專利名稱：具有埋層的ldmos功率器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種具有埋層的L匿0S功率器件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的LDM0S器件結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖1所示，包括P型重摻雜襯底、P型重摻雜襯底上 的P型外延層以及P型外延層上的源極區(qū)和漏極區(qū)，其中源極區(qū)與P型中摻雜襯底導(dǎo)電連 接，源極區(qū)和漏極區(qū)之間設(shè)有溝道區(qū)，溝道區(qū)的上方設(shè)有柵。L匿0S器件在高頻率時的性能 主要受限于柵極到源極的電容Cgs和漏極到源極的電容Cds。 Cgs的大小主要由柵極長度和 柵極氧化層厚度來決定，這兩個參數(shù)同時也控制器件跨導(dǎo)參數(shù)gm。降低Cgs就要犧牲gm或 器件的可靠性(例如增加窄通道效應(yīng))，否則很難減小Cgs。 Cds決定于輕摻雜區(qū)(LDD區(qū)) 的大小，LDD區(qū)也決定了開啟電阻Rdson和擊穿電壓BVdss的大小。 一旦優(yōu)化了 LDD區(qū)來 實現(xiàn)最佳的Rdson和BVdss，要同時降低Cds也很難。
實用新型內(nèi)容本實用新型目的是提供一種具有埋層的U)M0S功率器件，在不用降低其它參數(shù)指 標的前提下，減小了柵極到源極的電容Cgs和漏極到源極的電容Cds，實現(xiàn)了射頻條件下器 件高增益和高效率的工作。 本實用新型的技術(shù)方案是一種具有埋層的L匿0S功率器件，包括第一導(dǎo)電類型 重摻雜襯底、第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底上的第一導(dǎo)電類型外延層、以及形成于第一導(dǎo)電類 型外延層上的源極區(qū)和漏極區(qū)，所述源極區(qū)與第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底導(dǎo)電連接，所述第 一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)設(shè)有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型隔離埋層，所述第二導(dǎo)電類 型隔離埋層將第一導(dǎo)電類型外延層分隔成相互完全隔離的靠近第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底 的緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層、和靠近源極區(qū)漏極區(qū)的活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層。其中 第一和第二導(dǎo)電類型是指P型或N型，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型為P型時，第二導(dǎo)電類型即為N型； 反之當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型為N型時，第二導(dǎo)電類型即為P型。 進一步的，所述第二導(dǎo)電類型隔離埋層包括橫向分布的第二導(dǎo)電類型埋層、和由 U)M0S功率器件半導(dǎo)體表面的氧化層縱向向下至少延伸至第二導(dǎo)電類型埋層的隔離部。這 樣活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層和源漏極區(qū)在第二導(dǎo)電類型埋層的上方和隔離部的內(nèi)側(cè)，緩 沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層則在第二導(dǎo)電類型埋層的下方和隔離部的外側(cè)。這樣在工作過程 中，活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層與第二導(dǎo)電類型埋層之間、緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層與 第二導(dǎo)電類型埋層之間造成了耗盡區(qū)，形成了新的外延層到埋層之間的電容，該電容與Cgs 和Cds串聯(lián)，降低了 Cgs和Cds，并提高了器件增益和效率。 當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型外延層較厚時，通過注入的方式很難形成第二導(dǎo)電類型埋層，此 時第二導(dǎo)電類型埋層的形成為首先在第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底上生長緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類 型外延層，再在緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層上通過生長的方式形成第二導(dǎo)電類型埋層，然 后在第二導(dǎo)電類型埋層上再生長電子活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層。此時，所述隔離部為由源極區(qū)表面延伸至第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底的氧化層深溝槽。 當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電類型外延層較薄時，第二導(dǎo)電類型埋層可以采用注入的方式加工在第 一導(dǎo)電類型外延層中。 進一步的，所述隔離部為由氧化層縱向延伸至第二導(dǎo)電類型埋層的第二導(dǎo)電類型 連接溝槽。 或者進一步的，所述隔離部由穿過源極區(qū)的淺溝槽隔離區(qū)和淺溝槽隔離區(qū)與第二 導(dǎo)電類型埋層之間的第二導(dǎo)電類型溝槽共同構(gòu)成。這里，淺溝槽隔離區(qū)將源極區(qū)內(nèi)外斷開， 隔離效果比上述的第二導(dǎo)電類型溝槽更好。 進一步的，L匿OS功率器件半導(dǎo)體表面的氧化層內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層，所述導(dǎo)電層分別與 源極區(qū)和第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底導(dǎo)電連接。該導(dǎo)電層優(yōu)選為導(dǎo)電性良好的金屬層。 進一步的，所述導(dǎo)電層到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底的導(dǎo)電連接為位于隔離部外側(cè) 的從導(dǎo)電層到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底的導(dǎo)電溝槽連接，或者為位于隔離部外側(cè)的從導(dǎo)電層 到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底底部的導(dǎo)電全過孔連接。在上述導(dǎo)電連接之一的同時，還可以在 第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底上方設(shè)置第一導(dǎo)電類型重摻雜連接溝道，來增強接地的導(dǎo)電性。 本實用新型優(yōu)點是 1.本實用新型第二導(dǎo)電類型埋層的設(shè)計，Cgs和Cds能降低至少20X，從而增益 改善至少ldB、效率提高至少2%。 2.本實用新型第一導(dǎo)電類型外延層提供了一個緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層，可以 防止由于U)MOS器件工作中熱效應(yīng)使得第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底向上擴散而造成的第二 導(dǎo)電類型埋層的過度補償。
[0015]圖1為現(xiàn)有技術(shù)LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型第一具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型第二具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型第三具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型第四具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本實用新型第五具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實用新型第六具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本實用新型第七具體實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。其中1第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底；2第一導(dǎo)電類型外延層；21緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類
型外延層；22活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層；3第二導(dǎo)電類型埋層；4隔離部；41第二導(dǎo)電類 型連接溝槽；42淺溝槽隔離區(qū)；43氧化層深溝槽；5氧化層；6導(dǎo)電層；7導(dǎo)電溝槽；8導(dǎo)電 全過孔；9第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)；10第一導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)；11第二導(dǎo)電類型重摻雜源 區(qū)；12源歐姆接觸區(qū)；13第二導(dǎo)電類型重摻雜漏區(qū)；14漏歐姆接觸區(qū)；15第二導(dǎo)電類型漂 移區(qū)；16場板；17柵；18第一導(dǎo)電類型重摻雜連接溝道。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述[0025] 實施例一 如圖2所示，一種具有埋層的L匿0S功率器件，包括第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1， 第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1上的第一導(dǎo)電類型外延層2，以及形成于第一導(dǎo)電類型外延層 2上的源極區(qū)、漏極區(qū)以及第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9，所述源極區(qū)包括第一導(dǎo)電類型重摻雜源 區(qū)10以及第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9和第一導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)10內(nèi)上方的第二導(dǎo)電類型重 摻雜源區(qū)ll，所述第一導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)IO和第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)ll表面還設(shè)有 一源歐姆接觸區(qū)12 ;所述漏極區(qū)包括第二導(dǎo)電類型重摻雜漏區(qū)13以及第二導(dǎo)電類型重摻 雜漏區(qū)13上的漏歐姆接觸區(qū)14，所述第二導(dǎo)電類型重摻雜漏區(qū)13與第一導(dǎo)電類型溝道區(qū) 9之間還間隔有第二導(dǎo)電類型漂移區(qū)15，第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9上方的氧化層5內(nèi)設(shè)有柵 17，氧化層5內(nèi)還可以設(shè)置接地的場板16。所述源極區(qū)與第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1的導(dǎo) 電連接接地。 所述第一導(dǎo)電類型外延層2內(nèi)設(shè)有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型隔離埋 層，所述第二導(dǎo)電類型隔離埋層將第一導(dǎo)電類型外延層2分隔成相互完全隔離的靠近第一 導(dǎo)電類型重摻雜襯底1的緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層21、和靠近源極區(qū)漏極區(qū)的活躍區(qū)第 一導(dǎo)電類型外延層22。本實施例中，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型。 所述第二導(dǎo)電類型隔離埋層包括橫向分布的第二導(dǎo)電類型埋層3、和由氧化層至 少延伸至第二導(dǎo)電類型埋層3的隔離部4。所述隔離部4為由氧化層5延伸至第一導(dǎo)電類 型重摻雜襯底1的氧化層深溝槽43。 L匿0S功率器件半導(dǎo)體表面的氧化層5內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層6，所述導(dǎo)電層6為金屬層， 所述導(dǎo)電層6分別與源極區(qū)的源歐姆接觸區(qū)12和第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1導(dǎo)電連接。本 實施例中，源歐姆接觸區(qū)12同時與第一導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)IO和第二導(dǎo)電類型重摻雜源 區(qū)11表面連接，所述導(dǎo)電層6也分別與源歐姆接觸區(qū)12位于第一導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)10 上方和第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11上方的部分連接。 所述導(dǎo)電層6到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1的導(dǎo)電連接為從導(dǎo)電層6到第一導(dǎo)電 類型重摻雜襯底1的導(dǎo)電溝槽7連接，或者為從導(dǎo)電層6到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1底 部的導(dǎo)電全過孔8連接(圖2至圖8中，將導(dǎo)電溝槽7和導(dǎo)電全過孔8同時畫出，但在實際 制造時，只需要選擇其一即可)。本實施例中所述第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底與第一導(dǎo)電類型 重摻雜源區(qū)10之間還設(shè)置有第一導(dǎo)電類型重摻雜連接溝道18。當(dāng)然，在本實施例中不設(shè)置 所述第一導(dǎo)電類型重摻雜連接溝道18也可以。 實施例二 如圖3所示，本實施例的基本結(jié)構(gòu)與實施例一相同，但是本實施例的源極區(qū)僅由 第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11構(gòu)成，第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9將第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11 包圍在其內(nèi)。源歐姆接觸區(qū)12僅設(shè)置在第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11的上方。 實施例一和實施例二中描述的為源漏擊穿電壓較大(大于60V)的LDMOS功率器 件，在第一導(dǎo)電類型襯底1上要生長一個較厚的第一導(dǎo)電類型外延層2，通過注入的方法比 較難以形成第二導(dǎo)電類型埋層，因此通過外延生長來形成第二導(dǎo)電類型埋層。其方法為首 先在第一導(dǎo)電類型襯底1上生長一個1 4um 10 1000hmcm緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層 21，然后再在緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層21上生長1 4um，0. 03 0. 30hmcm的第二導(dǎo)電 類型埋層3，在第二導(dǎo)電類型埋層3上面再長一層6 10um，20 1000hmcm的活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層22。
實施例三 如圖4所示，本實施例的基本結(jié)構(gòu)與實施例一相同，不同之處在于所述隔離部4 為由氧化層5表面向下延伸至第二導(dǎo)電類型埋層3的第二導(dǎo)電類型連接溝槽41。 所述第二導(dǎo)電類型連接溝槽41與第一導(dǎo)電類型源極區(qū)10之間設(shè)有一個淺溝槽， 該淺溝槽可以為起隔離作用的氧化層介質(zhì)，用來將第二導(dǎo)電類型連接溝槽41與第一導(dǎo)電 類型源極區(qū)10隔離，使得第二導(dǎo)電類型連接溝槽41與最接近的第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)之間 的距離b最小為4微米。此外第二導(dǎo)電類型連接溝槽41與導(dǎo)電溝槽7或?qū)щ娙^孔8之 間的最小距離a也至少為4微米。 本實施例中第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底1上沒有設(shè)置第一導(dǎo)電類型重摻雜連接溝 道18。當(dāng)然，本實施例中也可以設(shè)置第一導(dǎo)電類型重摻雜連接溝道18，但是所述第一導(dǎo)電 類型重摻雜連接溝道18與第二導(dǎo)電類型連接溝槽41之間的距離也要大于4微米。 實施例四 如圖5所示，本實施例的基本結(jié)構(gòu)與實施例三相同，不同之處在于本實施例的源 極區(qū)僅由第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11構(gòu)成，第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9將第二導(dǎo)電類型重摻雜 源區(qū)ll包圍在其內(nèi)。源歐姆接觸區(qū)12僅設(shè)置在第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11的上方。此 時第二導(dǎo)電類型連接溝槽41與第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9之間設(shè)置淺溝槽。
實施例五 如圖6所示，本實施例的基本結(jié)構(gòu)與實施例四相同，不同之處在于本實施例中第 一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9與第二導(dǎo)電類型連接溝槽41之間不是通過淺溝槽隔離，而是通過活躍 區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層22自然隔離的。
實施例六 如圖7所示，本實施例的基本結(jié)構(gòu)與具體實施例三相同，不同之處在于所述隔離 部4由穿過第一導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)10的淺溝槽隔離區(qū)42和淺溝槽隔離區(qū)42與第二導(dǎo) 電類型埋層3之間的第二導(dǎo)電類型溝槽41共同構(gòu)成。所述的淺溝槽隔離區(qū)42可以為起隔 離作用的氧化層介質(zhì)。其中淺溝槽隔離區(qū)42的橫向邊緣向外延伸，使得第二導(dǎo)電類型溝槽 41與最接近的第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的距離b最小為4微米。
實施例七 如圖8所示，本實施例的基本結(jié)構(gòu)與具體實施例六相同，不同之處在于本實施例 的源極區(qū)僅由第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11構(gòu)成，第一導(dǎo)電類型溝道區(qū)9將第二導(dǎo)電類型重 摻雜源區(qū)11包圍在其內(nèi)。源歐姆接觸區(qū)12僅設(shè)置在第二導(dǎo)電類型重摻雜源區(qū)11的上方。 實施例三至實施例七中所述為擊穿電壓小于60V的L匿0S功率器件，第一導(dǎo)電類 型外延層的厚度較薄，所以第二導(dǎo)電類型埋層可以通過粒子注入來實現(xiàn)。第二導(dǎo)電類型埋 層的厚度為1 4um，其是通過幾個MeV能量的lel3 lel4/cm2的砷注入來實現(xiàn)的。所述 第二導(dǎo)電類型連接溝槽41為以較低注入能量MeV注入并連接到第二導(dǎo)電類型埋層上，以隔 離第一導(dǎo)電類型外延層電子活躍區(qū)。 本實用新型在不用降低其它參數(shù)指標的前提下，減小了柵極到源極的電容Cgs和 漏極到源極的電容Cds，實現(xiàn)了射頻條件下器件高增益和高效率的工作。
權(quán)利要求一種具有埋層的LDMOS功率器件，包括第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)、第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)上的第一導(dǎo)電類型外延層(2)、以及形成于第一導(dǎo)電類型外延層(2)上的源極區(qū)和漏極區(qū)，所述源極區(qū)與第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)導(dǎo)電連接，其特征在于所述第一導(dǎo)電類型外延層(2)內(nèi)設(shè)有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型隔離埋層，所述第二導(dǎo)電類型隔離埋層將第一導(dǎo)電類型外延層(2)分隔成相互完全隔離的靠近第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)的緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層(21)、和靠近源極區(qū)漏極區(qū)的活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層(22)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有埋層的U)M0S功率器件，其特征在于所述第二導(dǎo)電類 型隔離埋層包括橫向分布的第二導(dǎo)電類型埋層(3)、和由L匿0S功率器件半導(dǎo)體表面的氧 化層(5)至少延伸至第二導(dǎo)電類型埋層(3)的隔離部(4)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有埋層的U)M0S功率器件，其特征在于所述隔離部(4)為 由氧化層(5)延伸至第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)的氧化層深溝槽(43)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有埋層的U)M0S功率器件，其特征在于所述隔離部(4)為 由氧化層(5)延伸至第二導(dǎo)電類型埋層(3)的第二導(dǎo)電類型連接溝槽(41)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有埋層的U)M0S功率器件，其特征在于所述隔離部(4)由 穿過源極區(qū)的淺溝槽隔離區(qū)(42)和淺溝槽隔離區(qū)(42)與第二導(dǎo)電類型埋層(3)之間的第 二導(dǎo)電類型溝槽(41)共同構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有埋層的L匿0S功率器件，其特征在于L匿0S功率器件半 導(dǎo)體表面的氧化層(5)內(nèi)設(shè)有導(dǎo)電層(6)，所述導(dǎo)電層(6)分別與源極區(qū)和第一導(dǎo)電類型重 摻雜襯底(1)導(dǎo)電連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有埋層的U)M0S功率器件，其特征在于所述導(dǎo)電層(6)到 第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)的導(dǎo)電連接為從導(dǎo)電層(6)到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1) 的導(dǎo)電溝槽(7)連接，或者為從導(dǎo)電層(6)到第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底(1)底部的導(dǎo)電全 過孔(8)連接。
專利摘要本實用新型公開了一種具有埋層的LDMOS功率器件，包括第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底、第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底上的第一導(dǎo)電類型外延層、以及形成于第一導(dǎo)電類型外延層上的源極區(qū)和漏極區(qū)，所述源極區(qū)與第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底導(dǎo)電連接，所述第一導(dǎo)電類型外延層內(nèi)設(shè)有與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型隔離埋層，所述第二導(dǎo)電類型隔離埋層將第一導(dǎo)電類型外延層分隔成相互完全隔離的靠近第一導(dǎo)電類型重摻雜襯底的緩沖區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層、和靠近源極區(qū)漏極區(qū)的活躍區(qū)第一導(dǎo)電類型外延層。本實用新型在不用降低其它參數(shù)指標的前提下，減小了柵極到源極的電容Cgs和漏極到源極的電容Cds，實現(xiàn)了射頻條件下器件高增益和高效率的工作。
文檔編號H01L23/522GK201540893SQ200920272270
公開日2010年8月4日 申請日期2009年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月19日
發(fā)明者陳強, 馬強 申請人:蘇州遠創(chuàng)達科技有限公司;遠創(chuàng)達科技(香港)有限公司;遠創(chuàng)達科技(開曼)有限公司