[发明专利]垂直栅极射频横向扩散金氧半场效晶体管(LDMOS)装置

说明书

相关申请案的交叉引用

本申请案主张于2011年8月11日申请的第61/522,429号美国临时申请案的优先权，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，且更具体来说涉及一种横向扩散金氧半场效晶体管（LDMOS）装置。

背景技术

使用电压调整器（诸如DC至DC转换器）为电子系统提供稳定电压源。低功率装置（诸如笔记本电脑及移动电话）中的电池管理尤其需要高效DC至DC转换器。已知切换电压调整器（或简称为“切换调整器）为高效DC至DC转换器。切换调整器通过将输入DC电压转换为高频电压且过滤高频输入电压以产生输出DC电压来产生输出电压。具体来说，切换调整器包括开关，所述开关用于交替地将输入DC电压源（诸如，电池）耦接至负载（诸如，集成电路）及将输入DC电压源与负载断开耦接。输出滤波器耦接于输入电压源与负载之间以过滤开关的输出，且因此提供输出DC电压，所述输出滤波器通常包括感应器及电容器。控制器（诸如脉宽调制器或脉频调制器）控制开关以保持基本上恒定的输出DC电压。

横向扩散金氧半场效（LDMOS）晶体管由于横向扩散金氧半场效晶体管的低特定导通电阻及高漏源击穿电压而用于切换调节器中。通过在栅极与漏极之间具有足够长的漂移区来实现这些装置中的高击穿电压。另一方面，长漂移区增加栅极与漏极之间的电阻，藉此降低漏极电流。长漂移区也导致单元间距增加。

发明内容

大体来说，在一个方面中，本发明描述一种晶体管，所述晶体管包括植入至基板的表面中的n型井区及n型井区中的沟槽。沟槽具有第一侧及相对的第二侧，且所述沟槽自表面延伸至第一深度。沟槽包括在沟槽中的导电材料栅极及电介质材料，所述电介质材料填充未被导电材料填充的沟槽的体积。晶体管也包括第一区中的p型材料，所述第一区在n型井区中自第二深度延伸至第三深度，其中第二深度及第三深度中的每一深度大于第一深度。晶体管进一步包括源极区及漏极区。源极区处于沟槽的第一侧上，且所述源极区包括p型主体区、n+区及p+区，所述p型主体区自表面延伸至第一区，所述n+区及所述p+区植入于p型主体区中。漏极区处于沟槽的第二侧上，且所述漏极区包括n+区。

在另一方面中，一种制造晶体管的方法包括以下步骤：将n型井区植入至基板的表面中，及形成沟槽于n型井中。沟槽的长度在n型井区中自n型井区的表面延伸至第一深度，且沟槽的宽度自n型井的表面上的第一侧延伸至n型井上的表面上的第二侧。所述方法也包括：将p型材料植入于第一区中，所述第一区在n型井中自第二深度延伸至第三深度，其中p型材料经植入以第一深度穿过沟槽的底部且第二深度及第三深度中的每一深度大于第一深度。所述方法进一步包括：将n型材料植入于n型井中的第二区中，以使得第二区自沟槽的底部延伸至第一区。n型材料经植入以第一深度穿过沟槽的底部。所述方法也包括以下步骤：形成导电材料非对称栅极于沟槽中，以使得非对称栅极距沟槽的第一侧的距离小于非对称栅极距沟槽的第二侧的距离，及通过氧化物填充沟槽未被非对称栅极覆盖的体积。所述方法也包括：将p型主体区植入至晶体管的源极区中，以使得p型主体区自n型井的表面延伸至第一区。源极区处于沟槽的第一侧处。所述方法包括以下步骤：将n+区及p+区植入至晶体管的源极区中的p型主体区中，及将n+区植入至晶体管的漏极区中，其中漏极区处于沟槽的第二侧处。

在另一方面中，本发明描述一种制造横向扩散金氧半场效（LDMOS）晶体管中的垂直栅极区的方法。所述方法包括以下步骤：沉积第一遮蔽层于n型井区上，所述n型井区植入于基板上，图案化第一遮蔽层以界定区域，及沉积第二遮蔽层于区域上方。所述方法也包括以下步骤：蚀刻穿过区域的第一部分中的第二遮蔽层以曝露n型井区，及蚀刻曝露n型井区以形成第一沟槽，以使得第一沟槽在n型井区中自n型井区的表面延伸至第一深度。所述方法进一步包括以下步骤：用氧化物填充第一沟槽，及蚀刻穿过区域的第二部分中的第二遮蔽层以曝露n型井区。所述方法进一步包括：形成第二沟槽于n型井区中，以使得第二沟槽邻接第一沟槽且在n型井区中自n型井区的表面延伸至第二深度，第二深度小于第一深度。所述方法也包括：通过用导电材料填充第二沟槽来形成LDMOS晶体管的非对称垂直栅极。