橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列步驟：在晶圓的襯底上生長氧化層；在晶圓表面涂覆光刻膠；使用第一光刻掩模版進(jìn)行光刻，顯影后露出第一注入窗口；通過第一注入窗口進(jìn)行離子注入，在襯底內(nèi)形成漂移區(qū)；去膠后再次于晶圓表面涂覆一層光刻膠；使用漂移區(qū)氧化層光刻掩模版進(jìn)行光刻；對氧化層進(jìn)行刻蝕，形成漂移區(qū)氧化層。本發(fā)明還涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。本發(fā)明先生長漂移區(qū)氧化層，再進(jìn)行漂移區(qū)注入。避免了熱生長漂移區(qū)氧化層引起的漂移區(qū)注入離子的橫擴(kuò)區(qū)域濃度淡、導(dǎo)通電阻較高的問題，直接將較高濃度的離子注入到該區(qū)域，有效地降低了導(dǎo)通電阻。
【專利說明】橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法，特別是涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，還涉及一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路的不斷發(fā)展，橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)器件被廣泛應(yīng)用于家電、汽車電子、醫(yī)療、軍用電子的開關(guān)設(shè)備中。盡可能高的擊穿電壓(BV)和盡可能低的導(dǎo)通電阻(Rdson)是這類LDMOS的目標(biāo)。
[0003]一種傳統(tǒng)的采用小場氧結(jié)構(gòu)(min1-LOCOS)的N溝道LDMOS制造方法包括如下步驟:
[0004]先用爐管長一層襯墊氧化層和一層襯墊氮化硅；再進(jìn)行光刻膠涂布，利用漂移區(qū)(ND)光刻掩模版進(jìn)行曝光，定義漂移區(qū)圖形；在光刻膠的保護(hù)下利用腐蝕工藝將漂移區(qū)的襯墊氮化硅去掉；然后進(jìn)行漂移區(qū)的離子注入，調(diào)整漂移區(qū)的濃度；再去除光刻膠后，利用襯墊氧化層和襯墊氮化硅作為掩蔽層，用爐管生長特定厚度的氧化層作為漂移區(qū)氧化層，然后將襯墊氮化硅和襯墊氧化層剝除。接著采用NG光刻版，在漂移區(qū)和漏極端進(jìn)行注入濃度調(diào)整，形成濃度過渡區(qū)域。
[0005]在漂移區(qū)氧化層的熱生長過程中，漂移區(qū)注入的雜質(zhì)離子會向外擴(kuò)散一定長度，如圖1中A區(qū)域所示。在這個(gè)區(qū)域N型雜質(zhì)濃度較低，當(dāng)器件導(dǎo)通時(shí)，該區(qū)域貢獻(xiàn)的電阻高，從而導(dǎo)致器件總的導(dǎo)通電阻偏高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于此，為了解決LDMOS器件導(dǎo)通電阻高的問題，有必要提供一種新的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法。
[0007]—種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列步驟:在晶圓的第一摻雜類型的襯底上生長氧化層；在所述晶圓表面涂覆光刻膠；使用第一光刻掩模版進(jìn)行光亥IJ，顯影后露出第一注入窗口 ；通過所述第一注入窗口進(jìn)行離子注入，在所述襯底內(nèi)形成漂移區(qū)；所述離子注入是注入第二摻雜類型的雜質(zhì)離子；去膠后再次于所述晶圓表面涂覆一層光刻膠；使用漂移區(qū)氧化層光刻掩模版進(jìn)行光刻；對所述氧化層進(jìn)行刻蝕，形成漂移區(qū)氧化層。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在晶圓的第一摻雜類型的襯底上生長氧化層的步驟之前還包括在所述襯底內(nèi)形成第一摻雜類型的阱區(qū)的步驟，所述漂移區(qū)形成于所述阱區(qū)內(nèi)。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述對氧化層進(jìn)行刻蝕、形成漂移區(qū)氧化層的步驟之后，還包括淀積多晶硅并對所述多晶硅進(jìn)行刻蝕以形成柵極的步驟，所述柵極的一部分覆蓋于所述漂移區(qū)氧化層上。
[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述離子注入的注入能量為110千電子伏?130千電子伏。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述通過第一注入窗口進(jìn)行離子注入、在所述襯底內(nèi)形成漂移區(qū)的步驟是在一次注入中形成漂移區(qū)和漏極，所述離子注入完成時(shí)，所述漂移區(qū)和漏極內(nèi)注入的摻雜離子濃度一致。
[0013]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述通過第一注入窗口進(jìn)行離子注入、在所述襯底內(nèi)形成漂移區(qū)的步驟之后，還包括使用漏極光刻掩模版進(jìn)行光刻并注入在所述襯底內(nèi)形成漏極的步驟。
[0014]還有必要提供一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。
[0015]一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，包括第一摻雜類型的襯底，設(shè)于所述襯底內(nèi)第一摻雜類型的阱區(qū)，設(shè)于所述阱區(qū)內(nèi)第一摻雜類型的體區(qū)、第二摻雜類型的源極、第二摻雜類型的漂移區(qū)及第二摻雜類型的漏極，設(shè)于所述阱區(qū)表面、所述體區(qū)和源極中間的場氧區(qū)，以及設(shè)于所述漂移區(qū)表面的漂移區(qū)氧化層，設(shè)于所述阱區(qū)上的柵極，所述柵極的一部分覆蓋于所述漂移區(qū)氧化層上，所述漂移區(qū)和漏極為一體結(jié)構(gòu)，所述漂移區(qū)和漏極的摻雜離子濃度相同。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。
[0017]上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件及其制造方法，先生長漂移區(qū)氧化層，再進(jìn)行漂移區(qū)注入。避免了熱生長漂移區(qū)氧化層引起的漂移區(qū)注入離子的橫擴(kuò)區(qū)域濃度淡、導(dǎo)通電阻較高的問題，直接將較高濃度的離子注入到該區(qū)域，有效地降低了導(dǎo)通電阻。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是一種傳統(tǒng)的N溝道LDMOS器件在制造過程中的剖面示意圖；
[0019]圖2是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖；
[0020]圖3是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件在制造過程中的剖面示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。
[0022]圖2是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖，包括下列步驟:
[0023]S210，在晶圓的襯底上生長氧化層。
[0024]在本實(shí)施例中，是采用爐管的方式在第一摻雜類型的襯底上生長所需厚度(因后續(xù)步驟中會被刻蝕作為漂移區(qū)氧化層，因此所需的厚度為漂移區(qū)氧化層的厚度)的氧化層。在其它實(shí)施例中，也可以采用其它方式生長該氧化層，例如化學(xué)氣相淀積(CVD)等。
[0025]本實(shí)施例是以制造N溝道LDMOS進(jìn)行說明，第一摻雜類型是P型，第二摻雜類型是N型，可以理解的，本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣可以將該橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法應(yīng)用于P溝道LDMOS上。
[0026]在其中一個(gè)實(shí)施例中，于步驟S210之前還包括在襯底內(nèi)形成第一摻雜類型的阱區(qū)的步驟。
[0027]S220，在晶圓表面涂覆光刻膠。
[0028]S230,使用第一光刻掩模版進(jìn)行光刻,顯影后露出第一注入窗口。
[0029]該第一光刻掩模版是將漂移區(qū)圖形和漏極(drain)圖形合并在一起后得到的光刻掩模版。通過該光刻掩模版進(jìn)行曝光并顯影，漂移區(qū)和漏極上方的光刻膠被顯影液溶解從而暴露出來，形成第一注入窗口。
[0030]S240，通過第一注入窗口進(jìn)行離子注入，在襯底內(nèi)形成漂移區(qū)和漏極。
[0031]注入第二摻雜類型的雜質(zhì)離子，該注入離子穿過步驟S210中形成的氧化層，于前述阱區(qū)內(nèi)形成漂移區(qū)和漏極，注入?yún)^(qū)域的范圍包括圖1中的A區(qū)域。由于是同時(shí)對漂移區(qū)和漏極進(jìn)行注入，因此漂移區(qū)和漏極內(nèi)N型雜質(zhì)離子的濃度一致。
[0032]在本實(shí)施例中，該離子注入步驟的注入能量為110千電子伏~130千電子伏。
[0033]在其它實(shí)施例中，也可以在步驟S240之后再進(jìn)行一次漏極的光刻和調(diào)整注入。
[0034]S250,去膠后再次于晶圓表面涂覆一層光刻膠。
[0035]將步驟S220中涂覆的光刻膠去除后，再次涂覆一層光刻膠。
[0036]S260,使用漂移區(qū)氧化層光刻掩模版進(jìn)行光刻。
[0037]曝光并顯影后，將步驟S210中形成的氧化層需要刻蝕掉的部分曝露出來。
[0038]S270，對氧化層進(jìn)行刻蝕，形成漂移區(qū)氧化層。
[0039]本發(fā)明還提供一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，其可以采用上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法進(jìn)行制造。圖3是一實(shí)施例中橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件在制造過程中的剖面示意圖，該實(shí)施例中的器件是N溝道LDM0S，包括P型襯底310，襯底310內(nèi)的P型阱區(qū)320，阱區(qū)320內(nèi)的P型體區(qū)330、N型源極340、N型漂移區(qū)352及N型漏極350，嵌入阱區(qū)320表面、位于體區(qū)330和源極340中間將它們隔開的場氧區(qū)(圖3中未標(biāo)示)，設(shè)于漂移區(qū)352表面的漂移區(qū)氧化層360，以及設(shè)于阱區(qū)320上的柵極370。阱區(qū)320邊界處的表面還設(shè)有娃的局部氧化區(qū)域(Local Oxidat1n of Silocon, L0C0S),柵極370的一部分覆蓋于漂移區(qū)氧化層360上。漂移區(qū)352和漏極350為一體結(jié)構(gòu)，由于其離子注入是在同一工序中進(jìn)行的，因此漂移區(qū)352和漏極350的摻雜離子濃度相同。
[0040]上述橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件及其制造方法，先生長漂移區(qū)氧化層360，再進(jìn)行漂移區(qū)注入。避免了熱生長漂移區(qū)氧化層352引起的漂移區(qū)注入離子的橫擴(kuò)(圖3中漂移區(qū)氧化層352左右兩端與漂移區(qū)氧化層352的其它部分濃度一致)，有效地降低了導(dǎo)通電阻(Rdson)。漂移區(qū)352和漏極350的濃度調(diào)整注入合并為一次注入，簡單而有效地降低了漏極電場，降低了工藝復(fù)雜度，縮短了生產(chǎn)周期；且相對于傳統(tǒng)技術(shù)節(jié)省一塊光刻掩模版，能夠降低生產(chǎn)成本。漂移區(qū)352的形成只需要一次爐管，與傳統(tǒng)技術(shù)min1-LOCOS結(jié)構(gòu)的3次爐管(襯墊氧化層——襯墊氮化硅——漂移區(qū)氧化層)相比，有效地降低了制作成本和生產(chǎn)周期。
[0041]下表示出了改進(jìn)前和改進(jìn)后N溝道LDMOS結(jié)構(gòu)的擊穿電壓(BV)和導(dǎo)通電阻(Rdson)的一個(gè)對比，可以看到改進(jìn)前后BV相當(dāng)，而Rdson可以降低約30%。
[0042]

【權(quán)利要求】
1.一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，包括下列步驟: 在晶圓的第一摻雜類型的襯底上生長氧化層； 在所述晶圓表面涂覆光刻膠； 使用第一光刻掩模版進(jìn)行光刻，顯影后露出第一注入窗口 ； 通過所述第一注入窗口進(jìn)行離子注入，在所述襯底內(nèi)形成漂移區(qū)；所述離子注入是注入第二摻雜類型的雜質(zhì)離子； 去膠后再次于所述晶圓表面涂覆一層光刻膠； 使用漂移區(qū)氧化層光刻掩模版進(jìn)行光刻； 對所述氧化層進(jìn)行刻蝕，形成漂移區(qū)氧化層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述在晶圓的第一摻雜類型的襯底上生長氧化層的步驟之前還包括在所述襯底內(nèi)形成第一摻雜類型的阱區(qū)的步驟，所述漂移區(qū)形成于所述阱區(qū)內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述對氧化層進(jìn)行刻蝕、形成漂移區(qū)氧化層的步驟之后，還包括淀積多晶硅并對所述多晶硅進(jìn)行刻蝕以形成柵極的步驟，所述柵極的一部分覆蓋于所述漂移區(qū)氧化層上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述離子注入的注入能量為110千電子伏?130千電子伏。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述通過第一注入窗口進(jìn)行離子注入、在所述襯底內(nèi)形成漂移區(qū)的步驟是在一次注入中形成漂移區(qū)和漏極，所述離子注入完成時(shí)，所述漂移區(qū)和漏極內(nèi)注入的摻雜離子濃度一致。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件的制造方法，其特征在于，所述通過第一注入窗口進(jìn)行離子注入、在所述襯底內(nèi)形成漂移區(qū)的步驟之后，還包括使用漏極光刻掩模版進(jìn)行光刻并注入在所述襯底內(nèi)形成漏極的步驟。
8.一種橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括第一摻雜類型的襯底，設(shè)于所述襯底內(nèi)第一摻雜類型的阱區(qū)，設(shè)于所述阱區(qū)內(nèi)第一摻雜類型的體區(qū)、第二摻雜類型的源極、第二摻雜類型的漂移區(qū)及第二摻雜類型的漏極，設(shè)于所述阱區(qū)表面、所述體區(qū)和源極中間的場氧區(qū)，以及設(shè)于所述漂移區(qū)表面的漂移區(qū)氧化層，設(shè)于所述阱區(qū)上的柵極，所述柵極的一部分覆蓋于所述漂移區(qū)氧化層上，所述漂移區(qū)和漏極為一體結(jié)構(gòu)，所述漂移區(qū)和漏極的摻雜離子濃度相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第一摻雜類型為P型，所述第二摻雜類型為N型。
【文檔編號】H01L29/78GK104167360SQ201310186628
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月16日
【發(fā)明者】章舒, 韓廣濤, 孫貴鵬 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司