[发明专利]P型LDMOS表面沟道器件提高面内均匀性的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路领域，特别属于一种P型LDMOS表面沟道器件提高面内均匀性的制造方法。

背景技术

对电池供电的手提式电子产品的电子元器件，较小的体积和较低的漏电是必须的性能要求，除此之外还需要有快的开关速度。P型LDMOS（Laterally Diffused Metal Oxide Semiconductor，即横向扩散金属氧化物半导体）由多个栅极形成阵列以得到大于10A的输出电流，被广泛用于手提式电子产品的电源管理电路中。大的阵列意味着栅极总宽度很大，如何达到好的均匀性以保持低漏电是很大的问题。同时为了得到高的开关速度，阈值电压要较低，但较低的阈值电压会引起较高的漏电流。相比埋沟，表面沟道器件可折中低阈值电压和低漏电。目前，P型LDMOS表面沟道器件，如图1所示，包括N型衬底1’、N型外延区2’、N型沟道5’、第一轻掺杂漏扩散漂移区6’、第二轻掺杂漏扩散漂移区7’、N型重掺杂的多晶硅电连接下沉通道3’、栅氧化层9’、栅极多晶硅4’、钨硅叠层8’、漏极10’、源极11’、多晶硅侧墙13’，其生产工艺大致如下：在重掺杂的N型衬底1’上生长N型外延区2’，在N型外延区2’中进行多晶硅下沉深槽刻蚀，填充N型重掺杂多晶硅，回刻多晶硅至和硅表面齐平，形成N型重掺杂的多晶硅电连接下沉通道3’；进行第一次P型离子注入形成第一轻掺杂漏扩散漂移区6’；生长栅氧化层9’，在栅氧化层9’上淀积P型掺杂的多晶硅和钨硅叠层8’，光刻和干刻形成由栅极多晶硅4’和钨硅叠层8’组成的栅极；进行N型沟道离子注入，为避免栅极多晶硅4’中的P型杂质（通常为硼）穿透栅氧化层9’及分离到钨硅叠层8’中，用快速热退火激活沟道离子形成N型沟道5’，这样沟道长度必然较短并有较大变化，当然也可以采用长时间高温推进工艺以避免短沟道效应，但高温推进过程会使得下沉深槽中重掺杂多晶硅的杂质向沟道扩散，同时栅极中的硼容易穿透栅氧化层9’进入沟道5’，而且采用多晶硅栅极4’加钨硅叠层8’的栅极，由于钨硅对硼的固溶度高于多晶硅，硼会扩散到钨硅叠层8’中，造成多晶硅栅极中有较少硼而引起器件容易耗尽，这都会造成器件的阈值电压和其它关键指标不稳定；进行P型离子注入形成第二轻掺杂漏扩散漂移区7’，淀积侧墙介质并刻蚀形成多晶硅侧墙13’，然后光刻和离子注入形成源漏区，并快速热退火激活整个器件，最后形成金属硅化物12’、接触孔和金属连接等工艺形成器件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种P型LDMOS表面沟道器件提高面内均匀性的制造方法，可以避免器件耗尽、穿透或漏电，提高器件的均匀性和稳定性。

为解决上述技术问题，本发明的P型LDMOS表面沟道器件提高面内均匀性的制造方法，包括以下步骤：

步骤1，在N型衬底上生长N型外延区，N型外延区上方生长栅氧化层，栅氧化层上方淀积一层非掺杂的多晶硅；

步骤2，光刻和干刻非掺杂的多晶硅形成多晶硅栅极，利用光刻胶遮挡后续形成漏区的区域以及靠近该区域的部分多晶硅栅极并进行N型离子注入，离子注入能量未穿透多晶硅栅极；

步骤3，去除光刻胶并进行第一次P型离子注入，进行高温推进形成N型沟道和第一轻掺杂漏扩散漂移区；

步骤4，进行第二次P型离子注入，形成第二轻掺杂漏扩散漂移区；

步骤5，淀积一层氧化硅，通过光刻和干刻打开N型沟道远离多晶硅栅极一侧的氧化硅，在打开区域刻蚀N型外延区形成深沟槽，所述深沟槽的底部位于N型衬底中；

步骤6，在深沟槽内和氧化硅上淀积N型重掺杂多晶硅，所述N型重掺杂多晶硅填充满深沟槽形成多晶硅电连接下沉通道；

步骤7，回刻N型重掺杂多晶硅并停止在氧化硅上；

步骤8，淀积一层有机介质，回刻有机介质和氧化硅，去除多晶硅栅极顶部的有机介质和氧化硅，并在多晶硅栅极侧面形成氧化硅侧墙，其余区域保留部分有机介质和全部氧化硅；

步骤9，对多晶硅栅极进行P型离子注入，注入能量未穿透剩余的部分有机介质和氧化硅；

步骤10，去除有机介质，光刻定义源漏区，湿法去除部分氧化硅，进行源漏区离子注入并快速退火，在氧化硅去除部分下方形成源极和漏极；

步骤11，打开源漏区需要金属硅化的区域，进行金属硅化工艺，在多晶硅栅极和源极、漏极上形成金属硅化物。