[发明专利]超高压LDMOS器件的结构及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及超高压LDMOS器件。

背景技术

LDMOS(laterally diffused metal oxide semiconductor，横向双扩散金属氧化物半导体晶体管)是一种双扩散结构的功率器件。这项技术是在相同的源/漏区域注入两次，一次注入浓度较大的砷(As)，另一次注入浓度较小的硼(B)，注入之后再进行一个高温推进过程，由于硼扩散比砷快，所以在栅极边界下会沿着横向扩散更远，形成一个有浓度梯度的沟道(图1中的P阱)，沟道的长度由这两次横向扩散的距离之差决定。为了增加击穿电压，在源区和漏区之间要设计一个漂移区。LDMOS中的漂移区是该类器件设计的关键。漂移区的杂质浓度比较低，因此，当LDMOS接高压时，漂移区由于是高阻，能够承受更高的电压，从而提高了器件的击穿电压。

当前，先进的超高压N型LDMOS一般采用在N型深阱(DNW)里插入P型杂质，形成N型上、下双通道的方式来设计漏端的漂移区。上通道为器件导通状态电流通道(简称导电通道)。由于注入的P型埋层(P buried)中的B原子质量较小，很容易扩散到N型的通道中去，因此，导电通道的有效宽度较小，从而导致导电通道的电阻增大，漏电流降低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种超高压LDMOS器件的结构，它可以降低LDMOS器件的导通电阻。

为解决上述技术问题，本发明的超高压LDMOS器件的结构，包括源端、漏端、栅极沟道和高压漂移区，其中，高压漂移区有一深阱，深阱中注入有反型层，反型层的杂质类型与深阱的杂质类型相反，在该反型层的上方另外还有一个碳注入层。

本发明要解决的技术问题是提供上述结构的超高压LDMOS器件的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明的超高压LDMOS器件的制备方法，包括以下步骤：

1)在衬底上形成高压漂移区的深阱和源端的衬底阱；

2)通过光刻和离子注入工艺，在深阱中注入反型层；

3)通过光刻和离子注入工艺，在反型层上方形成碳注入层；

4)制作源极、漏极、栅极，完成LDMOS的制备。

所述步骤3)可以使用所述步骤2)的光刻掩膜板。

本发明通过在超高压LDMOS的上通道区增加一次碳注入，在不影响通道导电性能的同时，有效地抑制了反型层中的杂质在漏端漂移区的扩散，从而增加了上通道的宽度，降低了LDMOS器件的导通电阻。

附图说明

图1是传统的超高压N型LDMOS器件的断面结构示意图。

图2是本发明实施例的超高压N型LDMOS器件的断面结构示意图。

图3是本发明实施例的主要工艺方法示意图。其中，(a)是在进行P型埋层注入时的LDMOS的断面结构；(b)是P型埋层注入后的断面结构；(c)是在进行碳注入时的LDMOS的断面结构；(d)是碳注入后的断面结构；(e)是去光刻胶后的断面结构。

具体实施方式

为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现以超高压N型LDMOS器件为例，结合图示的实施方式，对本发明的技术方案详述如下：

本实施例的超高压LDMOS器件的断面结构如图2所示。与传统结构相比，本实施例的LDMOS在P型埋层的上方，即上通道区，增加了一个碳注入层。这种新型结构的LDMOS的制备工艺如下：

步骤1，在P型衬底上形成漏端高压漂移区的N型深阱(DNW)。

DNW的离子注入的面密度为1E11～1E13/cm²，注入能量为20～300KeV。杂质注入后，在1200℃下，通氮气，推阱400～500分钟，

步骤2，在P型衬底上形成P阱，P阱的离子注入的面密度为1E11～1E13/cm²，注入能量为20～200KeV。

步骤3，通过光刻工艺，在高压漂移区的N型深阱中开出P型杂质注入区域。

步骤4，通过离子注入工艺，向P型杂质注入区域注入P型杂质硼(B)，形成P型埋层，如图3(a)、(b)所示。离子注入的面密度为1E11～1E13/cm²，注入能量为800～1400KeV。

步骤5，使用与P型埋层相同的掩膜板，通过光刻工艺，在P型埋层上方开出要进行碳注入的区域。