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      非埋層的雙深n型阱高壓隔離n型ldmos及制造方法

      文檔序號(hào):7158317閱讀:524來源:國知局
      專利名稱:非埋層的雙深n型阱高壓隔離n型ldmos及制造方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域,特別涉及一種非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDM0S。本發(fā)明還涉及所述非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS的制作方法。
      背景技術(shù)
      高壓隔離N型LDMOS器件由于設(shè)計(jì)靈活,而且比導(dǎo)通電阻(Rdson)低,響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn),大量地應(yīng)用在電源管理芯片設(shè)計(jì)中。隔離N型LDMOS器件與普通N型LDMOS器件相比,在其P型阱(P body)區(qū)域下會(huì)進(jìn)行深N型阱(De印N well, DNW)注入,如圖I所示,以作為隔離用途。所以,隔離N型LDMOS的源極(SoUrce,N+)和P型阱引出端(Bulk)所允許連接的電位可在O電位(ground)和漏極(Drain)所加載的電位(一般為Vdd,線路最高電位)之間浮動(dòng)。而普通N型LDMOS器件其源極(Source,N+)和P型阱引出端(Bulk)只 能允許接O電位(與P型襯底電位相一致)。因此,隔離N型LDMOS器件設(shè)計(jì)較為靈活,用途廣泛。但是,這種深N型阱(Deep N well, DNW)隔離P型阱(P body)區(qū)域的結(jié)構(gòu)給高壓隔離N型LDMOS器件的研發(fā)帶來很大的困難,如圖I所示,區(qū)域I是垂直方向上的PNP (Pbody-DNW-P型襯底)結(jié)構(gòu),區(qū)域2是高壓器件漏極擴(kuò)展區(qū)(drain drift)用以滿足器件耐壓需求,在考慮高壓器件漏極擴(kuò)展區(qū)(drain drift)滿足器件耐壓需求的同時(shí),還要保證垂直方向上的PNP (P body-DNW-P型襯底)的穿通問題。現(xiàn)有的工藝基本上是采用深推講(thermal drive-in)的工藝方法,使深N型講(Deep N well, DNW)在垂直方向上盡量深來確保PNP (P body-DNW-P型襯底)的穿通。但是,由于深N型阱(Deep N well, DNW)也涵蓋用于滿足器件耐壓需求的高壓器件漏極擴(kuò)展區(qū)(drain drift),所以,在確保垂直方向上的PNP(P body-DNW-P型襯底)的穿通問題的同時(shí),過深的N型阱會(huì)導(dǎo)致器件漏極擴(kuò)展區(qū)無法全耗盡(fully cbplete),器件的耐壓只能依靠延長該區(qū)域的橫向尺寸來滿足。而橫向尺寸的增加直接會(huì)導(dǎo)致比導(dǎo)通電阻(Rdson)大幅增加,器件性能變差,并且器件的耐壓要求越大,比導(dǎo)通電阻(Rdson)劣化越明顯,這是目前高壓隔離N型LDMOS器件的設(shè)計(jì)難點(diǎn)所在。針對(duì)這種情況,現(xiàn)有的專利技術(shù)大多采用N型埋層+外延的工藝方法來滿足器件在垂直方向上的PNP(P body-DNW-P型襯底)的穿通要求,同時(shí),采用Resurf (Reducedsurface field)的方法來進(jìn)行器件漏極擴(kuò)展區(qū)的設(shè)計(jì)以達(dá)到器件的耐壓與比導(dǎo)通電阻(Rdson)的優(yōu)化,從而提升器件性能。但是,這樣的方法又導(dǎo)致成本大幅增加。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDM0S,可以同時(shí)解決垂直方向上的PNP穿通問題和橫向漏極擴(kuò)展區(qū)的耐壓與比導(dǎo)通電阻的優(yōu)化問題;為此,本發(fā)明還提供一種所述非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS的制造方法。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDM0S,在P型硅襯底上具有第一深N阱,第一深N阱中具有P阱和多個(gè)隔離結(jié)構(gòu);第一深N阱之上為柵極,柵極一端位于P阱之上,另一端位于隔離結(jié)構(gòu)之上;第一深N阱中具有N型重?fù)诫s區(qū),N型重?fù)诫s區(qū)作為LDMOS器件的漏極,P阱中具有N型重?fù)诫s區(qū),N型重?fù)诫s區(qū)作為LDMOS器件的源極;P阱下方具有一個(gè)第二深N型阱,N型重?fù)诫s區(qū)下方具有一個(gè)第三深N型阱,所述第二、第三深N型阱的深度和注入濃度大于第一深N阱的深度和注入濃度。進(jìn)一步地,所述LDMOS的四周有隔離環(huán) 結(jié)構(gòu),所述隔離環(huán)結(jié)構(gòu)由P型摻雜區(qū)和P阱組成,隔離環(huán)結(jié)構(gòu)的底部與P型硅襯底相接觸。進(jìn)一步地,所述深N阱中具有保護(hù)環(huán),所述保護(hù)環(huán)為N型摻雜區(qū)。進(jìn)一步地,所述P阱中具有引出端,所述引出端為P型摻雜區(qū)。本發(fā)明還提供所述非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS的制造方法,包括如下步驟第I步,在P型硅襯底中通過離子注入形成第二、第三深N型阱,注入離子為磷,注入能量為1500KeV 2000KeV,注入劑量為6E12cnT2 lE13cnT2,并在1150°C 1200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5小時(shí) 10小時(shí)的深推井工藝;第2步,在P型硅襯底中通過離子注入形成第一深N阱,注入離子為磷,注入能量為IOOOKeV 1500KeV,注入劑量為6E12cnT2 lE13cnT2,并在1100°C 1150°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5小時(shí) 10小時(shí)的深推井工藝;第3步,在P型硅襯底中通過刻蝕形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu);第4步,在第一深N阱中形成P阱;同時(shí),在P型硅襯底中形成P阱;第5步,在硅片表面形成柵極;第6步,在第一深N阱中形成N型重?fù)诫s區(qū),所述N型重?fù)诫s區(qū)作為LDMOS器件的漏極,同時(shí)在第一深N阱中形成N型摻雜區(qū),所述N型摻雜區(qū)作為LDMOS器件的保護(hù)環(huán),同時(shí),在P阱中形成N型重?fù)诫s區(qū),所述N型重?fù)诫s區(qū)作為LDMOS器件的源極;第7步,在P阱中形成P型摻雜區(qū),所述P型摻雜區(qū)作為P阱的引出端;同時(shí)在P阱中形成P型摻雜區(qū)。本發(fā)明的有益效果在于I、本發(fā)明在保持原有深N阱的工藝結(jié)構(gòu)上,在器件的P阱區(qū)域及漏端區(qū)域下方分另Ij形成較濃的深N型講,并伴隨長時(shí)間深推井工藝,P阱區(qū)域下方的深N型阱用以確保隔離,并滿足垂直方向上的PNP的穿通要求,漏端區(qū)域下方的深N型阱用以改善漏端擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度分布,從而優(yōu)化比導(dǎo)通電阻;2、本發(fā)明原有的深N阱采用較淡的注入條件,并且伴隨短時(shí)間深推井工藝,形成淺的結(jié)深,利用P型硅襯底的作用從底部輔助使器件的漏端擴(kuò)展區(qū)全耗盡,從而在小的橫向尺寸下保證器件的耐壓,同時(shí)也優(yōu)化比導(dǎo)通電阻,使器件的性能得以提升;3、本發(fā)明使垂直方向上的PNP的穿通和橫向漏端擴(kuò)展區(qū)耐壓與比導(dǎo)通電阻的優(yōu)化分別控制,其工藝簡單靈活,容易實(shí)現(xiàn),并且相比埋層+外延的工藝方法,成本大幅下降。


      下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
      對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明圖I是現(xiàn)有的隔離N型LDMOS器件的結(jié)構(gòu)剖面圖;圖2是本發(fā)明實(shí)施例的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS器件的結(jié)構(gòu)剖面圖。
      具體實(shí)施例方式如圖2所示,本發(fā)明實(shí)施例的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS器件,包括在P型硅襯底10上具有第一深N阱11,第一深N阱11中具有P阱12和多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)13 ;第一深N阱11之上為柵極14,柵極14 一端位于P阱12之上,另一端位于隔離結(jié)構(gòu)13之上;第一深N阱11中具有N型重?fù)诫s區(qū)152,N型重?fù)诫s區(qū)152作為LDMOS器件的漏極,P阱12中具有N型重?fù)诫s區(qū)151,N型重?fù)诫s區(qū)151作為LDMOS器件的源極屮阱12下方具有一個(gè)第二深N型阱191,N型重?fù)诫s區(qū)152下方具有一個(gè)第二深N型阱191,所述第二深N型阱191、第二深N型阱191的深度和注入濃度大于第一深N阱11的深度和注入濃度。在上述結(jié)構(gòu)中,所述LDMOS的四周有隔離環(huán)結(jié)構(gòu),所述隔離環(huán)結(jié)構(gòu)由P型摻雜區(qū) 182和P阱17組成,隔離環(huán)結(jié)構(gòu)的底部與P型硅襯底10相接觸。所述深N阱11中具有保護(hù)環(huán),所述保護(hù)環(huán)為N型摻雜區(qū)16。所述P阱12中具有引出端,所述引出端為P型摻雜區(qū)181。上述的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS器件的制造方法,具體的實(shí)施步驟如下第I步,在P型硅襯底10中通過離子注入形成第二、第三深N型阱191、192,注入離子為磷,注入能量為1500KeV 2000KeV,注入劑量為6E12cnT2 lE13cnT2,并在1150°C 1200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5小時(shí) 10小時(shí)的深推井工藝;第2步,在P型硅襯底10中通過離子注入形成第一深N阱11,注入離子為磷,注入能量為IOOOKeV 1500KeV,注入劑量為6E12cnT2 lE13cnT2,并在1100°C 1150°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5小時(shí) 10小時(shí)的深推井工藝;第3步,在P型硅襯底10中通過刻蝕形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)13 ;第4步,在第一深N阱11中形成P阱12 ;同時(shí),在P型硅襯底10中形成P阱17 ;第5步,在硅片表面形成柵極14 ;第6步,在第一深N阱11中形成N型重?fù)诫s區(qū)152,所述N型重?fù)诫s區(qū)152作為LDMOS器件的漏極,同時(shí)在第一深N阱11中形成N型摻雜區(qū)16,所述N型摻雜區(qū)16作為LDMOS器件的保護(hù)環(huán),同時(shí),在P阱12中形成N型重?fù)诫s區(qū)151,所述N型重?fù)诫s區(qū)151作為LDMOS器件的源極;第7步,在P阱12中形成P型摻雜區(qū)181,所述P型摻雜區(qū)181作為P阱12的引出端;同時(shí)在P阱17中形成P型摻雜區(qū)182。本發(fā)明在保持原有深N阱的工藝結(jié)構(gòu)上,在器件的P阱區(qū)域及漏端區(qū)域下方分別形成較濃的深N型阱,并伴隨長時(shí)間深推井工藝,P阱區(qū)域下方的深N型阱用以確保隔離,并滿足垂直方向上的PNP的穿通要求,漏端區(qū)域下方的深N型阱用以改善漏端擴(kuò)展區(qū)的摻雜濃度分布,從而優(yōu)化比導(dǎo)通電阻。此外,本發(fā)明原有的深N阱采用較淡的注入條件,并且伴隨短時(shí)間深推井工藝,形成淺的結(jié)深,利用P型硅襯底的作用從底部輔助使器件的漏端擴(kuò)展區(qū)全耗盡,從而在小的橫向尺寸下保證器件的耐壓,同時(shí)也優(yōu)化比導(dǎo)通電阻,使器件的性能得以提升;最后,本發(fā)明使垂直方向上的PNP的穿通和橫向漏端擴(kuò)展區(qū)耐壓與比導(dǎo)通電阻的優(yōu)化分別控制,其工藝簡單靈活,容易實(shí)現(xiàn),并且相比埋層+外延的工藝方法,成本大幅下降。以上通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明,但這些并非構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下,本領(lǐng)域的技術(shù)人員可做出許多變形和改進(jìn),這些也應(yīng)視為本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
      權(quán)利要求
      1.一種非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS,其特征在于,所述N型LDMOS器件為在P型硅襯底(10)上具有第一深N阱(11),第一深N阱(11)中具有P阱(12)和多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)(13);第一深N阱(11)之上為柵極(14),柵極(14) 一端位于P阱(12)之上,另一端位于隔離結(jié)構(gòu)(13)之上;第一深N阱(11)中具有N型重?fù)诫s區(qū)(152),N型重?fù)诫s區(qū)(152)作為LDMOS器件的漏極,P阱(12)中具有N型重?fù)诫s區(qū)(151),N型重?fù)诫s區(qū)(151)作為LDMOS器件的源極;P阱(12)下方具有一個(gè)第二深N型阱(191),N型重?fù)诫s區(qū)(152)下方具有一個(gè)第三深N型阱(192),所述第二、第三深N型阱(191、192)的深度和注入濃度大于第一深N阱(11)的深度和注入濃度。
      2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDM0S,其特征在于所述LDMOS的四周有隔離環(huán)結(jié)構(gòu),所述隔離環(huán)結(jié)構(gòu)由P型摻雜區(qū)(182)和P阱(17)組成,隔離環(huán)結(jié)構(gòu)的底部與P型硅襯底(10)相接觸。
      3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDM0S,其特征在于所述深N阱(11)中具有保護(hù)環(huán),所述保護(hù)環(huán)為N型摻雜區(qū)(16)。
      4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDM0S,其特征在于所述P阱(12)中具有引出端,所述引出端為P型摻雜區(qū)(181)。
      5.如權(quán)利要求I所述的非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS的制造方法,其特征在于,包括如下步驟 第I步,在P型硅襯底(10)中通過離子注入形成第二、第三深N型阱(191、192),注入離子為磷,注入能量為1500KeV 2000KeV,注入劑量為6E12cnT2 lE13cnT2,并在1150°C 1200°C的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5小時(shí) 10小時(shí)的深推井工藝; 第2步,在P型硅襯底(10)中通過離子注入形成第一深N阱(11),注入離子為磷,注入能量為IOOOKeV 1500KeV,注入劑量為6E12cnT2 lE13cnT2,并在1100°C 1150°C溫度范圍內(nèi)進(jìn)行5小時(shí) 10小時(shí)的深推井工藝; 第3步,在P型硅襯底(10)中通過刻蝕形成多個(gè)隔離結(jié)構(gòu)(13); 第4步,在第一深N阱(11)中形成P阱(12);同時(shí),在P型硅襯底(10)中形成P阱(17); 第5步,在硅片表面形成柵極(14); 第6步,在第一深N阱(11)中形成N型重?fù)诫s區(qū)(152),所述N型重?fù)诫s區(qū)(152)作為LDMOS器件的漏極,同時(shí)在第一深N阱(11)中形成N型摻雜區(qū)(16),所述N型摻雜區(qū)(16)作為LDMOS器件的保護(hù)環(huán),同時(shí),在P阱(12)中形成N型重?fù)诫s區(qū)(151),所述N型重?fù)诫s區(qū)(151)作為LDMOS器件的源極; 第7步,在P阱(12)中形成P型摻雜區(qū)(181),所述P型摻雜區(qū)(181)作為P阱(12)的引出端;同時(shí)在P阱(17)中形成P型摻雜區(qū)(182)。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種非埋層的雙深N型阱高壓隔離N型LDMOS,P型硅襯底上具有第一深N阱,第一深N阱中具有P阱和多個(gè)隔離結(jié)構(gòu);第一深N阱上為柵極,柵極一端位于P阱上,另一端位于隔離結(jié)構(gòu)上;第一深N阱中具有N型重?fù)诫s區(qū),N型重?fù)诫s區(qū)為LDMOS器件的漏極,P阱中具有N型重?fù)诫s區(qū),N型重?fù)诫s區(qū)為LDMOS器件的源極;P阱下方具有一個(gè)第二深N型阱,N型重?fù)诫s區(qū)下方具有一個(gè)第三深N型阱,第二、第三深N型阱的深度和注入濃度大于第一深N阱的深度和注入濃度。本發(fā)明還公開一種N型LDMOS器件的制造方法。本發(fā)明使垂直方向上的PNP的穿通和橫向漏端擴(kuò)展區(qū)耐壓與比導(dǎo)通電阻的優(yōu)化分別控制,工藝簡單靈活,容易實(shí)現(xiàn),相比埋層+外延的工藝方法成本大幅下降。
      文檔編號(hào)H01L21/336GK102983161SQ20111025814
      公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月2日
      發(fā)明者劉劍, 段文婷, 孫堯, 陳瑜, 陳華倫 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司
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