专利名称：射频侧向扩散金属氧化物半导体器件及制备方法
技术领域：
本发明涉及一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件及制备方法。
背景技术：
射频侧向扩散金属氧化物半导体器件是应用范围较广的射频功率器件，而射频功率器件又是基站等现代通信设备中不可或缺的组成部分，主要是因为其出色的高压性能、 增益和线性。性能良好的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件不但应用在基站中，而且还应用在雷达和广播设备中。相比于基站设备，广播设备中要求更高的电压和更低负载电阻。现有射频侧向扩散金属氧化物半导体器件中，采用金属将高掺杂低阻区(SINK 区)和源区连接起来，这一结构会造成源区和漏区的接触电阻较大，而且，这一结构同时增加了栅源电容，降低了器件的性能。
发明内容
为了克服上述的缺陷，本发明提供一种降低源区和漏区接触电阻的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件及制备方法。为达到上述目的，本发明是通过以下措施实现的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件，包括半导体衬底，设置在所述衬底上的外延层，设置在所述外延层上的漏区、侧向扩散区和沟道区，设置在所述沟道区内的源区；所述沟道区和所述源区通过高掺杂低阻区与所述衬底相连；所述沟道区上由下至上依次设有栅介质层和栅电极，所述栅电极和所述侧向扩散区上由下至上依次设有介质层和法拉第屏蔽结构层，所述源区和所述高掺杂低阻区上设有硅化物层。特别是，所述漏区上设有硅化物层，所述硅化物层由法拉第屏蔽结构金属与硅材料经过退火反应形成。特别是，在沿所述栅电极至所述漏区的方向上所述法拉第屏蔽结构层与所述侧向扩散区上表面的距离增加。特别是，所述法拉第屏蔽结构层包括2层或3层，在位于所述侧向扩散区上方的区域内所述法拉第屏蔽结构层相互连接。一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法，包括以下步骤制备第一导电型材质的半导体衬底；在所述衬底上制备第一导电型材质的外延层；在所述外延层上制备依次连接的漏区、侧向扩散区和沟道区；在所述沟道区上制备源区；制备连接所述衬底、所述沟道区和所述源区的高掺杂低阻区；在所述沟道区上制备栅介质层，在所述栅介质层上制备栅电极；在所述高掺杂低阻区、源区、栅电极、侧向扩散区和漏区上淀积孔介质层；在高掺杂低阻区、部分源区和/或部分漏区处光刻、刻蚀出孔；
3
器件表面整体淀积一层导电金属层，光刻并刻蚀，保留孔中的金属层和法拉第屏蔽结构层；退火，孔中金属与半导体形成金属硅化物。特别是，在所述法拉第屏蔽结构层上再制备一层或两层法拉第屏蔽结构层。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件采用金属硅化物层连接源区和高掺杂低阻区(SINK区)的结构，与现有技术相比降低了源区和/或漏区电阻，而且此部分不需要再经过其他金属连接，降低了器件的栅源电容。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法在淀积法拉第屏蔽结构层的同时淀积了连接源区和SINK区的金属层和/或漏区金属层，经退火后金属层生成金属硅化物，提高了性能，简化了工艺。
图1为现有射频侧向扩散金属氧化物半导体器件结构示意图。
图2为源区与SINK区之间设有硅化物的优选实施例结构示意图。
图3为源区与SINK区之间及漏区上设有硅化物的优选实施例结构示意图
图4为形成栅电极后射频侧向扩散金属氧化物半导体器件结构示意图。
图5为生长孔介质层后结构示意图。
图6为光刻、刻蚀孔后结构示意图。
图7为淀积法拉第屏蔽结构金属层后结构示意图。
图8为法拉第屏蔽结构金属层刻蚀后结构示意图。
图9为形成源区、漏区硅化物后的结构示意图。
图10为双层淀积法拉第屏蔽结构金属层后结构示意图。
图11为三层淀积法拉第屏蔽结构金属层后结构示意图。
图12为相连式三层淀积法拉第屏蔽结构金属层后结构示意图。
具体实施例方式下面结合说明书附图和实施例对本发明做详细描述。如图1所示，现有射频侧向扩散金属氧化物半导体器件的基本结构是在衬底1上生长外延层2，在外延层2上制备依次连接的漏区3、侧向扩散区4和沟道区5，在沟道区5 上制备源区6，制备高掺杂低阻区(SINK区)7连接源区6、沟道区5和衬底1。在沟道区5 上淀积栅介质层8，在栅介质层8上制备栅电极9 ；在部分栅电极9和部分侧向扩散区4上制备法拉第屏蔽结构。用金属电极20将源区6和SINK区7连接。在此器件结构中，采用金属电极20的连接方式造成源区和漏区的接触电阻较大，而且，这一结构同时增加了栅源电容，降低了器件的性能。如图2所示，本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件包括半导体衬底1，设置在衬底上的外延层2，设置在外延层上的漏区3、侧向扩散区4和沟道区5，设置在沟道区 5内的源区6 ；沟道区5和源区6通过SINK区7与衬底1相连；沟道区5上由下至上依次设有栅介质层8和栅电极9，栅电极9和侧向扩散区4上由下至上依次设有孔介质层11和法拉第屏蔽结构层10。源区6和SINK区7上连接有硅化物层30，此硅化物层30代替现有结构中的金属电极实现源区6和SINK区7的连接。如图3所示，本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件还可以在漏区3上形成硅化物层。在沿栅电极至漏区的方向上法拉第屏蔽结构层与侧向扩散区上表面的距离增加。 如图10至图12所示，其实现距离增加的具体方式包括法拉第屏蔽结构层由2层或3层组成，或在位于侧向扩散区上方的区域内法拉第屏蔽结构层相互连接。不局限于上述三种结构，其他可以形成沿栅电极至漏区的方向上法拉第屏蔽结构层与侧向扩散区上表面的距离增加的结构亦可。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件采用金属硅化物层连接源区和SINK 区的结构，与现有技术相比降低了源区和/或漏区电阻，而且此部分不需要再经过其他金属连接，降低了器件的栅源电容。一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法，优选实施例是使用硅为材质制备器件。包括以下步骤如图4所示，制备半导体衬底41，优选实施例中使用P+衬底。在衬底上制备外延层，优选实施例中选用P-外延层42。在外延层上制备依次连接的漏N+区43、侧向扩散区 44和沟道区45。在沟道区45上制备源N+区46，再制备连接衬底41、沟道区45和源N+区 46的SINK区47。在沟道区45上制备栅介质层48，在栅介质层48上制备栅电极49。如图5所示，在SINK区47、源N+区46、栅电极49、侧向扩散区44和漏N+区43上淀积孔介质层11 ；如图6所示，在SINK区47、部分源N+区46和/或部分漏N+区43处光刻、刻蚀出孔31 ；如图7和图8所示，器件表面整体淀积一层导电金属层32，光刻并刻蚀，保留孔中的金属层和法拉第屏蔽结构层10 ；如图9所示，经过退火后孔31中的金属与硅形成金属硅化物。如图10 图12所示，在法拉第屏蔽结构层上再制备一层或两层法拉第屏蔽结构层。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法在淀积法拉第屏蔽结构层的同时淀积了连接源区和SINK区的金属层和/或漏区金属层，经退火后金属层生成金属硅化物，提高了性能，简化了工艺。以上，仅为本发明的较佳实施例，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。
权利要求
1.一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件，包括半导体衬底，设置在所述衬底上的外延层，设置在所述外延层上的漏区、侧向扩散区和沟道区，设置在所述沟道区内的源区；所述沟道区和所述源区通过高掺杂低阻区与所述衬底相连；所述沟道区上由下至上依次设有栅介质层和栅电极，所述栅电极和所述侧向扩散区上由下至上依次设有介质层和法拉第屏蔽结构层，其特征在于，所述源区和所述高掺杂低阻区上设有硅化物层。
2.根据权利要求1所述的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于所述漏区上设有硅化物层，所述硅化物层由法拉第屏蔽结构金属与硅材料经过退火反应形成。
3.根据权利要求1所述的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于在沿所述栅电极至所述漏区的方向上所述法拉第屏蔽结构层与所述侧向扩散区上表面的距离增加。
4.根据权利要求1所述的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于所述法拉第屏蔽结构层包括2层或3层，在位于所述侧向扩散区上方的区域内所述法拉第屏蔽结构层相互连接。
5.一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法，其特征在于，包括以下步骤 制备第一导电型材质的半导体衬底；在所述衬底上制备第一导电型材质的外延层；在所述外延层上制备依次连接的漏区、侧向扩散区和沟道区；在所述沟道区上制备源区；制备连接所述衬底、所述沟道区和所述源区的高掺杂低阻区； 在所述沟道区上制备栅介质层，在所述栅介质层上制备栅电极； 在所述高掺杂低阻区、源区、栅电极、侧向扩散区和漏区上淀积孔介质层； 在高掺杂低阻区、部分源区和/或部分漏区处光刻、刻蚀出孔； 器件表面整体淀积一层导电金属层，光刻并刻蚀，保留孔中的金属层和法拉第屏蔽结构层；退火，孔中金属与半导体形成金属硅化物。
6.根据权利要求5所述的射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法，其特征在于，在所述法拉第屏蔽结构层上再制备一层或两层法拉第屏蔽结构层。
全文摘要
本发明公开一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件及制备方法，为解决现有结构中源区和漏区接触电阻较大的缺陷而设计。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件在源区和高掺杂低阻区之间或在漏区上设有硅化物层。在沿栅电极至漏区的方向上包括2层或3层的法拉第屏蔽结构层与侧向扩散区上表面的距离增加。一种射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法，淀积法拉第屏蔽结构层的同时淀积了连接源区和高掺杂低阻区的金属层和/或漏区金属层，退火后形成金属硅化物。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件降低了源区和/或漏区电阻，降低了器件的栅源电容。本发明射频侧向扩散金属氧化物半导体器件制备方法提高了性能，简化了工艺。
文档编号H01L29/08GK102280482SQ201110220539
公开日2011年12月14日 申请日期2011年8月2日 优先权日2011年8月2日
发明者付军, 吴正立, 崔杰, 张伟, 王玉东, 许平, 赵悦 申请人:清华大学