[发明专利]一种横向扩散半导体器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种横向扩散半导体器件及其制备方法。

背景技术

随着半导体行业的迅猛发展，PIC(Power Integrated Circuit，功率集成电路)不断在多个领域中使用，如电机控制、平板显示驱动控制、电脑外设的驱动控制等等，PIC电路中所使用的功率器件中，DMOS（Double Diffused MOSFET，双扩散金属氧化物半导体场效应管)具有工作电压高、工艺简单、易于同低压CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)电路在工艺上兼容等特点而受到广泛关注。

DMOS主要有两种类型垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管VDMOSFET(vertical double-diffused MOSFET，简称VDMOS)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应LDMOSFET(lateral double-diffused MOSFET，简称LDMOS)。LDMOS由于更容易与CMOS工艺兼容而在业内被广泛地采用。

横向扩散金属氧化物半导体晶体管（Lateral Diffusion Metal Oxide Semiconductor，LDMOS）在集成电路涉及以及制造中有着重要的地位，例如高压横向扩散金属氧化物半导体晶体管（HV LDMOS）便被广泛使用在薄膜晶体管液晶显示屏的驱动芯片中。一般而言，LDMOS晶体管在使用上需要具有较高的源漏击穿电压（Breakdown Voltage between Drain and Source，BVDS）与低的开启电阻，以提高元件的效能。

现有技术中所述LDMOS的结构如图1a所述，所述结构中包括半导体衬底101，位于所述半导体衬底101中的体区103和漂移区102，所述体区103和漂移区102之间相互隔离，所述LDMOS还包括栅极结构，所述栅极结构部分位于所述体区103上，部分位于所述漂移区102上，在所述漂移区102中，所述栅极结构的下方还形成有浅沟槽隔离结构，在所述体区103和漂移区102中，所述栅极结构的两侧还形成有源漏区，其中所述漏区位于所述浅沟槽隔离的外侧，远离所述栅极结构的一侧，随着对器件性能要求的提高，为了提高常规LDMOS的击穿电压，大都是延长STI的长度Fx，但是增加STI的长度Fx之后，开态电阻（Rdson）会迅速增加。常规LDMO的漂移区需要与栅极部分重叠，增大了寄生电容Cgd，限制了LDMOS的开关速度。

此外，现有技术中还有如图1b所示的结构，在所述LDMOS中也形成有体区103、漂移区102以及栅极结构，还有源漏，其中区别在于，在所述LDMOS中没有形成图1a中所述的浅沟槽隔离结构，而是在所述浅沟槽隔离结构的衬底的上方形成有SAB104，来隔开所述栅极结构和所述漏区，以降低开态电阻（Rdson），但是所述结构带来了新的问题，所述结构会使器件的击穿电压受到影响。

因此，现有技术中为了提高所述LDMOS器件的性能，对所述结构以及制备方法都进行了改进，但是仍然存在很多弊端，提高器件的击穿电压之后会使开态电阻（Rdson）和寄生电容Cgd迅速增加；降低开态电阻（Rdson），后又使器件的击穿电压受到影响，不能同时解决上述问题，所以需要对现有技术中的制备方法和结构进行改进。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明提供了一种横向扩散半导体器件的制备方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底中形成有横向隔离的体区和漂移区，所述半导体衬底上还形成有相互隔离的栅极结构和虚拟栅极结构，其中，所述栅极结构部分位于所述体区上，部分位于所述漂移区上，所述虚拟栅极结构位于所述漂移区上；

执行源漏注入步骤，以在所述栅极结构一侧的所述体区中形成源区，在所述虚拟栅极结构远离所述源区的一侧的所述漂移区中形成漏区；

在所述源区和所述漏区上方分别形成源区金属层和漏区金属层，以形成电连接，其中所述源区金属层向所述漏区延伸，以形成场板结构。

作为优选，形成所述栅极结构和所述虚拟栅极结构的方法为：

沉积栅极介电层，所述栅极介电层部分位于所述体区上，部分位于所述漂移区上；

在所述栅极介电层上形成栅极材料层并图案化，形成具有间隙的栅极和虚拟栅极；