专利名称：Dmos器件及制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种DMOS器件，本发明还涉及该DMOS器件制造方法。
背景技术：
高压DMOS是BCD (Bipolar-CMOS-DMOS)工艺中的重要器件之一，其特性的重要标准是击穿电压(包括截止态击穿电压和导通态击穿电压)和导通电阻，DMOS的器件优化主要都是围绕提高击穿电压和降低导通电阻上。截止态击穿电压的提高和热电子效应的降低可由漂移区掺杂浓度的降低来实现，可是导通态击穿电压的提高则要通过适当增加漂移区的掺杂、减小大注入效应而达到，降低导通电阻的最有效手段就是增加漂移区的掺杂浓度。 因此在DMOS的截止态击穿电压、导通态击穿电压和导通电阻优化上，对漂移区的掺杂要求是矛盾的，这也是常规DMOS特性优化的主要制约因素。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种DMOS器件，能够降低导通电阻、减小大注入效应、增加导通击穿电压，同时还能使器件的截止击穿电压保持不变或提高。为此，本发明还提供了 DMOS器件的制造方法。为解决上述技术问题，本发明提供的DMOS器件的漂移区的横向杂质分布不均勻， 处于DMOS器件有源区的漂移区的杂质浓度大于隔离氧化层下漂移区杂质浓度。更优选择，本发明的DMOS器件，包括一第二导电类型的轻掺杂漂移区，形成于一第一导电类型硅衬底上；一第一导电类型的沟道区，形成于所述轻掺杂漂移区上；一第二导电类型的源区，形成所述沟道区上；一第二导电类型的漏区，形成在所述轻掺杂漂移区上并和所述沟道区在横向上间隔一距离；一隔离氧化层，形成在所述轻掺杂漂移区上并在横向上和所述漏区相邻接以及与所述沟道区相隔一距离；处于所述沟道区和所述隔离氧化层间的漂移区杂质浓度大于所述隔离氧化层底部的漂移区杂质浓度；一栅极，形成于所述沟道区上方并横向延伸至所述隔离氧化层上方，覆盖了所述沟道区和部分漂移区，并通过一栅氧和所述沟道区以及所述部分漂移区隔离。更优选择，所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层或浅沟槽隔离氧化层。为解决上述技术问题，本发明提供的第一种DMOS器件的制造方法为，形成漂移区时包括如下步骤步骤一、在形成所述漂移区的区域进行多次离子注入，所述多次离子注入的注入能量按照注入的先后顺序逐渐降低。对于N型DM0S，所述多次离子注入的注入杂质为磷或砷,注入能量为IOKeV 1500KeV，注入剂量范围为IellcnT2 IeHcnT2 ；对于P型DMOSjjf 述多次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^feV lOOOKeV，注入剂量范围为IellcnT2 IeHcnT20步骤二、在形成隔离氧化层的区域进行硅刻蚀。所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层或浅沟槽隔离氧化层，当所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层时，所述硅刻蚀的厚度范围为100埃 1000埃。当所述隔离氧化层为浅沟槽隔离氧化层时，所述硅刻蚀采用浅沟槽隔离工艺的浅沟槽刻蚀工艺形成，槽深范围1000埃 3000埃。步骤三、形成所述隔离氧化层，对所述漂移区进行热推进。当所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层时，采用局部场氧隔离工艺即采用高温氧化的方法形成所述隔离氧化层，并能同时对所述漂移区进行热推进。当所述隔离氧化层为浅沟槽隔离氧化层时，采用化学气相淀积工艺在所述浅沟槽中填入氧化硅并采用化学机械抛光工艺进行平坦化后形成所述隔离氧化层，之后再对所述漂移区进行热推进。本发明方法通过硅刻蚀，能使在所述隔离氧化层底部硅中经多次离子注入后的低能量注入的杂质随着硅刻蚀而去除，从而使形成的漂移区的杂质浓度在横向上不均勻，其中有源区的漂移区杂质浓度大于所述隔离氧化层底部的漂移区杂质浓度。为解决上述技术问题，本发明提供的第二种DMOS器件的制造方法为，形成漂移区时包括如下步骤步骤一、在形成所述漂移区的区域进行第一次离子注入形成一轻掺杂漂移区、形成隔离氧化层、对所述轻掺杂漂移区进行热推进。当所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层时，采用局部场氧隔离工艺形成所述隔离氧化层；当所述隔离氧化层为浅沟槽隔离氧化层时，采用浅沟槽隔离工艺形成所述隔离氧化层。对于N型DM0S，所述第一次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为IOKeV 1500KeV，注入剂量范围为IellcnT2 lel3cnT2。对于P型DM0S，所述第一次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^feV lOOOKeV，注入剂量范围为 IellcnT2 lel3cm_2。步骤二、在形成所述漂移区的区域进行第二次离子注入，所述第二次离子注入的注入能量小于第一次离子注入的注入能量；所述第二次离子注入使得处于DMOS器件的有源区的所述轻掺杂漂移区上部的离子浓度增加并形成一中掺杂漂移区，处于所述隔离氧化层下方的所述轻掺杂漂移区则会受到所述隔离氧化层的阻挡作用而保持浓度不变。对于N 型DM0S，所述第二次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为20KeV 200KeV，注入剂量范围为lellcnf2 lel3Cm_2 ；对于P型DM0S，所述第二次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为5KeV IOOKeV,注入剂量范围为IellcnT2 lel3cm_2。步骤三、对所述第二次离子注入的杂质进行热推进，由所述轻掺杂漂移区和所述中掺杂漂移区一起构成所述漂移区。这样，最终形成的所述漂移区具有横向不均勻性，且处于DMOS器件有源区的漂移区即所述中掺杂漂移区的杂质浓度大于隔离氧化层下漂移区即所述轻掺杂漂移区的杂质浓度。本发明DMOS器件通过隔离氧化层下漂移区即轻掺杂漂移区实现DMOS的高击穿电压即能使DMOS器件的截止击穿电压保持不变或提高；又通过有源区的漂移区即沟道和隔离氧化层之间中掺杂漂移区的掺杂浓度的提高，能有效提高DMOS的导通击穿电压，还能降低DMOS的导通电阻，增宽DMOS的安全工作区。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明图1-图5是本发明实施例一 DMOS器件制造方法的各步骤中器件结构示意5
图6-图10是本发明实施例二 DMOS器件制造方法的各步骤中器件结构示意图。
具体实施例方式如图5所示，本发明实施例DMOS器件的结构示意图，本发明实施例DMOS器件包括一第二导电类型的轻掺杂漂移区102，形成于一第一导电类型硅衬底101上。一第一导电类型的沟道区108，形成于所述轻掺杂漂移区102上。一第二导电类型的源区109，形成所述沟道区108上。一第二导电类型的漏区110，形成在所述轻掺杂漂移区102上并和所述沟道区108
在横向上间隔一距离。一隔离氧化层106，形成在所述轻掺杂漂移区上并在横向上和所述漏区相邻接以及与所述沟道区相隔一距离。所述隔离氧化层106为一局部场氧隔离氧化层。处于所述沟道区108和所述隔离氧化层106间的漂移区102即为中掺杂漂移区 107的杂质浓度大于所述隔离氧化层底部的漂移区102即为轻掺杂漂移区105的杂质浓度。 即使得漂移区102在横向上不均勻。一栅极111，形成于所述沟道区108上方并横向延伸至所述隔离氧化层106上方， 覆盖了所述沟道区108和部分漂移区102即部分中掺杂漂移区107或部分轻掺杂漂移区 105，并通过一栅氧112和所述沟道区108以及所述部分漂移区102隔离。如图1至图5所示，为本发明实施例一 DMOS器件制造方法的各步骤中器件结构示意图。本发明实施例一 DMOS器件制造方法包括如下步骤步骤一、如图1所示，在第一导电类型硅衬底101上进行多次第二导电类型离子注入，所述第二导电类型多次离子注入的注入能量按照注入的先后顺序逐渐降低，最后形成轻掺杂漂移区102，其中注入能量低的离子注入杂质处于所述轻掺杂漂移区102的上部位置处。对于N型DM0S，所述第二导电类型多次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为 IOKeV 1500KeV，注入剂量范围为IellcnT2 IeHcnT2 ；对于P型DM0S，所述第二导电类型多次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^ieV lOOOKeV，注入剂量范围为IelIcnT2 IeHcnT20步骤二、在形成隔离氧化层的区域进行硅刻蚀。所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层，所述硅刻蚀的厚度范围为100埃 1000埃。进行硅刻蚀包括步骤如图2所示，在所述轻掺杂漂移区102上由下往上依次淀积硬掩模层即氧化硅103和氮化硅104 ；利用光刻和刻蚀，刻掉形成局部场氧隔离氧化层区域的所述硬掩模层，形成局部场氧隔离氧化层区域105 ；如图3所示，利用所述硬掩模层保护，刻蚀局部场氧隔离氧化层区域105的硅，使得局部场氧隔离氧化层区域105下部的所述轻掺杂漂移区102中注入能量低注入杂质在此时被去除。步骤三、形成所述隔离氧化层，对所述轻掺杂漂移区102进行热推进。如图4所示，所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层106，采用局部场氧隔离工艺即采用高温氧化的方法形成所述局部场氧隔离氧化层106，并能同时对所述轻掺杂漂移区102进行热推进，该热推进也能在高温氧化前或后进行。所述轻掺杂漂移区102进行热推进后，在器件的有源区部分形成了中掺杂漂移区107，而在所述局部场氧隔离氧化层106下部形成的为轻掺杂漂移区105，最终使形成的漂移区的杂质浓度在横向上不均勻，其中有源区的漂移区即所述中掺杂漂移区107的杂质浓度大于所述局部场氧隔离氧化层106下部的漂移区即所述轻掺杂漂移区105的杂质浓度。步骤四、如图5所示，采用现有的常规工艺形成所述DMOS器件，包括步骤第一导电类型的离子注入形成沟道区108、栅氧112生长、多晶硅栅极111淀积与刻蚀、源区109和漏区110注入。最后形成的所述DMOS器件为一 LDMOS器件。在本发明实施例一的制造方法中隔离氧化层也可以采用是浅沟槽隔离氧化层，步骤二、三中需采用浅沟槽隔离工艺代替相对应的局部场氧隔离工艺步骤二中在利用光刻和刻蚀了所述硬掩模层并形成了所述浅沟槽隔离氧化层区域的窗口后，利用所述硬掩模层的保护进行浅沟槽刻蚀形成浅沟槽，使得浅沟槽隔离氧化层区域下部的所述轻掺杂漂移区 102中注入能量低注入杂质在此时被去除；步骤三中采用化学气相淀积工艺在所述浅沟槽中生长垫衬氧化硅薄膜后、再填入氧化硅并采用化学机械抛光工艺进行平坦化后形成所述浅沟槽隔离氧化层，再去除两层硬掩模层即氧化硅103和氮化硅104，并对所述轻掺杂漂移区102进行热推进，所述轻掺杂漂移区102进行热推进后，在器件的有源区部分形成了中掺杂漂移区，而在所述浅沟槽隔离氧化层下部形成的为轻掺杂漂移区105。如图6至图10所示，为本发明实施例二 DMOS器件制造方法的各步骤中器件结构示意图。本发明实施例二 DMOS器件制造方法包括如下步骤步骤一、如图6所示，在第一导电类型衬底201上进行第一次第二导电类型离子注入形成一轻掺杂漂移区202 ；形成隔离氧化层、对所述轻掺杂漂移区202进行热推进。对于 N型DM0S，所述第一次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为IOKeV 1500KeV，注入剂量范围为lellcnT2 lel3Cm_2。对于P型DM0S，所述第一次离子注入的注入杂质为硼， 注入能量为^feV lOOOKeV，注入剂量范围为IellcnT2 lel3cm_2。本实施例中所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层，采用局部场氧隔离工艺形成，包括步骤如图7所示，在所述轻掺杂漂移区202上由下往上依次淀积硬掩模层即氧化硅203和氮化硅204 ；利用光刻和刻蚀，刻掉形成局部场氧隔离氧化层区域的所述硬掩模层，形成局部场氧隔离氧化层区域205 ；对局部场氧隔离氧化层区域205进行高温氧化形成局部场氧隔离氧化层206，如图 8所示，并去除所述硬掩模层即氧化硅203和氮化硅204。对所述轻掺杂漂移区202进行热推进可以高温氧化的同时进行，也能在高温氧化前或后单独采用炉管高温退火工艺进行， 热推进后能使所述轻掺杂漂移区202杂质有较均勻的纵向分布。步骤二、如图9所示，在第一导电类型衬底201上进行第二次第二导电类型离子注入，所述第二次离子注入的注入能量小于第一次离子注入的注入能量；所述第二次离子注入使得处于DMOS器件的有源区的所述轻掺杂漂移区202上部的离子浓度增加并形成一中掺杂漂移区207，处于所述局部场氧隔离氧化层206下方的所述轻掺杂漂移区205则会受到所述局部场氧隔离氧化层206的阻挡作用而保持浓度不变。对于N型DM0S，所述第二次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为20KeV 200KeV，注入剂量范围为lellcnT2 lel3cm_2 ；对于P型DM0S，所述第二次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^feV lOOKeV，注入剂量范围为IellcnT2 lel3cm_2。步骤三、如图9所示，对所述第二次离子注入的杂质进行热推进，由所述轻掺杂漂移区202、205和所述中掺杂漂移区207 —起构成漂移区。这样，最终形成的所述漂移区具有横向不均勻性，且处于DMOS器件有源区的漂移区即所述中掺杂漂移区207的杂质浓度大于所述局部场氧隔离氧化层206下的漂移区即所述轻掺杂漂移区205的杂质浓度。步骤四、如图10所示，采用现有的常规工艺形成所述DMOS器件，包括步骤第一导电类型的离子注入形成沟道区208、栅氧212生长、多晶硅栅极211淀积与刻蚀、源区209和漏区210注入。最后形成的所述DMOS器件为一 LDMOS器件。在本发明实施例二的制造方法中隔离氧化层也可以采用是浅沟槽隔离氧化层，步骤一中需采用浅沟槽隔离工艺代替相对应的局部场氧隔离工艺在利用光刻和刻蚀了所述硬掩模层并形成了所述浅沟槽隔离氧化层区域的窗口后，利用所述硬掩模层的保护进行浅沟槽刻蚀形成浅沟槽，采用化学气相淀积工艺在所述浅沟槽中生长垫衬氧化硅薄膜后、再填入氧化硅并采用化学机械抛光工艺进行平坦化后形成所述浅沟槽隔离氧化层，再去除两层硬掩模层即氧化硅103和氮化硅104。对所述轻掺杂漂移区202进行热推进能在所述浅沟槽隔离氧化层形成前或后单独采用炉管高温退火工艺进行，热推进后能使所述轻掺杂漂移区202杂质有较均勻的纵向分布。如图5所示，本发明实施例DMOS器件通过所述局部场氧隔离氧化层106下漂移区即所述轻掺杂漂移区105实现DMOS器件的高击穿电压即能使DMOS器件的截止击穿电压保持不变或提高；又通过有源区的漂移区即所述沟道区108和所述局部场氧隔离氧化层106 之间所述中掺杂漂移区107的掺杂浓度的提高，能有效提高DMOS的导通击穿电压，还能降低DMOS的导通电阻，增宽DMOS的安全工作区。主要的理论根据是由于漂移区主要依赖隔离氧化层下面的区域即所述轻掺杂漂移区105进行分压，因此需要采用轻掺杂以保证漏端有高击穿电压。沟道区108与局部场氧隔离氧化层106之间的漂移区即所述中掺杂漂移区 107由于有多晶硅栅覆盖，取到场极板效果，该区域基本没有击穿的压力，可采用中等浓度掺杂，能降低导通电阻，并能减小大注入效应，增加导通击穿电压。表一为TCAD模拟的DMOS 器件主要特性比较，本发明实施例40V DMOS器件和所述常规40VDM0S器件不同之处是，本发明实施例40V DMOS器件在沟道与隔离氧化层之间区域的漂移区的掺杂浓度为隔离氧化层以下漂移区的掺杂浓度的2倍，而所述常规40VDM0S器件漂移区在横向上的浓度是相同的。可以看出，本发明实施例器件的掺杂的方式可以保持阈值电压和饱和电流不变，截止态击穿电压也基本不变，但导通态的击穿电压提高10V，导通电阻也减小了 15%。以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。表一
权利要求
1.一种DMOS器件，其特征在于DM0S器件漂移区的横向杂质分布不均勻，且处于DMOS 器件有源区的漂移区的杂质浓度大于隔离氧化层下漂移区杂质浓度。
2.如权利要求1所述的DMOS器件，其特征在于，包括一第二导电类型的轻掺杂漂移区，形成于一第一导电类型硅衬底上；一第一导电类型的沟道区，形成于所述轻掺杂漂移区上；一第二导电类型的源区，形成所述沟道区上；一第二导电类型的漏区，形成在所述轻掺杂漂移区上并和所述沟道区在横向上间隔一距离；一隔离氧化层，形成在所述轻掺杂漂移区上并在横向上和所述漏区相邻接以及与所述沟道区相隔一距离；处于所述沟道区和所述隔离氧化层间的漂移区杂质浓度大于所述隔离氧化层底部的漂移区杂质浓度；一栅极，形成于所述沟道区上方并横向延伸至所述隔离氧化层上方，覆盖了所述沟道区和部分漂移区，并通过一栅氧和所述沟道区以及所述部分漂移区隔离。
3.如权利要求1或2所述的DMOS器件，其特征在于所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层或浅沟槽隔离氧化层。
4.一种如权利要求1所述的DMOS器件的制造方法，其特征在于形成漂移区时包括如下步骤步骤一、在形成所述漂移区的区域进行多次离子注入，所述多次离子注入的注入能量按照注入的先后顺序逐渐降低；步骤二、在形成隔离氧化层的区域进行硅刻蚀；步骤三、形成所述隔离氧化层，对所述漂移区进行热推进。
5.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于对于N型DM0S，步骤一中所述多次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为IOKeV 1500KeV，注入剂量范围为IelIcnT2 IeHcm2 ；对于P型DM0S，步骤一中所述多次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^feV IOOOKeV,注入剂量范围为 IellcnT2 lel4cnT2。
6.如权利要求4所述的制造方法，其特征在于所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层或浅沟槽隔离氧化层，当所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层时，步骤二中所述硅刻蚀的厚度范围为100埃 1000埃，步骤三中采用局部场氧隔离工艺形成所述隔离氧化层， 并能同时对所述漂移区进行热推进；当所述隔离氧化层为浅沟槽隔离氧化层时，步骤二中所述硅刻蚀采用浅沟槽隔离工艺的浅沟槽刻蚀工艺形成，步骤三中采用化学气相淀积工艺在所述浅沟槽中填入氧化硅并采用化学机械抛光工艺进行平坦化后形成所述隔离氧化层， 之后再对所述漂移区进行热推进。
7.—种如权利要求1所述的DMOS器件的制造方法，其特征在于形成漂移区时包括如下步骤步骤一、在形成所述漂移区的区域进行第一次离子注入形成一轻掺杂漂移区、形成隔离氧化层、对所述轻掺杂漂移区进行热推进；步骤二、在形成所述漂移区的区域进行第二次离子注入，所述第二次离子注入的注入能量小于第一次离子注入的注入能量；所述第二次离子注入使得处于DMOS器件的有源区的所述轻掺杂漂移区上部的离子浓度增加并形成一中掺杂漂移区，处于所述隔离氧化层下方的所述轻掺杂漂移区则会受到所述隔离氧化层的阻挡作用而保持浓度不变；步骤三、对所述第二次离子注入的杂质进行热推进，由所述轻掺杂漂移区和所述中掺杂漂移区一起构成所述漂移区。
8.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于对于N型DM0S，步骤一中所述第一次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为IOKeV 1500KeV，注入剂量范围为IelIcnT2 lel3Cm_2，步骤二中所述第二次离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为20KeV 200KeV，注入剂量范围为lellcnT2 lel3Cm_2 ；对于P型DM0S，步骤一中所述第一次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^ieV lOOOKeV，注入剂量范围为lellcnT2 le13cm_2，步骤二中所述第二次离子注入的注入杂质为硼，注入能量为^feV lOOKeV，注入剂量范围为 Iellcm 2 Ie 13cm 2。
9.如权利要求7所述的制造方法，其特征在于步骤一中所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层或浅沟槽隔离氧化层，当所述隔离氧化层为局部场氧隔离氧化层时，采用局部场氧隔离工艺形成所述隔离氧化层；当所述隔离氧化层为浅沟槽隔离氧化层时，采用浅沟槽隔离工艺形成所述隔离氧化层。
全文摘要
本发明公开了一种DMOS器件，其漂移区的横向杂质分布不均匀，且处于有源区的漂移区杂质浓度大于隔离氧化层下漂移区杂质浓度。本发明公开了一种DMOS器件的制造方法，包括步骤在形成漂移区区域进行从高能量到低能量的多次离子注入；在形成隔离氧化层的区域进行硅刻蚀；形成隔离氧化层，对漂移区进行热推进。本发明公开了另一种的DMOS器件的制造方法，包括步骤进行第一次离子注入形成一轻掺杂漂移区、形成隔离氧化层、对轻掺杂漂移区进行热推进；进行注入能量小于第一次离子注入的第二次离子注入；进行杂质热推进。本发明能降低导通电阻、减小大注入效应、增加导通击穿电压，还能使器件的截止击穿电压保持不变或提高。
文档编号H01L21/336GK102339857SQ20101022709
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月15日 优先权日2010年7月15日
发明者钱文生 申请人:上海华虹Nec电子有限公司