一種p型射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及一種半導(dǎo)體器件，特別是涉及一種應(yīng)用于射頻領(lǐng)域的P型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]射頻功率器件主要應(yīng)用于無線通訊中移動(dòng)通信系統(tǒng)基站的射頻功率放大器。然而由于CMOS射頻功率性能的不足，在射頻功率半導(dǎo)體市場(chǎng)上，直到上世紀(jì)90年代中期，射頻功率器件還都是使用雙極型晶體管或GaAs MOSFETo直到90年代后期，硅基橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管LDMOS的出現(xiàn)改變了這一狀況。射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(RF LDMOS)器件是半導(dǎo)體集成電路技術(shù)與微波電子技術(shù)融合入而成的新一代集成化的固體微波功率半導(dǎo)體產(chǎn)品，具有線性度好、增益高、耐壓高、輸出功率大、熱穩(wěn)定性好、效率高、寬帶匹配性能好、易于和MOS工藝集成等優(yōu)點(diǎn)，并且其價(jià)格遠(yuǎn)低于砷化鎵器件，是一種非常具有競(jìng)爭(zhēng)力的功率器件，被廣泛應(yīng)用于GSM、PCS、W-CDMA基站的功率放大器，以及無線廣播與核磁共振等方面。
[0003]射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件在漏極和溝道之間引入的低摻雜漂移區(qū)，提高了器件的擊穿電壓，減小了源漏極之間的寄生電容，提高了器件的頻率特性。通過調(diào)整低摻雜漏區(qū)的長度和摻雜濃度，可以調(diào)整器件的導(dǎo)通電阻和擊穿電壓。P型射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的N型重?fù)诫s引出區(qū)實(shí)現(xiàn)了源極和襯底的連接，以降低射頻應(yīng)用時(shí)的源極的接線電感，增大共源放大器的射頻增益，提高器件的性能。
[0004]在射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)過程中，除了要求較小的導(dǎo)通電阻和大的擊穿電壓外，還要求較小的寄生電容，包括柵源寄生電容、柵漏寄生電容和源漏寄生電容。對(duì)于擊穿電壓和導(dǎo)通電阻一定的射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件來說，柵源寄生電容和柵漏寄生電容的大小在一定程度上決定了截止頻率的大小，柵源寄生電容和柵漏寄生電容越大，器件的截止頻率就越小。另外，源漏寄生電容對(duì)器件的輸出功率、功率增益和效率有很大影響，減小源漏寄生電容可以提高器件的輸出功率、功率增益和效率。因此減小器件的寄生電容對(duì)提高射頻器件電學(xué)性能具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種能夠提高截止頻率且同時(shí)又能保證閾值電壓不降低的P型射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種P型射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，包括:N型襯底，在N型硅襯底上形成有N型外延層；在N型外延層中形成有P型輕摻雜漏區(qū)和N阱，且N阱在所述P型輕摻雜漏區(qū)的一側(cè)，N阱的一側(cè)和所述P型輕摻雜漏區(qū)的一側(cè)相接觸，在所述P型輕摻雜漏區(qū)中形成有第一 P型重?fù)诫s漏區(qū)；在所述N阱中形成有第二P型重?fù)诫s源區(qū)，在N阱的另一側(cè)形成有N型重?fù)诫s引出區(qū)，N型重?fù)诫s引出區(qū)與P型重?fù)诫s源區(qū)和N阱相接觸，并穿過N型外延層與N型硅襯底相接觸；在N阱上形成有柵氧化層，且柵氧化層的兩個(gè)邊界分別位于P型重?fù)诫s源區(qū)的邊界及P型輕摻雜漏區(qū)的邊界上方，在柵氧化層的表面形成有多晶硅柵；在N型重?fù)诫s引出區(qū)和P型重?fù)诫s源區(qū)上連接有源極金屬，在P型重?fù)诫s漏區(qū)上連接有漏極金屬，源極金屬和漏極金屬分別通過場(chǎng)氧與多晶硅柵相隔離，其特征在于，所述柵氧化層為階梯狀，在柵氧化層的下方設(shè)有P型摻雜區(qū)且所述P型摻雜區(qū)位于N阱中。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
(I )、本發(fā)明組合使用階梯狀柵氧8和P型摻雜區(qū)13，解決了單獨(dú)采用階梯柵氧、P型摻雜區(qū)以及非階梯方式增厚的柵氧與P型摻雜區(qū)組合所帶來的問題，使得器件的柵源寄生電容和柵漏寄生電容得以減小、截止頻率得以提高，同時(shí)又能保證閾值電壓的不降低。
[0007]階梯狀柵氧8和P型摻雜區(qū)13存在的好處在于器件的截止頻率得到了提高。截止頻率作為射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的一個(gè)重要參數(shù)，一般通過減小柵源寄生電容和柵漏寄生電容來提高其大小。柵源寄生電容和柵漏寄生電容均為金屬-絕緣體-半導(dǎo)體電容，該電容為絕緣體電容和半導(dǎo)體耗盡區(qū)電容的并聯(lián)，要想減小該電容一般從兩方面入手:一是增大柵氧厚度，從而減小絕緣體電容；二是增大半導(dǎo)體耗盡的寬度。P型摻雜區(qū)13的存在輔助了 N阱區(qū)4向N型外延層2和P型輕摻雜區(qū)3的耗盡，使得耗盡區(qū)面積增大，這樣半導(dǎo)體耗盡區(qū)電容得到了減小，因此減小了柵源寄生電容和柵漏寄生電容。
[0008]但是，P型摻雜區(qū)13的引入會(huì)縮短溝道長度，顯著減小閾值電壓，為了不影響器件的導(dǎo)通特性，保持器件的溝道長度不變，只有增加?xùn)艠O覆蓋N阱4的長度，這樣勢(shì)必會(huì)帶來絕緣體電容的增加。階梯狀柵氧8通過增加覆蓋N阱4中P型摻雜區(qū)13上方的柵氧厚度，且由于P型摻雜區(qū)13的存在，其上方的柵氧厚度可以做到很厚，這樣就完全抑制了由于P型摻雜區(qū)13的引入所帶來的絕緣體電容的增大。
[0009](2)、附圖3、附圖4和附圖5分別為本發(fā)明器件與常規(guī)器件結(jié)構(gòu)的截止頻率、柵源寄生電容和柵漏寄生電容的對(duì)比圖，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明器件與常規(guī)器件相比，由于柵源寄生電容和柵漏寄生電容明顯減小了，因此器件的頻率特性得到了改善。
[0010](3)、本發(fā)明的好處在于P型摻雜區(qū)13的存在還在一定程度上減小了柵極電阻。由優(yōu)點(diǎn)(I)所述，引入P型摻雜區(qū)13之后，為了不改變器件的閾值電壓，只有保證器件的溝道長度不發(fā)生變化，因此只有增加?xùn)艠O覆蓋N阱4的長度，這樣器件的柵極面積就增大了，從而柵極電阻得到了減小。在射頻領(lǐng)域，柵極電阻的減小，可以提高器件的最高震蕩頻率和功率增益。
[0011](4)、本發(fā)明器件的好處在于提高了器件的頻率特性，減小了柵極電阻的基礎(chǔ)上，擊穿電壓基本保持不變。附圖6為本發(fā)明器件與常規(guī)器件的擊穿電壓對(duì)比圖，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明器件與常規(guī)器件相比，器件的擊穿電壓基本保持不變。
[0012](5)、本發(fā)明器件的好處在于提高了器件的頻率特性，減小了柵極電阻的基礎(chǔ)上，器件的開態(tài)導(dǎo)通特性基本保持不變。附圖7為本發(fā)明器件與常規(guī)器件的1-V特性對(duì)比圖，可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明器件與常規(guī)器件相比，器件的開態(tài)導(dǎo)通特性基本保持不變。
【附圖說明】
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