一种非对称ldmos工艺偏差的监控结构及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种非对称LDMOS工艺偏差的监控结构，包括：版图设计完全相同并列排布的两个非对称LDMOS器件，所述两个非对称LDMOS器件共P型阱区，所述共P型阱区中形成有间隔排列的N型重参杂区和P型重参杂区；所述两个非对称LDMOS器件共用一衬底引出端，所述两个非对称LDMOS源极均与共用衬底引出端通过金属硅化物以及接触孔和金属引线共接，所述两个非对称LDMOS栅极分别作为引出端，所述两个非对称LDMOS漏极分别作为引出端。本发明还公开了一种非对称LDMOS工艺偏差监控结构的制造方法。本发明的监控结构通过测量两个设计相同的非对称LDMOS器件电学性能上的差异，判断工艺上关键层次偏差的大小。通过调整工艺的方法来减小非对称LDMOS器件的偏差，提高器件性能以及面内的均一性。
【专利说明】一种非对称LDMOS工艺偏差的监控结构及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种非对称LDMOS工艺偏差的监控结构。本发明还涉及一种非对称LDMOS工艺偏差监控结构的制造方法。
【背景技术】
[0002]B⑶工艺被广泛应用于各种电源管理，功放等产品中，该类产品中的核心器件就是非对称LDMOS (横向扩散金属氧化物半导体)，非对称LDMOS器件性能的好坏，直接决定了该类产品的性能和成本。而非对称LDMOS的性能很大程度上依赖工艺上的控制。通常的非对称LDMOS器件的性能决定于器件的沟道长度(LCH)，沟道积累区(LA)，以及栅极场板等。由于非对称LDMOS器件的沟道主要由阱区决定，而在工艺控制中阱区的面内偏差通常是很大的，达到0.2unT0.3um,但是非对称LDMOS器件的沟道每变化0.1um,都会对该类器件的各种电学参数有很大的影响，即阱区在工艺上的偏差对非对称LDMOS器件在性能上的差异起决定性的作用。目前在工艺生产上有对阱区偏差的监控结构，但该监控结构并不能直接反应非对称LDMOS器件性能上的差异，不能直接提出对工艺上偏差的监控要求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种非对称LDMOS器件工艺偏差的监控结构，该监控结构通过测量两个设计相同的非对称LDMOS器件电学性能上的差异，如导通电阻，击穿电压等参数，来判断工艺上关键层次偏差的大小。从而通过调整工艺的方法，来减小非对称LDMOS器件的偏差，提高器件的性能以及面内的均一性。本发明还提供了一种非对称LDMOS器件工艺偏差监控结构的制造方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明的非对称LDMOS器件工艺偏差的监控结构，包括:版图设计完全相同并列排布的两个非对称LDMOS器件，所述两个非对称LDMOS器件具有共P型阱区，所述共P型阱区中形成有间隔排列的N型重参杂区和P型重参杂区；所述两个非对称LDMOS器件共用一衬底引出端，所述两个非对称LDMOS的源极均与共用的衬底引出端通过金属硅化物以及接触孔和金属引线共接，所述两个非对称LDMOS的栅极分别作为引出端，所述两个非对称LDMOS的漏极分别作为引出端。
[0005]一种非对称LDMOS工艺偏差监控结构的制造方法，包括:
[0006]步骤一、在P型衬底上利用外延技术生成N型外延层；
[0007]步骤二、在N型外延层上利用离子注入技术分别生成N型埋层和P型埋层，其中非对称LDMOS器件做在N型埋层内；
[0008]步骤三、在硅片内利用氧化技术分别形成有源区和隔离用的场区；
[0009]步骤四、在硅片内利用离子注入技术分别生成N型阱区和P型阱区；
[0010]步骤五、在硅片内利用氧化技术，在有源区上形成栅氧，利用CVD技术淀积多晶娃，并利用光刻技术形成多晶娃栅极；
[0011 ] 步骤六、在硅片内利用离子注入技术分别生成N型重参杂区和P型重参杂，分别形成非对称LDMOS器件的源极、漏极和衬底引出端；
[0012]步骤七、在硅片内利用CVD技术淀积氧化层，形成介质层；
[0013]步骤八、在硅片形成通孔和金属层，将非对称LDMOS器件的源极，漏极，衬底和栅极引出。
[0014]其中，两个非对称LDMOS器件的栅极分别连接到两个不同的PAD (打线引出端)，两个非对称LDMOS器件的漏极分别连接到两个不同的PAD，两个非对称LDMOS器件的源极和一个衬底通过金属硅化物、接触孔和金属引线连接到同一个PAD上。
[0015]本发明非对称LDMOS工艺偏差监控结构是用于在硅片上监控工艺偏差引起对非对称LDMOS器件性能的影响，进而根据非对称LDMOS器件性能上的要求提出对关键工艺偏差提出要求。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0017]图1是本发明非对称LDMOS工艺偏差监控结构的示意图。
[0018]图2是本发明非对称LDMOS工艺偏差监控结构的版图设计示意图。
[0019]附图标记说明
[0020]I是N型埋层
[0021]2是P型阱区
[0022]3是N型阱区
[0023]4是场区
[0024]5是N型重掺杂区
[0025]6是P型重掺杂区
[0026]7是多晶硅栅
[0027]8是源极
[0028]9是漏极
[0029]10是栅极。
【具体实施方式】
[0030]如图1所示，本发明的非对称LDMOS器件工艺偏差的监控结构，包括:两个版图设计完全相同的非对称LDMOS器件；
[0031]所述非对称LDMOS器件包括:形成在P型衬底上的N型外延层，N型外延层中的N型埋层和P型埋层，N型埋层中I的P型阱区2和N型阱区3，形成在N型阱区3两侧的场区4，形成在N型阱区3中的N型重掺杂区5，形成在P型阱区2 (两LDMOS器件共用P阱)中的P型重掺杂区6和N型重掺杂区5，形成在场区4和P型阱区22上方的多晶硅栅7 ；
[0032]两个非对称LDMOS器件共用一衬底引出端，两个非对称LDMOS的源极8均与共用的衬底引出端通过金属硅化物以及接触孔和金属引线共接，两个非对称LDMOS的栅极10分另IJ作为引出端，两个非对称LDMOS的漏极9分别作为引出端。
[0033]在监控时，两个非对称LDMOS器件的栅极10分别连接到两个不同的PAD,两个非对称LDMOS器件的漏极9分别连接到两个不同的PAD，两个非对称LDMOS器件的源极8和一个衬底通过金属硅化物以及接触孔和金属引线连接到同一个PAD上。
[0034]利用本发明中的监控结构，能很好的监控由于生产过程中工艺的偏差引起的非对称LDMOS器件的差异。在该结构中，由于工艺控制上的偏差P型阱区(Pbody)在实际的工艺过成中会向左侧或右侧发生偏移，该偏移的发生是随机的，但该偏移量的多少在工艺上是可控的。比如当P型阱区(Pbody )在实际生产中发生向右偏差时，该监控结构中的右侧的非对称LDMOS器件(器件I)由P型阱区(Pbody)决定的有效沟道长度(LCH)是变大的，而该非对称LDMOS器件(器件I)的有效沟道积累区(LA)是变小的，同时该结构中的左侧的非对称LDMOS器件(器件2)的变化正好是相反的，即该非对称LDMOS器件(器件2)由P型阱区(Pbody)决定的有效沟道长度(LCH)是变小的，而该非对称LDMOS器件(器件2)的有效沟道积累区(LA)是变大的。如前面分析的那样非对称LDMOS器件的沟道长度(LCH)和沟道积累区(LA)对该类器件的性能有很大的影响。当发生如上所诉的工艺偏差是，这两个原本版图设计上完全一样的非对称LDMOS器件的电学性能上会发生明显的变化。该监控结构中的右侧的非对称LDMOS器件(器件I)的导通电阻会变小，同时该器件的击穿电压会变小。而对应得该结构中的左侧的非对称LDMOS器件(器件2)的导通电阻会变大，同时该器件的击穿电压会变大。
[0035]利用如上所述的方法，对本发明的结构进行测试，利用统计学的方法可以得出该监控结构中的两个非对称LDMOS器件的电学性能随工艺偏差而变化的结果。由于这两个非对称LDMOS器件在版图设计上是完全一样的，那么这两个非对称LDMOS器件在电学性能上的差异完全是由于生产工艺上关键步骤如阱的工艺偏差所应起的。
[0036]该统计数据可以得出两个有实际意义的结论:
[0037]I)监控在现有工艺条件下，工艺偏差对非对称LDMOS器件电学性能影响的程度；
[0038]2)利用该结构监控到的非对称LDMOS器件电学性能的偏差与工艺偏差数据做对t匕，定义出由器件性能需求提出的对生产工艺偏差的要求，从而提出对生产工艺的进一步改善方向及目标，帮助优化工艺。
[0039]一种非对称LDMOS工艺偏差监控结构的制造方法，包括:
[0040]步骤一、在P型衬底上利用外延技术生成N型外延层；
[0041]步骤二、在N型外延层上利用离子注入技术分别生成N型埋层和P型埋层，其中非对称LDMOS器件做在N型埋层内；
[0042]步骤三、在硅片内利用氧化技术分别形成有源区和隔离用的场区；
[0043]步骤四、在硅片内利用离子注入技术分别生成N型阱区和P型阱区；
[0044]步骤五、在硅片内利用氧化技术，在有源区上形成栅氧，利用CVD技术淀积多晶娃，并利用光刻技术形成多晶娃栅极；
[0045]步骤六、在硅片内利用离子注入技术分别生成N型重参杂区和P型重参杂，分别形成非对称LDMOS器件的源极、漏极和衬底引出端；
[0046]步骤七、在硅片内利用CVD技术淀积氧化层，形成介质层；
[0047]步骤八、在硅片形成通孔和金属层，将非对称LDMOS器件的源极，漏极，衬底和栅极引出。
[0048]以上通过【具体实施方式】和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】
1.一种非对称LDMOS工艺偏差的监控结构，其特征是，包括:版图设计完全相同并列排布的两个非对称LDMOS器件，所述两个非对称LDMOS器件具有共P型阱区，所述共P型阱区中形成有间隔排列的N型重参杂区和P型重参杂区；所述两个非对称LDMOS器件共用一衬底引出端，所述两个非对称LDMOS的源极均与共用的衬底引出端通过金属硅化物以及接触孔和金属引线共接，所述两个非对称LDMOS的栅极分别作为引出端，所述两个非对称LDMOS的漏极分别作为引出端。
2.一种非对称LDMOS工艺偏差监控结构的制造方法，其特征是，包括: 步骤一、在P型衬底上利用外延技术生成N型外延层； 步骤二、在N型外延层上利用离子注入技术分别生成N型埋层和P型埋层，其中非对称LDMOS器件做在N型埋层内； 步骤三、在硅片内利用氧化技术分别形成有源区和隔离用的场区； 步骤四、在硅片内利用离子注入技术分别生成N型阱区和P型阱区； 步骤五、在硅片内利用氧化技术，在有源区上形成栅氧，利用CVD技术淀积多晶硅，并利用光刻技术形成多晶娃栅极； 步骤六、在硅片内利用离子注入技术分别生成N型重参杂区和P型重参杂，分别形成非对称LDMOS器件的源极、漏极和衬底引出端； 步骤七、在硅片内利用CVD技术淀积氧化层，形成介质层； 步骤八、在硅片形成通孔和金属层，将非对称LDMOS器件的源极，漏极，衬底和栅极引出。
【文档编号】H01L21/8234GK103456734SQ201210169563
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2012年5月28日 优先权日:2012年5月28日
【发明者】仲志华 申请人:上海华虹Nec电子有限公司