阶梯栅氧化层有源漂移区结构的n型ldmos的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS。以淡掺杂的硅基材料为最底层基础；淡掺杂的硅基材料的上层为N阱；N阱的上层包括多晶构成LDMOS的栅极，N阱、漂移区掺杂和浓N型构成LDMOS的漏极，P型的体区构成LDMOS的沟道区，P型体区内部的浓N型构成LDMOS的源极；P型体区内部的浓P型与P型体区掺杂，构成LDMOS的衬底端；在多晶与P型体区之间设置有栅极氧化层，在多晶与LDMOS的漏极之间设置有阶梯氧化层，阶梯氧化层的厚度厚于栅极氧化层，且阶梯氧化层与多晶构成的LDMOS的栅极自对准。本实用新型明显改善了器件大电流、大电场情况下的安全工作区，导通电阻基本上没有增加，同时成本低，工艺易控制。
【专利说明】阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS
【技术领域】
[0001]本实用新型公开了一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS (横向双扩散场效应管)，涉及一种半导体器件，属于半导体【技术领域】。
【背景技术】
[0002]常规的横向双扩散场效应管分为场氧漂移区结构和有源漂移区结构，分别如图1、图2所示。两者主要的区别是漂移区的氧化层形成的方法不一样，场氧漂移区结构的阶梯氧化层部分为0.3-lMffl的厚的氧化层，由于这部分是集成电路工艺的场氧化工艺制作的。多晶硅栅与场氧化层要进行套刻。场氧漂移区结构，由于多晶下的氧化层厚，耐压特性好；而有源漂移区结构，利用栅极多晶盖在薄氧化层上的优势，栅极多晶与薄氧化层形成自对准，可以降低芯片尺寸。在导通时，通过加栅极多晶对薄氧化层下的漂移区的杂质浓度进行影响，可以有效降低导通电阻，所以导通特性要优于场氧漂移区结构。目前这两种结构在集成电路工艺中都有很广泛的应用。对于30V以下的工艺平台，有源漂移区有很大的优势。对于40V以上的工艺，有源漂移区耐压的劣势就慢慢表现出来，不如场氧漂移区结构应用广泛，而普遍采用的是场氧漂移区结构。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种将场氧漂移区结构和有源漂移区结构相结合起来的LDM0S，通过制作一层薄栅氧和一层厚度厚于薄栅氧的阶梯栅氧化层，有效降低有源漂移区结构在多晶端头处的电场，明显提高耐压和击穿特性，同时栅极多晶对阶梯栅氧化层自对准，不需要套刻尺寸。其优越的导通特性仍然很大部分的保留。
[0004]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0005]一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDM0S，包括淡掺杂的硅基材料、N阱、漂移区掺杂、阶梯氧化层、多晶、栅极氧化层、P型体区内部的浓N型、P型的体区、P型体区内部的浓P型、浓N型、场氧化层；所述淡掺杂的硅基材料为最底层基础；淡掺杂的硅基材料的上层为N阱；N阱的上层包括多晶构成LDMOS的栅极，N阱、漂移区掺杂和浓N型构成LDMOS的漏极，P型的体区构成LDMOS的沟道区，P型体区内部的浓N型构成LDMOS的源极；P型体区内部的浓P型与P型体区掺杂，构成LDMOS的衬底端；在多晶与P型体区之间设置有栅极氧化层，在多晶与LDMOS的漏极之间设置有阶梯氧化层，阶梯氧化层的厚度厚于栅极氧化层，且阶梯氧化层与所述多晶构成的LDMOS的栅极自对准。
[0006]作为本实用新型的进一步优选方案，所述阶梯氧化层和栅极氧化层均为二氧化硅层。
[0007]作为本实用新型的进一步优选方案，所述阶梯氧化层的厚度是所述栅极氧化层厚度的1.3-10倍。
[0008]作为本实用新型的进一步优选方案，所述栅极氧化层的厚度为0.0lMm -0.04Mm。[0009]作为本实用新型的进一步优选方案，所述阶梯氧化层的厚度为0.04Mffl-0.2Mm。
[0010]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本实用新型所公开的器件结构能够在基本不改动其他参数的情况下，有效地削弱了漏区多晶端头下的表面电场，将原有的有源漂移区LDMOS工作电压提高了 20%。并且明显改善了器件大电流、大电场情况下的安全工作区，导通电阻基本上没有增加。该结构的器件制作只需要在常规制作工艺上增加一次光刻，成本增加很少。同时器件的加工工艺都是很常规的过程，工艺容易控制，批次间稳定。对于高低压兼容的双栅氧化的CMOS工艺平台，可以直接利用平台中的两种不同厚度的栅氧化层制作该器件，不需要增加任何工序。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是常规场氧漂移区LDMOS的结构示意图。
[0012]图2是常规有源漂移区LDMOS的结构示意图。
[0013]图3是本实用新型的阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS结构示意图
[0014]其中:1.淡掺杂的硅基材料、2.N阱、3.漂移区掺杂、4.阶梯氧化层、5.多晶、
6.栅极氧化层、7.P型体区内部的浓N型、8.P型体区、9.P型体区内部的浓P型、10.浓N型、11.场氧化层。
【具体实施方式】
[0015]本实用新型的一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS有以下部分:表面的多晶5是LDMOS的栅极。N阱2、漂移区掺杂3和内部的浓N型10构成LDMOS的漏极。P型的体区8构成LDMOS的沟道区。P型体区内部的浓N型7 (N+)构成LDMOS的源极。P型体区内部的浓P型9(P+)与P型体区同类型掺杂，为P型体区提供衬底电位,构成LDMOS的衬底端。在多晶和P型体区间，有一层厚度在0.01-0.04Mm间的二氧化硅层，是LDMOS的栅极薄的氧化层6。在多晶下，靠近LDMOS漏极有一层较厚的二氧化硅层，该层厚度在
0.04-0.2Mffl间，该层氧化层是本实用新型引入的阶梯氧化层4。整个器件可以做在N型或者P型的淡掺杂的硅基材料上I。
[0016]本实用新型提出的器件结构如图3，与常规有源漂移区LDMOS的区别是把薄的栅氧化层靠近漏极部分变为厚度厚于栅氧的阶梯栅氧化层4，这层氧化层薄于场氧化层，在加工过程中，有别于场氧结构的LDM0S，是在形成有源区后形成的，且与多晶硅栅自对准。
[0017]其制作方法是在常规有源漂移区LDMOS制作栅氧化层时，增加阶梯氧化层氧化，再光刻去掉靠近源极端的阶梯氧化层。然后就是常规的有源漂移区LDMOS的标准工艺了。
[0018]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0019]常规场氧漂移区LDMOS的结构示意图和常规有源漂移区LDMOS的结构示意图分别如图1、图2所示，两者主要的区别是漂移区的氧化层形成的方法不一样，如图1的区域4，该部分为0.3-lMffl的厚的氧化层(由于这部分是集成电路工艺的场氧化工艺制作的，所以叫场氧化层，多晶硅栅与场氧化层要进行套刻)。场氧漂移区结构，由于多晶下的氧化层厚，耐压特性好；但是有源漂移区结构，利用栅极多晶盖在薄氧化层上的优势，栅极多晶与薄氧化层形成自对准，可以降低芯片尺寸。在导通时，通过加栅极多晶对薄氧化层下的漂移区的杂质浓度进行影响，可以有效降低导通电阻，所以导通特性要优于场氧漂移区结构。目前这两种结构在集成电路工艺中都有很广泛的应用。对于30V以下的工艺平台，有源漂移区有很大的优势。对于40V以上的工艺，有源漂移区耐压的劣势就慢慢表现出来，不如场氧漂移区结构应用广泛，而普遍采用的是场氧漂移区结构。
[0020]本实用新型的阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS结构示意图如图3所示，与常规有源漂移区LDMOS的区别是把薄的栅氧化层靠近漏极部分变为厚度厚于栅氧的阶梯栅氧化层4，这层氧化层薄于场氧化层，在加工过程中，有别于场氧结构的LDM0S，是在形成有源区后形成的，且与多晶硅栅自对准。其制作方法是在常规有源漂移区LDMOS制作栅氧化层时，增加阶梯氧化层氧化，再光刻去掉靠近源极端的阶梯氧化层。然后就是常规的有源漂移区LDMOS的标准工艺了。
[0021]在所述衬底I上形成N阱2，先在表面做最厚的场氧化层11，然后制作漏极漂移区掺杂NG层3，再做阶梯氧化层4和栅氧化层6。然后制作栅极的多晶层5，再制作用来形成沟道的P型体区8。最后通过注入退火的方式形成漏极区域10、源极区域7和P型体区的接触区域9。
【权利要求】
1.一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDMOS，包括淡掺杂的硅基材料、N阱、漂移区掺杂、阶梯氧化层、多晶、栅极氧化层、P型体区内部的浓N型、P型体区、P型体区内部的浓P型、浓N型、场氧化层；所述淡掺杂的硅基材料为最底层基础；淡掺杂的硅基材料的上层为N阱；N阱的上层包括多晶构成LDMOS的栅极，N阱、漂移区掺杂和浓N型构成LDMOS的漏极，P型的体区构成LDMOS的沟道区，P型体区内部的浓N型构成LDMOS的源极；P型体区内部的浓P型与P型体区掺杂，构成LDMOS的衬底端；其特征在于:所述栅极氧化层设置在多晶与P型体区之间，所述阶梯氧化层设置在多晶与LDMOS的漏极之间，阶梯氧化层的厚度厚于栅极氧化层，且阶梯氧化层与所述多晶构成的LDMOS的栅极自对准。
2.如权利要求1所述的一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDM0S，其特征在于:所述阶梯氧化层和栅极氧化层均为二氧化硅层。
3.如权利要求1所述的一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDM0S，其特征在于:所述阶梯氧化层的厚度是所述栅极氧化层厚度的1.3-10倍。
4.如权利要求1所述的一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDM0S，其特征在于:所述栅极氧化层的厚度为0.0lMm -0.04Mm。
5.如权利要求1所述的一种阶梯栅氧化层有源漂移区结构的N型LDM0S，其特征在于:所述阶梯氧化层的厚度为0.04Mm-0.2Mm。
【文档编号】H01L29/78GK203481243SQ201320590140
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月24日 优先权日:2013年9月24日
【发明者】聂卫东, 朱光荣, 易法友 申请人:无锡市晶源微电子有限公司