专利名称：横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制造方法
横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体工业中的一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管 (LDM0SFET)器件，还涉及一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法。
背景技术：
横向双扩散金属氧化物半导体场效应管与普通MOS器件相比，在源漏端有一个轻 掺杂注入区，被称为漂移区。由于其通常用于功率电路，需要获得较大的输出功率，因此必 须能承受较高的电压。传统工艺通常采用低掺杂漂移区提高器件的耐压，但是较低的掺杂 浓度会导致器件的导通电阻较高，因此耐压和导通电阻是一对矛盾的参数。
发明内容鉴于此，有必要提供一种在不减小器件耐压的情况下，降低导通电阻的横向双扩 散金属氧化物半导体场效应管。一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括衬底，衬底内的阱，位于衬底 和阱表层交界处的场氧化层，位于阱内的体区、浓度梯度区、漂移区，位于体区内的源漏区 和体引出区，位于浓度梯度区内的掺杂区，位于漂移区上方的漂移区氧化层，覆盖在阱和漂 移区氧化层表面的栅；其特征在于，还包括夹在漂移区及漂移区氧化层之间的反型层。优选的，所述反型层位于漂移区内，并将漂移区表面完全覆盖。优选的，所述体区、漂移区、源漏区、体引出区、漂移区氧化层、栅、反型层均以掺杂 区为中心，形成两边对称的结构。优选的，所述漂移区将掺杂区夹在中间，所述反型层将掺杂区夹在中间。优选的，所述反型层是通过注入BF2形成的。优选的，所述BF2的注入能量是50 70KeV，注入剂量是5X IO12 IX 1013。还有必要提供一种在不减小器件耐压的情况下，降低导通电阻的上述横向双扩散 金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法。一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法，包括以下步骤(1) 在P型衬底上采用标准的阱注入工艺，形成P阱；(2)淀积并蚀刻掩蔽层；(3)热生长场氧 化层；(4)注入N-型杂质形成浓度梯度区；( 注入N型杂质形成漂移区；(6)在所述漂移 区内加注P型杂质，在漂移区表层形成P型反型层；(7)在所述反型层表面热生长漂移区氧 化层；(8)注入N+型杂质形成掺杂区；(9)去除所述掩蔽层并淀积多晶硅，蚀刻该多晶硅后 形成栅；(10)注入P型杂质形成体区；(11)在所述体区内注入N+型杂质形成源漏区；(12) 在所述体区内注入P+型杂质形成体引出区；(13)淀积隔离层，并对其进行热回流；(14)蚀 刻接触孔；(15)在所述接触孔内淀积金属；(16)蚀刻金属导线；(17)钝化。优选的，所述步骤(6)加注的P型杂质是BF2。优选的，所述BF2的注入能量是50 70KeV，注入剂量是5X IO12 IX 1013。横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制造方法对漂移区进行两次注入，在原有的漂移区注入的基础上加注一层反型层以实现埋层漂移区，使得载流子在流经漂移区 时不会被表面受损的晶格所散射而导致迁移率下降，同时避免漂移区氧化层下表面的氧化 层堆垛层错以及界面态复合载流子而使得载流子寿命降低，进而在保持原有耐压的情况 下，进一步增大了驱动电流，减小了导通电阻。
图1是横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的剖面结构示意图。
具体实施方式图1是横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的剖面结构示意图。包括衬底102， 衬底内的阱104，位于衬底102和阱104表层交界处的场氧化层106，位于阱104内的体区 108、浓度梯度区110、漂移区112，位于体区108内的源漏区114和体引出区116，位于浓度 梯度区110内的掺杂区118，位于漂移区112上方的漂移区氧化层120，覆盖在阱104和漂移 区氧化层120表面的栅122，以及夹在漂移区112及漂移区氧化层120之间的反型层124。 体区108、漂移区112、源漏区114、体引出区116、漂移区氧化层120、栅122、反型层IM均以 掺杂区118为中心，形成两边大致上对称的结构；对称的漂移区112及其内部的反型层IM 将掺杂区118夹在中间。横向双扩散金属氧化物半导体场效应管的实施方式以N型器件为例，衬底102、阱 104、体区108的成分均为P型硅，N-掺杂的浓度梯度区110包围着N+掺杂的掺杂区118， 形成浓度梯度，以提高击穿电压。漏源114为N+掺杂，体引出区116为P+掺杂。栅122成 分为多晶硅。本发明特别在漂移区112及漂移区氧化层120之间加注了 BF2，在漂移区112 内形成P型反型层124，并将漂移区112表面完全覆盖。这样可以使得载流子在流经漂移 区112时不会被表面受损的晶格所散射而导致迁移率下降，同时避免因氧化所导致的漂移 区氧化层120下表面的氧化层堆垛层错以及界面态复合载流子而使得载流子寿命降低，进 而达到增大驱动电流、减小导通电阻的目的。横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法的实施方式也以N型器 件为例，包括以下步骤(1)在P型衬底102上采用标准的阱注入工艺，形成P阱104。(2)淀积并蚀刻掩蔽层。(3)热生长场氧化层106。(4)注入N-型杂质形成浓度梯度区110。(5)注入N型杂质形成漂移区112。(6)在漂移区112内加注BF2,在其表层形成P型反型层124。BF2的注入能量是 50 70KeV,注入剂量是5 X IO12 1 X IO130(7)在反型层IM表面热生长漂移区氧化层120。(8)在氧化层120之间的区域注入N+型杂质形成掺杂区118。(9)去除掩蔽层并淀积多晶硅，蚀刻多晶硅形成栅122。(10)注入P型杂质形成体区108。(11)在体区108内注入N+杂质形成源漏区114。
(12)在体区108内注入P+杂质形成体引出区。(13)淀积隔离层，优选为磷硅玻璃(PSG)或者硼磷硅玻璃(BPSG)，并对其进行热 回流。(14)蚀刻接触孔。(15)在接触孔内淀积金属。(16)蚀刻金属导线。(17)钝化。在步骤(1)之后可以采用标准的浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation, STI) 工艺，定义出器件的有源区。横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制造方法对漂移区进行两次注入，在 原有的漂移区注入的基础上加注一层反型层以实现埋层漂移区，使得载流子在流经漂移区 时不会被表面受损的晶格所散射而导致迁移率下降，同时避免漂移区氧化层下表面的氧化 层堆垛层错以及界面态复合载流子而使得载流子寿命降低，进而在保持原有耐压的情况 下，进一步增大了驱动电流，减小了导通电阻，提高了器件的电性能。以上所述实施方式仅是以NMOS为例，也可以应用到PMOS中，本领域技术人员仅需 做简单变形即可实现。以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，包括衬底，衬底内的阱，位于衬底和 阱表层交界处的场氧化层，位于阱内的体区、浓度梯度区、漂移区，位于体区内的源漏区和 体引出区，位于浓度梯度区内的掺杂区，位于漂移区上方的漂移区氧化层，覆盖在阱和漂移 区氧化层表面的栅；其特征在于，还包括夹在漂移区及漂移区氧化层之间的反型层。
2.根据权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于所述 反型层位于漂移区内，并将漂移区表面完全覆盖。
3.根据权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于所述 体区、漂移区、源漏区、体引出区、漂移区氧化层、栅、反型层均以掺杂区为中心，形成两边对 称的结构。
4.根据权利要求3所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于所述 漂移区将掺杂区夹在中间，所述反型层将掺杂区夹在中间。
5.根据权利要求1所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于所述 反型层是通过注入BF2形成的。
6.根据权利要求5所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管，其特征在于所述 BF2的注入能量是50 70KeV，注入剂量是5 X IO12 1 X IO130
7.—种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法，包括以下步骤(1) 在P型衬底上采用标准的阱注入工艺，形成P阱；(2)淀积并蚀刻掩蔽层；(3)热生长场氧 化层；(4)注入N-型杂质形成浓度梯度区；( 注入N型杂质形成漂移区；(6)在所述漂移 区内加注P型杂质，在漂移区表层形成P型反型层；(7)在所述反型层表面热生长漂移区氧 化层；(8)注入N+型杂质形成掺杂区；(9)去除所述掩蔽层并淀积多晶硅，蚀刻该多晶硅后 形成栅；(10)注入P型杂质形成体区；(11)在所述体区内注入N+型杂质形成源漏区；(12) 在所述体区内注入P+型杂质形成体引出区；(13)淀积隔离层，并对其进行热回流；(14)蚀 刻接触孔；(15)在所述接触孔内淀积金属；(16)蚀刻金属导线；(17)钝化。
8.根据权利要求7所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法，其 特征在于所述步骤(6)加注的P型杂质是BF2。
9.根据权利要求8所述的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件的制造方法，其 特征在于所述BF2的注入能量是50 70KeV，注入剂量是5 X IO12 1 X IO130
全文摘要
本发明涉及半导体工业中的一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管器件，包括衬底，衬底内的阱，位于衬底和阱表层交界处的场氧化层，位于阱内的体区、浓度梯度区、漂移区，位于体区内的源漏区和体引出区，位于浓度梯度区内的掺杂区，位于漂移区上方的漂移区氧化层，覆盖在阱和漂移区氧化层表面的栅；其特征在于，还包括夹在漂移区及漂移区氧化层之间的反型层。本发明还涉及上述器件的制造方法。本发明在原有的漂移区注入的基础上加注一层反型层，使得载流子在流经漂移区时不会被表面受损的晶格所散射而导致迁移率下降，同时避免漂移区氧化层下表面的氧化层堆垛层错以及界面态复合载流子而使得载流子寿命降低，减小了导通电阻。
文档编号H01L21/265GK102088030SQ20091018861
公开日2011年6月8日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者何丽丽, 桂林春, 王乐 申请人:无锡华润上华半导体有限公司, 无锡华润上华科技有限公司