[发明专利]LDNMOS结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造领域，尤其涉及一种LDNMOS(横向扩散N型金属氧化物半导体晶体管)结构及其制造方法。

背景技术

横向扩散N型金属氧化物半导体晶体管(Laterally Diffused N type Metal Oxide semiconductor，LDNMOS)在集成电路设计与制造中有着重要地位。例如高压横向扩散N型金属氧化物半导体晶体管(HV LDNMOS)便被广泛使用在薄膜晶体管液晶显示屏的驱动芯片中。

现有的LDNMOS结构如图1所示，LDNMOS包括P型单晶Si基底1以及在基底1上形成的栅氧化层2和多晶硅栅极3。在P型单晶Si基底中具有包括形成了源区5的P阱4，P阱4可通过诸如硼的任何P型元素的离子注入或扩散来形成，源区5通过诸如砷的任何N型元素的离子注入或扩散来形成。在P型单晶Si基底1中还具有包括形成了漏区7的N-漂移区6，N-漂移区6是通过类似砷元素轻度掺杂扩散形成的，漏区7是通过类似的砷注入形成的，N-漂移区6还包括在多晶硅栅极3与漏区7之间设置的STI8。多晶硅栅极3对应的设置在N-漂移区6和P阱4上方。

当预制的栅极电压施加在多晶硅栅极3上时，P阱4中存在的少数载流子(电子)被吸引向栅极3，因而形成沟道区，沟道区将源区5连接到N-漂移区6。当源漏电压施加与LDNMOS时，源区5中存在的电子通过沟道区和N-漂移区途径STI的下方区域到达漏区7，使得LDNMOS导通。

因此，LDNMOS的基本结构构成即是在普通MOS结构基础上拉开漏极区到沟道区的距离，一般的是通过在漏极区到沟道区之间设置STI(Shallow Trench Isolation，浅沟槽隔离)以增大漏极区到沟道区以及漏极到源极的击穿电压，以实现能够承载高压的目的

由于LDNMOS多用于高于50V的工作电压下，击穿(berakdown)是非常重要的特性，为了提高器件的击穿特性，一般采取的手段是将漏极和栅极区之间的STI宽度尺寸变大，以确保器件不被击穿，这也使得LDNMOS的尺寸变得难以缩小，一般现有LDNMOS的制程多在0.18μm以上。鉴于集成电路日趋小型化的趋势，制造小尺寸LDNMOS，尤其是制造出90nm及以下的LDNMOS是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种LDNMOS结构及其制造方法，在保证横向扩散金属氧化物半导体晶体管的击穿特性的同时，解决了横向扩散金属氧化物半导体晶体管小型化的问题。

本发明采用的技术手段如下：一种LDNMOS结构，包括P型单晶Si基底以及在P型基底上依次形成的栅氧化层及多晶硅栅极；所述P型基底包括P阱和N-漂移区，所述P阱中设置有源区，所述N-漂移区中设置有漏区；在所述N-漂移区中、漏区与多晶硅栅极之间设置有STI，其特征在于，所述N-漂移区的部分或全部由N-掺杂的SiC区构成。

进一步，所述N-掺杂的SiC区为圆弧型、梯形或矩形。

进一步，所述SiC中C原子的浓度为10％至20％。

本发明还提供了一种LDNMOS的制造方法，包括：

提供单晶Si基片；

掺杂单晶Si基片形成P型单晶Si基底；

在P型单晶Si基底上沉积一层氮化物；

在P型单晶Si基底上对应N-漂移区的位置刻蚀生成沟槽；

在所述沟槽中沉积SiC；

对所述P型单晶Si基片进行化学机械研磨去除多余SiC后，去除氮化物；

对所述SiC进行N-离子注入并扩散形成N-漂移区；

通过离子注入并扩散形成P阱；

在所述SiC中进行N+掺杂形成漏区；

在所述P阱中进行N+掺杂形成源区；

在所述N-漂移区形成STI；

在所述P型单晶Si基片上对应覆盖部分N-漂移区和部分P阱的位置形成栅氧化层和多晶硅栅极。

进一步，利用干法刻蚀生成所述沟槽，所述沟槽的形状为圆弧型、梯形或矩形。

进一步，沉积的所述SiC中C原子的浓度为10％至20％。

采用本发明的方法制作的LDNMOS，通过在N-漂移区刻蚀出沟槽，并外延生成SiC用以提高击穿电压，可使得N-漂移区的长度缩小，达到缩小LDNMOS尺寸，提高击穿电压的目的。

附图说明

图1为现有技术LDNMOS结构示意图；

图2为本发明LDNMOS结构示意图；

图3为本发明LDNMOS制造方法流程图。

具体实施方式