专利名称：Ldmos器件的源区及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种LDMOSdaterally diffused M0S，横向扩散MOS晶体管)器件。
背景技术：
请参阅图1，这是现有的LDMOS的剖面示意图。在ρ型衬底10上具有η型埋层11， 再往上则是η阱12。η阱12的深度通常大于2 μ m,也称为深η阱。η阱12中有多个隔离 区13，这些隔离区13将η阱12中的η阱171和ρ阱172相互隔离。η阱171中具有η型 重掺杂区181，作为LDMOS器件的漏极。ρ阱172中具有η型重掺杂区182和ρ型重掺杂区 183，两者相连作为LDMOS器件的源极。ρ阱172即为LDMOS器件的源区。η阱12之上具有 栅氧化层14，再往上为栅极15，作为LDMOS器件的栅极。栅氧化层14和栅极15两侧具有 侧墙16。栅极15的下方包括隔离区13、η阱12和ρ阱172三个部分。上述LDMOS的漂移区由η阱12和η阱171共同组成。但是η阱171的结构可以省 略，此时漂移区则只由η阱12所组成。增加η阱171有利于提高LDMOS器件的击穿电压。上述LDMOS中，将各部分结构的掺杂类型变为相反，也是可行的。图1所示的LDMOS 为对称结构，实际器件并不要求一定为对称结构。请参阅图2a，这是图1所示LDMOS的源区版图示意图。所述LDMOS的源区即ρ阱 172，其总体呈狭长状，包括矩形的中间区域和半圆形的两端区域。其中矩形中间区域沿沟 道方向的尺寸为a’，半圆形两端区域沿沟道方向的尺寸为b’，b’由最宽处的等于a’逐渐 缩小为零。请参阅图2b，这是图1所示LDMOS的有源区和栅极的版图示意图。其中有源区包 括η阱171和η阱12。硅片表面除了 η阱171和η阱12以外的区域均为隔离结构13。多 晶硅栅极15的中间空出了一个狭长的、中间区域为矩形、两端区域为半圆形的空洞151。所 述空洞151的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a，半圆形两端区域沿沟道方向的间距为 b，b由最宽处的等于a逐渐缩小为零。LDMOS的源区即ρ阱172的制造方法为初始状态硅片中已形成隔离结构13，隔离结构13之间即为有源区，有源区包括η 阱171和η阱12。第1步，先淀积一层多晶硅，通过光刻和刻蚀工艺形成多晶硅栅极15，从俯视角度 看，其中间具有空洞151。所述空洞151呈狭长状，包括矩形的中间区域和半圆形的两端区 域。第2步，以多晶硅栅极15及其上的光刻胶为离子注入的阻挡层，以30 45度的 大角度(与铅垂线之间的角度)进行离子注入工艺，此时所述空洞151以内的η阱12形成 P 讲 172。由于是倾斜角度的离子注入，ρ阱172的形状与所述空洞151 —致，但ρ阱172的 范围比所述空洞151略大即a’ >a,b' > b。请参阅图3，在最大注入角度为45度的离子注入工艺中，通常要求离子注入阻挡层与被注入层之间的高度差H <离子注入阻挡层之间的间距D，否则就可能造成离子注入 不均勻，这称为离子注入的阴影效应。LDMOS器件中，为了缩小面积，所述空洞151的中间矩形区域沿沟道方向间距a通 常取最小值，即等于或略大于光刻胶20和多晶硅栅极15的总高度。可是在所述空洞151 的两端半圆形区域，沿沟道方向的间距b从最宽处等于a逐渐缩小至零。显然倾斜角度的 离子注入工艺在所述空洞151两端区域中出现了离子注入的阴影效应，这会导致所形成的 P阱172的两端掺杂不均勻，甚至出现薄弱之处，最终导致LDMOS器件的击穿电压受限。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种LDMOS的源区，可以提高LDMOS器件的击 穿电压。为此，本发明还要提供所述LDMOS的源区的制造方法。为解决上述技术问题，本发明LDMOS的源区呈哑铃状，包括包括矩形的中间区域 和多边形的两端区域；所述源区的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a’ ；所述源区的多边形两端区域沿沟道方向的最小间距为C’垂直沟道方向的最小间 距为 d，，C，彡 a，，d，彡 a，。所述LDMOS的源区的制造方法为第1步，在硅片表面淀积一层多晶硅，以光刻和刻蚀工艺对所述多晶硅进行刻蚀， 形成多晶硅栅极；所述多晶硅栅极的中间有空洞；所述空洞呈哑铃状，包括中间的矩形区域和两端 的多边形区域；所述空洞的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a ；所述空洞的多边形两端 区域沿沟道方向的最小间距为c，垂直沟道方向的最小间距为d ;c≥a，d≥a ；所述硅片中已形成隔离结构，隔离结构之间已形成有源区；第2步，以所述多晶硅栅极为阻挡层，进行倾斜角度的离子注入，在所述空洞内的 有源区形成形成LDMOS的源区。本发明将多晶硅栅极的空洞从传统的狭长状变为 铃状，并确保该空洞的两端区 域沿沟道方向和垂直沟道方向的最小尺寸。这样在制造LDMOS的源区时，在该空洞的两端 区域就不会出现离子注入的阴影效应，因此形成的LDMOS器件的源区不会出现离子注入不 均勻、也不会出现薄弱的情况，这有利于提高LDMOS器件的击穿电压。
图1是现有的LDMOS的剖面示意图；图加现有的LDMOS的源区的版图示意图；图2b是现有的LDMOS的有源区和栅极的版图示意图；图3是离子注入的阴影效应的示意图；图如是本发明LDMOS的源区的版图示意图；图4b是本发明LDMOS的有源区和栅极的版图示意图。图中附图标记说明10为ρ型衬底；11为η型埋层；12为η阱；13为隔离区；14为栅氧化层；15为栅极；151为栅极的空洞；16为侧墙；171,173为η阱；172为ρ阱；181、182、184为η型重掺 杂区；183为ρ型重掺杂区；20为光刻胶。
具体实施例方式下面以η型LDMOS为例对本发明进行介绍，本发明同样可适用于ρ型LDM0S，只需 将η型LDMOS中各部分掺杂类型变为相反即可。请参阅图如，这是本发明LDMOS的源区的版图示意图。所述LDMOS的源区即ρ阱 172，其总体呈哑铃状，包括矩形的中间区域和多边形的两端区域。其中矩形中间区域沿沟 道方向的尺寸为a’，即矩形的短边尺寸。多边形两端区域沿沟道方向的最小尺寸为c’，最 大尺寸为e’，C’彡a’，1. 5a’彡e’ <加’。多边形两端区域垂直沟道方向的最小尺寸为d’， 最大尺寸为f’，d’彡a’，1. 5a’彡f’彡2a’。本发明对LDMOS的源区的改进，是将其版图形状(从俯视角度看)的两端区域由 半圆形改为多边形，且多边形两个方向上的最小尺寸都大于中间矩形区域的尺寸。请参阅图4b，这是本发明LDMOS的有源区和栅极的版图示意图。其中有源区包括 η阱171和η阱12。硅片表面除了 η阱171和η阱12以外的区域均为隔离结构13。多晶 硅栅极15的中间空出了一个哑铃状的、中间区域为矩形、两端区域为半圆形的空洞151。所 述空洞151的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a，即矩形的短边尺寸。所述空洞151的多 边形两端区域沿沟道方向的最小间距为c，最大间距为e，c彡a，1. fe < e < 2a。所述空洞 151的多边形两端区域垂直沟道方向的最小间距为d，最大间距为f，d彡a，1. fe彡f彡2a。本发明对LDMOS的栅极的改进，是将其版图形状(从俯视角度看)中间空洞的两 端区域由半圆形改为多边形，且多边形两个方向上的最小间距都大于中间矩形区域的间 距。图如和图4b中，对源区的两端区域、多晶硅栅极的两端区域示意性地表示为八边 形，本发明并不对此作出限定。任何多边形，只要其沿沟道方向的最小尺寸(间距)和垂直 沟道方向的最小尺寸(间距)均大于源区或多晶硅栅极的中间区域的尺寸(间距)即可。所述LDMOS的源区的制造方法为初始状态硅片中已形成隔离结构13，隔离结构13之间即为有源区，有源区包括η 阱171和η阱12。第1步，在硅片表面淀积一层多晶硅，以光刻和刻蚀工艺对所述多晶硅进行刻蚀， 形成多晶硅栅极；所述多晶硅栅极的中间有空洞；所述空洞呈哑铃状，包括中间的矩形区域和两端 的多边形区域；所述矩形中间区域沿沟道方向的间距为a ；所述多边形两端区域沿沟道方 向的最小间距为c，垂直沟道方向的最小间距为d ;c彡a，d彡a ；第2步，以所述多晶硅栅极为阻挡层，进行倾斜角度的离子注入，在所述空洞内的 有源区形成形成LDMOS的源区。本发明将多晶硅栅极的空洞从传统的狭长状变为哑铃状，这样在制造LDMOS的源 区时，在该空洞的两端区域就不会出现离子注入的阴影效应，因此形成的LDMOS器件的源 区不会出现离子注入不均勻、也不会出现薄弱的情况，这有利于提高LDMOS器件的击穿电压。
由于是倾斜角度的离子注入，所形成的ρ阱172的形状与所述空洞151 —致，但ρ 阱172的范围比所述空洞151略大即a，> a, c' > c, d，> d，e，> e, f，> f。所述方法第2步中，倾斜角度的离子注入为30 45度角的离子注入，以铅垂线为
角度基准。综上所述，本发明通过将LDMOS的源区形状进行改变，确保了源区的制造质量。而 新形状的源区，是通过对多晶硅栅极的版图形状进行调整实现的。
权利要求
1.一种LDMOS器件的源区，其特征是，所述源区呈哑铃状，包括包括矩形的中间区域和 多边形的两端区域；所述源区的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a’ ；所述源区的多边形两端区域沿沟道方向的最小间距为C’，垂直沟道方向的最小间距为 d，，c，> a，，d，> a，。
2.根据权利要求1所述的LDMOS的源区，其特征是，所述源区的多边形两端区 域沿沟道方向的最大间距为e’，垂直沟道方向的最大间距为f’，1.5a’ ^ e' ^ 2a', 1. 5a，^ f ‘ ^ 2a，。
3.根据权利要求1所述的LDMOS的源区，其特征是，所述源区的多边形两端区域为八边形。
4.如权利要求1所述的LDMOS的源区的制造方法，其特征是，包括如下步骤第1步，在硅片表面淀积一层多晶硅，以光刻和刻蚀工艺对所述多晶硅进行刻蚀，形成 多晶硅栅极；所述多晶硅栅极的中间有空洞；所述空洞呈哑铃状，包括中间的矩形区域和两端的多 边形区域；所述空洞的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a ；所述空洞的多边形两端区域 沿沟道方向的最小间距为c，垂直沟道方向的最小间距为d ;c彡a，d彡a ； 所述硅片中已形成隔离结构，隔离结构之间已形成有源区；第2步，以所述多晶硅栅极为阻挡层，进行倾斜角度的离子注入，在所述空洞内的有源 区形成形成LDMOS的源区。
5.根据权利要求4所述的LDMOS的源区的制造方法，其特征是，所述方法第2步后形成 的LDMOS的源区呈哑铃状，包括包括矩形的中间区域和多边形的两端区域；所述源区的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a’ ；所述源区的多边形两端区域沿沟道方向的最小间距为C’，垂直沟道方向的最小间距为d，；a，> a，c，> c，d，> d。
6.根据权利要求4所述的LDMOS的源区的制造方法，其特征是，所述方法第2步中，倾 斜角度的离子注入为30 45度角的离子注入。
全文摘要
本发明公开了一种LDMOS器件的源区，呈哑铃状，包括包括矩形的中间区域和多边形的两端区域；所述源区的矩形中间区域沿沟道方向的间距为a’；所述源区的多边形两端区域沿沟道方向的最小间距为c’，垂直沟道方向的最小间距为d’，c’≥a’，d’≥a’。本发明还公开了所述LDMOS的源区的制造方法。本发明将LDMOS器件的源区的两端区域从传统的半圆形变为多边形，这样在制造源区时，就不会出现离子注入的阴影效应，从而有利于提高LDMOS器件的击穿电压。
文档编号H01L29/78GK102130165SQ20101002729
公开日2011年7月20日 申请日期2010年1月18日 优先权日2010年1月18日
发明者张帅, 戚丽娜 申请人:上海华虹Nec电子有限公司