氧化層，第二場(chǎng)氧化層覆蓋了相鄰的ρ型歐姆接觸區(qū)頂部的一部分、ρ型阱區(qū)的頂部、η型輕摻雜漂移區(qū)的頂部、η型緩沖區(qū)的頂部、以及η型漏區(qū)頂部的一部分。金屬柵極緊鄰η型重?fù)诫s多晶硅柵設(shè)置，并與η型重?fù)诫s多晶硅柵的另一側(cè)、以及柵氧化層和第一場(chǎng)氧化層相接。η型源區(qū)的頂部設(shè)置有金屬源極，金屬源極覆蓋了相鄰的第一場(chǎng)氧化層頂部的一部分、η型源區(qū)頂部的一部分、ρ型歐姆接觸區(qū)頂部的一部分、以及第二場(chǎng)氧化層頂部的一部分；η型漏區(qū)的頂部設(shè)置有金屬漏極，金屬漏極覆蓋了相鄰的η型漏區(qū)頂部的一部分以及第二場(chǎng)氧化層頂部的一部分。本實(shí)用新型在集成縱向溝道SOI nLDMOS器件結(jié)構(gòu)的η型輕摻雜漂移區(qū)與隱埋氧化層間引入P型埋層區(qū)，當(dāng)器件處于正向阻斷態(tài)，在器件漏極與源極之間存在高電壓時(shí)，η 型輕摻雜漂移區(qū)與P型埋層區(qū)間的反向偏置ρη結(jié)形成的耗盡層能夠承受器件絕大部分縱向耐壓，提高了器件的縱向耐壓性能，同時(shí)使用薄隱埋氧化層能夠明顯減弱器件的自加熱效應(yīng)，提高器件的散熱性能，有利于改善器件熱穩(wěn)定性、耐高溫特性，提高器件和系統(tǒng)的可靠性。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的俯視圖；圖3為圖1的A-A截面示意圖；圖4為圖1的B-B截面示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2、3和4所示，一種具有ρ埋層的縱向溝道SOI nLDMOS器件單元，包括ρ 型半導(dǎo)體襯底1、隱埋氧化層2、ρ埋層區(qū)3、η型輕摻雜漂移區(qū)4、柵氧化層5，隱埋氧化層2 覆蓋在P型半導(dǎo)體襯底1上，P埋層區(qū)3覆蓋在隱埋氧化層2上，η型輕摻雜漂移區(qū)4和柵氧化層5并排設(shè)置在ρ埋層區(qū)3上，η型輕摻雜漂移區(qū)4與柵氧化層5相接，η型重?fù)诫s多晶硅柵6緊鄰柵氧化層5設(shè)置，η型重?fù)诫s多晶硅柵6的一側(cè)與柵氧化層5相接。在η型輕摻雜漂移區(qū)4頂部的兩側(cè)分別嵌入ρ型阱區(qū)12和η型緩沖區(qū)15，其中ρ 型阱區(qū)12為ρ型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，η型緩沖區(qū)15為η型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，ρ型阱區(qū)12 的一側(cè)與柵氧化層5相接；ρ型阱區(qū)12的頂部嵌入η型源區(qū)10和ρ型歐姆接觸區(qū)11，η型源區(qū)10的一側(cè)與ρ型歐姆接觸區(qū)11相接，η型源區(qū)10的另一側(cè)與柵氧化層5相接，ρ型歐姆接觸區(qū)11設(shè)置在η型源區(qū)10與η型緩沖區(qū)15之間；η型緩沖區(qū)15的頂部嵌入η型漏區(qū)14，ρ型歐姆接觸區(qū)11與η型漏區(qū)14之間順序間隔有ρ型阱區(qū)12、η型輕摻雜漂移區(qū)4 和η型緩沖區(qū)15 ；所述的ρ型歐姆接觸區(qū)11為ρ型重?fù)诫s形成，η型源區(qū)10和η型漏區(qū) 14為η型重?fù)诫s形成。柵氧化層5的頂部設(shè)置有第一場(chǎng)氧化層8-1，第一場(chǎng)氧化層8-1覆蓋了相鄰的柵氧化層5的頂部、η型重?fù)诫s多晶硅柵6的頂部，以及η型源區(qū)10頂部的一部分；η型輕摻雜漂移區(qū)4的頂部設(shè)置有第二場(chǎng)氧化層8-2，第二場(chǎng)氧化層8-2覆蓋了相鄰的ρ型歐姆接觸區(qū) 11頂部的一部分、P型阱區(qū)12的頂部、η型輕摻雜漂移區(qū)4的頂部、η型緩沖區(qū)15的頂部、 以及η型漏區(qū)14頂部的一部分。金屬柵極7緊鄰η型重?fù)诫s多晶硅柵6設(shè)置，并與η型重?fù)诫s多晶硅柵6的另一側(cè)、以及柵氧化層5和第一場(chǎng)氧化層8-1相接。η型源區(qū)10的頂部設(shè)置有金屬源極9，金屬源極9覆蓋了相鄰的第一場(chǎng)氧化層8_1 頂部的一部分、η型源區(qū)10頂部的一部分、ρ型歐姆接觸區(qū)11頂部的一部分、以及第二場(chǎng)氧化層8-2頂部的一部分；η型漏區(qū)14的頂部設(shè)置有金屬漏極13，金屬漏極13覆蓋了相鄰的 η型漏區(qū)14頂部的一部分以及第二場(chǎng)氧化層8-2頂部的一部分。
權(quán)利要求1.具有P埋層的縱向溝道SOI nLDMOS器件單元，包括P型半導(dǎo)體襯底(1)、隱埋氧化層(2)、ρ埋層區(qū)(3)、η型輕摻雜漂移區(qū)(4)、柵氧化層(5)，其特征在于隱埋氧化層(2)覆蓋在ρ型半導(dǎo)體襯底(1)上，ρ埋層區(qū)(3)覆蓋在隱埋氧化層(2) 上，η型輕摻雜漂移區(qū)(4)和柵氧化層(5)并排設(shè)置在ρ埋層區(qū)(3)上，η型輕摻雜漂移區(qū) ⑷與柵氧化層(5)相接，η型重?fù)诫s多晶硅柵(6)緊鄰柵氧化層(5)設(shè)置，η型重?fù)诫s多晶硅柵(6)的一側(cè)與柵氧化層(5)相接；在η型輕摻雜漂移區(qū)(4)頂部的兩側(cè)分別嵌入ρ型阱區(qū)(12)和η型緩沖區(qū)(15)，其中 P型阱區(qū)(12)為ρ型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，η型緩沖區(qū)(15)為η型較重?fù)诫s半導(dǎo)體區(qū)，ρ型阱區(qū)(12)的一側(cè)與柵氧化層(5)相接；ρ型阱區(qū)(12)的頂部嵌入η型源區(qū)(10)和ρ型歐姆接觸區(qū)(11)，η型源區(qū)(10)的一側(cè)與ρ型歐姆接觸區(qū)(11)相接，η型源區(qū)(10)的另一側(cè)與柵氧化層(5)相接，ρ型歐姆接觸區(qū)(11)設(shè)置在η型源區(qū)(10)與η型緩沖區(qū)(15)之間；η型緩沖區(qū)(15)的頂部嵌入η型漏區(qū)(14)，ρ型歐姆接觸區(qū)(11)與η型漏區(qū)(14)之間順序間隔有P型阱區(qū)(12)、η型輕摻雜漂移區(qū)(4)和η型緩沖區(qū)(15)；所述的ρ型歐姆接觸區(qū)(11)為P型重?fù)诫s形成，η型源區(qū)(10)和η型漏區(qū)(14)為η型重?fù)诫s形成；柵氧化層(5)的頂部設(shè)置有第一場(chǎng)氧化層(8-1)，第一場(chǎng)氧化層(8-1)覆蓋了相鄰的柵氧化層(5)的頂部、η型重?fù)诫s多晶硅柵(6)的頂部，以及η型源區(qū)(10)頂部的一部分； η型輕摻雜漂移區(qū)(4)的頂部設(shè)置有第二場(chǎng)氧化層(8-2)，第二場(chǎng)氧化層(8-2)覆蓋了相鄰的P型歐姆接觸區(qū)(11)頂部的一部分、P型阱區(qū)(12)的頂部、η型輕摻雜漂移區(qū)(4)的頂部、η型緩沖區(qū)(15)的頂部、以及η型漏區(qū)(14)頂部的一部分；金屬柵極(7)緊鄰η型重?fù)诫s多晶硅柵(6)設(shè)置，并與η型重?fù)诫s多晶硅柵(6)的另一側(cè)、以及柵氧化層(5)和第一場(chǎng)氧化層(8-1)相接；η型源區(qū)(10)的頂部設(shè)置有金屬源極 (9)，金屬源極(9)覆蓋了相鄰的第一場(chǎng)氧化層(8-1)頂部的一部分、η型源區(qū)(10)頂部的一部分、P型歐姆接觸區(qū)(U)頂部的一部分、以及第二場(chǎng)氧化層(8-2)頂部的一部分；11型漏區(qū)(14)的頂部設(shè)置有金屬漏極(13)，金屬漏極(13)覆蓋了相鄰的η型漏區(qū)(14)頂部的一部分以及第二場(chǎng)氧化層(8-2)頂部的一部分。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種具有p埋層的縱向溝道SOI nLDMOS器件單元。現(xiàn)有產(chǎn)品限制了器件結(jié)構(gòu)與電學(xué)特性的改善。本實(shí)用新型包括p型半導(dǎo)體襯底、隱埋氧化層、p型埋層區(qū)、n型輕摻雜漂移區(qū)、p型阱區(qū)、p型歐姆接觸區(qū)、n型源區(qū)、縱向柵氧化層、n型緩沖區(qū)、n型漏區(qū)、場(chǎng)氧區(qū)、縱向n型多晶硅柵極和金屬電極引線。器件上部設(shè)置有深溝槽縱向柵氧化層、兩個(gè)場(chǎng)氧化層、縱向n型多晶硅柵極以及金屬層。本實(shí)用新型在n型輕摻雜漂移區(qū)與隱埋氧化層之間引入p型埋層區(qū)，當(dāng)器件處于正向阻斷態(tài)且漏源之間存在高壓時(shí)，形成的反向偏置pn結(jié)能夠承受器件絕大部分縱向耐壓，提高了器件的縱向耐壓性能，改善了器件電學(xué)特性的熱穩(wěn)定性、耐高溫特性和器件的散熱特性。
文檔編號(hào)H01L29/78GK202018967SQ20112006019
公開日2011年10月26日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者劉怡新, 吳倩倩, 孔令軍, 張海鵬, 汪洋, 許生根, 趙偉立 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)