专利名称：Bcd工艺中的nldmos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B⑶工艺中的NLDMOS器件，本发明还涉及一种B⑶工艺中的NLDMOS器件的制造方法。
背景技术：
BO)工艺为在同一芯片上制作双极晶体管(Bipolar Junction Transistor,BJT)、互补型金属氧化物半导体(CMOS)、扩散金属氧化物半导体(DMOS)的工艺。在采用BCD工艺就进行制作N型横向双扩散金属氧化物半导体(NLDMOS)器件过程中，为了要减小NLDMOS 的导通电阻，并要击穿电压等各项指标都达到要求。通常需要调整工艺，并优化器件的各部分尺寸。为了降低导通电阻，通常会在漏端加入一个N阱。如图1所示，为现有NLDMOS器件的结构示意图，现有NLDMOS器件包括N阱102，形成于N型外延层101中，被场氧化层103的一侧部分覆盖。P型背栅104，形成于所述N型外延层101中、并和所述场氧化层103的另一侧相隔一段距离；所述P型背栅104到所述N阱102之间的所述N型外延层101和所述N阱102为所述NLDMOS器件漂移区。栅氧化层105，所述栅氧化层105的一侧和所述场氧化层103接触连接、所述栅氧化层105的另一侧覆盖于所述P型背栅104上。栅氧化层106，形成于所述栅氧化层105上并延伸到所述场氧化层103上。源极107，为一 N+区且形成所述栅氧化层105另一侧的所述P型背栅104中；漏极108，形成于所述场氧化层103的一侧的所述N阱102中，掺杂条件和所述源极相同。P型背栅接触区109，形成所述栅氧化层105另一侧的所述P型背栅104中，所述背栅接触区109和所述P型背栅104接触并将所述P型背栅104引出。如图1所示的现有NLDMOS器件，在增加了一所述N阱102后，能够减小NLDMOS的导通电阻。但是，即使有这个N阱102，在保证击穿电压的情况下，有时也不能使NLDMOS的导通电阻降到需要的值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种B⑶工艺中的NLDMOS器件，能在保证器件的击穿电压不变的条件下减少器件的导通电阻；本发明还提供一种BCD工艺中的NLDMOS器件的制造方法。为解决上述技术问题，本发明提供一种B⑶工艺中的NLDMOS器件，NLDMOS器件的漏端包括N阱，形成于N型外延层中，被场氧化层的一侧部分覆盖；第一 N型注入区，形成于所述N型中，和B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的工艺条件相同；第二 N型注入区，形成于所述第一 N型注入区中，和所述NLDMOS器件的源极的离子注入区的工艺条件相同。进一步的改进是，所述NLDMOS器件的还包括
P型背栅，形成于所述N型外延层中、并和所述场氧化层的另一侧相隔一段距离；所述P型背栅到所述N阱之间的所述N型外延层、所述N阱和所述第一 N型注入区为所述NLDMOS器件漂移区。栅氧化层，所述栅氧化层的一侧和所述场氧化层接触连接、所述栅氧化层的另一侧覆盖于所述P型背栅上。多晶硅栅，形成于所述栅氧化层上并延伸到所述场氧化层上。源极，形成所述栅氧化层另一侧的所述P型背栅中。P型背栅接触区，形成所述栅氧化层另一侧的所述P型背栅中，所述背栅接触区和所述P型背栅接触并将所述P型背栅引出。 进一步的改进是，所述P型背栅由两步注入形成的P型注入区组成。为解决上述技术问题，本发明提供一种B⑶工艺中的NLDMOS器件的制造方法，形成NLDMOS器件的漏端包括如下步骤在场氧化层形成后在N型外延层中形成N阱，所述N阱被所述场氧化层的一侧部
分覆盖。采用B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的离子注入工艺在所述N型中形成第
一 N型注入区。采用源极的离子注入工艺在第一 N型注入区中形成第二 N型注入区。进一步的改进是，所述B⑶工艺中的NLDMOS器件的制造方法包括如下步骤步骤一、在所述N型外延层上形成所述场氧化层。步骤二、在所述场氧化层一侧的所述N型外延层中进行离子注入形成所述N阱。步骤三、形成栅氧化层，并淀积多晶硅；采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅进行第一次刻蚀，所述第一次刻蚀定义出所述源极的形成区域、并将所述源极的形成区域上的所述多晶娃刻蚀掉。步骤四、以所述第一次刻蚀的光刻胶为掩膜进行离子注入在所述N型外延层中形成P型背栅，所述P型背栅和所述场氧化层的另一侧相隔一段距离。步骤五、采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅进行第二次刻蚀形成多晶硅栅，所述多晶硅栅延伸到所述场氧化层上；在所述多晶硅栅的侧面上形成侧墙。步骤六、采用B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的离子注入工艺在所述N型中形成第一 N型注入区。步骤七、以所述多晶硅栅和其侧墙为硬掩膜进行N型离子注入工艺同时形成所述源极和所述第二 N型注入区；形成P型背栅接触区。进一步的改进是，所述N阱的离子注入的注入杂质为磷或砷、注入能量为OkeV 2000keV，剂量为IO11CnT2 1015cnT2、一次或多次注入。进一步的改进是，所述第一 N型注入区的离子注入的注入杂质为磷、注入能量为OkeV lOOOkeV、注入剂量为 IO12Cm 2 IO16Cm 2。进一步的改进是，所述P型背栅的采用两步离子注入工艺形成，第一步离子注入的注入角度为30° 60°、注入杂质为硼、能量为IOOkeV 300keV、剂量为IO12CnT2 IO14CnT2 ;第二步离子注入的注入角度为0°、注入杂质为硼、能量为IOOkeV 300keV、剂量为 IO12Cm 2 IO14Cm 2。
本发明通过在漏端加入一工艺条件和B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区相同的第一 N型注入区，能在保证NLDMOS器件的击穿电压不变的条件下减少NLDMOS器件的导通电阻。同时由于齐纳二极管的N型注入区的离子注入本来就需要在B⑶工艺中采用，故并不会增加制作NLDMOS器件的成本。
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是现有NLDMOS器件的结构示意图；图2是本发明实施例NLDMOS器件的结构示意图；图3A-图3C是本发明实施例方法的各步骤中NLDMOS器件的结构示意图；
图4A-图4B是TCAD模拟的现有NLDMOS器件和本发明实施例NLDMOS器件的转移特性曲线对比图。
具体实施例方式如图2所示，是本发明实施例NLDMOS器件的结构示意图。本发明实施例B⑶工艺中的NLDMOS器件包括N阱3，形成于N型外延层I中，被场氧化层2的一侧部分覆盖。第一 N型注入区10，形成于所述N型中，和B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的工艺条件相同。第二 N型注入区11也即漏极，形成于所述第一 N型注入区10中，和所述NLDMOS器件的源极8的离子注入区的工艺条件相同。上述所述N阱3、所述第一 N型注入区10和所述第二 N型注入区11为NLDMOS器件的漏端。P型背栅4，形成于所述N型外延层I中、并和所述场氧化层2的另一侧相隔一段距离；所述P型背栅4到所述N阱3之间的所述N型外延层1、所述N阱3和所述第一 N型注入区10为所述NLDMOS器件漂移区。栅氧化层5，所述栅氧化层5的一侧和所述场氧化层2接触连接、所述栅氧化层5的另一侧覆盖于所述P型背栅4上。多晶硅栅6，形成于所述栅氧化层5上并延伸到所述场氧化层2上。在所述多晶硅栅6的侧面形成有侧墙7。所述源极8为一 N+区，形成所述栅氧化层5另一侧的所述P型背栅4中。P型背栅接触区9，形成所述栅氧化层5另一侧的所述P型背栅4中，所述背栅接触区9和所述P型背栅4接触并将所述P型背栅4引出。所述P型背栅4由两步注入形成的P型注入区组成。如图3A至图3C所示，是本发明实施例方法的各步骤中NLDMOS器件的结构示意图。本发明实施例BCD工艺中的NLDMOS器件的制造方法包括如下步骤步骤一、如图3A所示，在所述N型外延层I上形成所述场氧化层2。 步骤二、如图3B所示，在所述场氧化层2 —侧的所述N型外延层I中进行离子注入形成所述N阱3。所述N阱3的离子注入的注入杂质为磷或砷、注入能量为OkeV 2000keV，剂量为IO11CnT2 1015cm_2、一次或多次注入。
步骤三、如图3C所示，形成栅氧化层5，并淀积多晶硅；采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅进行第一次刻蚀，所述第一次刻蚀定义出所述源极8的形成区域、并将所述源极8的形成区域上的所述多晶硅刻蚀掉。步骤四、如图3C所示，以所述第一次刻蚀的光刻胶为掩膜进行离子注入在所述N型外延层I中形成P型背栅4，所述P型背栅4和所述场氧化层2的另一侧相隔一段距离。所述P型背栅4的采用两步离子注入工艺形成，第一步离子注入的注入角度为30° 60°、注入杂质为硼、能量为IOOkeV 300keV、剂量为IO12CnT2 IO14CnT2 ;第二步离子注入的注入角度为0°、注入杂质为硼、能量为IOOkeV 300keV、剂量为IO12nT2 1014cm_2。步骤五、如图3C所示，采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅进行第二次刻蚀形成多晶硅栅6，所述多晶硅栅6延伸到所述场氧化层2上；在所述多晶硅栅6的侧面上形成侧墙7。 步骤六、如图1所示，采用B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的离子注入工艺在所述N型中形成第一 N型注入区10。所述第一 N型注入区10的离子注入的注入杂质为磷、注入能量为OkeV lOOOkeV、注入剂量为IO12nT2 1016cnT2。步骤七、如图1所示，以所述多晶硅栅6和其侧墙7为硬掩膜进行N型离子注入工艺同时形成所述源极8和所述第二 N型注入区11 ;形成P型背栅接触区9。如图4A和图4B所示，是TCAD模拟的现有NLDMOS器件和本发明实施例NLDMOS器件的转移特性曲线对比图；其中图4A的纵坐标是漏极电流ID、横坐标为栅电压Ve，图4B的纵坐标是漏极电流Id的对数、横坐标为栅电压Ve ;漏极电流Id的单位为安培/微米，栅电压Ve的对数为伏。图4A和图4B中，现有NLDMOS器件和本发明实施例NLDMOS器件的尺寸相同，不同之处为本发明实施例NLDMOS器加入齐纳管注入，其中虚线表示本发明实施例NLDMOS器件的转移特性曲线、实线是现有NLDMOS器件的转移特性曲线。从图4A和图4B可以看到，本发明实施例NLDMOS器件的漏极电流Id要大于现有NLDMOS器件的漏极电流ID，具体大多少和器件的具体尺寸以及齐纳管注入的能量及剂量相关。从图4A可以看出，在Ve=5伏时，是1. 1E-5安培/微米和1E-5安培/微米的差别。所以本发明实施例能够提高NLDMOS器件漏极电流ID，从而能减少器件的导通电阻。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。
权利要求
1.一种BCD工艺中的NLDMOS器件，其特征在于=NLDMOS器件的漏端包括 N阱，形成于N型外延层中，被场氧化层的一侧部分覆盖； 第一 N型注入区，形成于所述N型中，和B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的工艺条件相同； 第二 N型注入区，形成于所述第一 N型注入区中，和所述NLDMOS器件的源极的离子注入区的工艺条件相同。
2.如权利要求1所述的BCD工艺中的NLDMOS器件，其特征在于所述NLDMOS器件的还包括 P型背栅，形成于所述N型外延层中、并和所述场氧化层的另一侧相隔一段距离；所述P型背栅到所述N阱之间的所述N型外延层、所述N阱和所述第一 N型注入区为所述NLDMOS器件漂移区； 栅氧化层，所述栅氧化层的一侧和所述场氧化层接触连接、所述栅氧化层的另一侧覆盖于所述P型背栅上； 多晶硅栅，形成于所述栅氧化层上并延伸到所述场氧化层上； 源极，形成所述栅氧化层另一侧的所述P型背栅中； P型背栅接触区，形成所述栅氧化层另一侧的所述P型背栅中，所述背栅接触区和所述P型背栅接触并将所述P型背栅引出。
3.如权利要求1所述的BCD工艺中的NLDMOS器件，其特征在于所述P型背栅由两步注入形成的P型注入区组成。
4.一种BCD工艺中的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于形成NLDMOS器件的漏端包括如下步骤 在场氧化层形成后在N型外延层中形成N阱，所述N阱被所述场氧化层的一侧部分覆盖； 采用B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的离子注入工艺在所述N型中形成第一 N型注入区； 采用源极的离子注入工艺在第一 N型注入区中形成第二 N型注入区。
5.如权利要求4所述的BCD工艺中的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于，包括如下步骤 步骤一、在所述N型外延层上形成所述场氧化层； 步骤二、在所述场氧化层一侧的所述N型外延层中进行离子注入形成所述N阱； 步骤三、形成栅氧化层，并淀积多晶硅；采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅进行第一次刻蚀，所述第一次刻蚀定义出所述源极的形成区域、并将所述源极的形成区域上的所述多晶娃刻蚀掉； 步骤四、以所述第一次刻蚀的光刻胶为掩膜进行离子注入在所述N型外延层中形成P型背栅，所述P型背栅和所述场氧化层的另一侧相隔一段距离； 步骤五、采用光刻刻蚀工艺对所述多晶硅进行第二次刻蚀形成多晶硅栅，所述多晶硅栅延伸到所述场氧化层上；在所述多晶硅栅的侧面上形成侧墙； 步骤六、采用B⑶工艺中的齐纳二极管的N型注入区的离子注入工艺在所述N型中形成第一N型注入区；步骤七、以所述多晶硅栅和其侧墙为硬掩膜进行N型离子注入工艺同时形成所述源极和所述第二 N型注入区；形成P型背栅接触区。
6.如权利要求4或5所述的B⑶工艺中的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于所述N阱的离子注入的注入杂质为磷或砷、注入能量为OkeV 2000keV，剂量为10ncm_2 1015cnT2、一次或多次注入。
7.如权利要求4或5所述的B⑶工艺中的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于所述第一 N型注入区的离子注入的注入杂质为磷、注入能量为OkeV lOOOkeV、注入剂量为IO12Cm 2 1016cm 2。
8.如权利要求5所述的B⑶工艺中的NLDMOS器件的制造方法，其特征在于所述P型背栅的采用两步离子注入工艺形成，第一步离子注入的注入角度为30° 60°、注入杂质为硼、能量为IOOkeV 300keV、剂量为IO12CnT2 IO14CnT2 ;第二步离子注入的注入角度为O。、注入杂质为硼、能量为IOOkeV 300keV、剂量为IO12CnT2 1014cnT2。
全文摘要
本发明公开了一种BCD工艺中的NLDMOS器件，NLDMOS器件的漏端包括N阱，形成于N型外延层中，被场氧化层的一侧部分覆盖；第一N型注入区，形成于N型中，和BCD工艺中的齐纳二极管的N型注入区的工艺条件相同；第二N型注入区，形成于第一N型注入区中，和NLDMOS器件的源极的离子注入区的工艺条件相同。本发明还公开了一种BCD工艺中的NLDMOS器件的制造方法。本发明能在保证器件的击穿电压不变的条件下减少器件的导通电阻。
文档编号H01L29/78GK103022125SQ20111028350
公开日2013年4月3日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者韩峰, 董金珠 申请人:上海华虹Nec电子有限公司