LDMOS器件及其制造方法与流程

本申请涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种ldmos器件及其制造方法。

背景技术：

bcd(bipolar-cmos-dmos)工艺技术在同一芯片上集成了具有精确模拟功能的双极型(bipolar)器件、数字设计的cmos器件和ldmos器件等不同器件。对于横向扩散金属氧化物半导体(laterally-diffusedmetal-oxidesemiconductor，ldmos)器件，其导通电阻是一个重要指标，bcd工艺中，ldmos器件虽然和cmos器件集成在同一芯片中，但是由于器件的高击穿电压bv(breakdownvoltage)和低特征导通电阻rsp(specificon-resistance)之间存在矛盾关系，需要在两者之间进行折中，从而往往无法满足开关管应用的要求。

相关技术为了获得高击穿电压bv、低特征导通电阻rsp，通常需要增加额外的掩模版来实现，但是此种手段增加了工艺平台的制造成本。

因此如何在避免增加额外的掩模版的同时形成高击穿电压bv、低特征导通电阻rsp的ldmos器件成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请提供了一种ldmos器件及其制造方法，可以解决相关技术中为了获得高击穿电压bv、低特征导通电阻rsp，通常需要增加额外的掩模版的问题。

作为本申请的第一方面，提供一种ldmos器件的制造方法，所述ldmos器件的制造方法至少包括以下步骤：

提供第一导电类型衬底；

在所述第一导电类型衬底上外延生长形成第一导电类型外延层；

在所述第一导电类型外延层上，通过第一次热氧化形成垫层氧化层；

在所述垫层氧化层上沉积形成氮化硅介质层；

在所述氮化硅介质层上进行光刻，打开需要形成超浅沟槽区域的光刻胶，形成刻蚀窗口；

刻蚀去除所述刻蚀窗口位置处的氮化硅介质层；

去除光刻胶，以剩余的氮化硅介质层为硬质掩模层进行刻蚀；在未被所述氮化硅介质层覆盖的所述第一导电类型外延层中，形成超浅沟槽；

通过第二次热氧化，在所述超浅沟槽的表面形成注入氧化层；

以剩余的氮化硅介质层为硬质掩模层进行漂移区注入，形成未经热扩散的漂移区；

通过第三次热氧化，在所述注入氧化层上形成第一衬垫氧化层，使得所述漂移区发生第一次热扩散；

通过光刻刻蚀工艺，在位于所述漂移区一侧的所述第一导电类型外延层中形成隔离沟槽；

通过第四次热氧化，在所述隔离沟槽的表面形成第二衬垫氧化层，使得所述漂移区进发生第二次热扩散；

沉积形成氧化硅层，使得所述氧化硅层覆盖在剩余的氮化硅介质层上，并填充在所述超浅沟槽和所述隔离沟槽中；

制作ldmos管的栅极结构；

在所述栅极结构的两侧形成ldmos管的源极和漏极。

可选的，所述步骤：制作ldmos管的栅极结构；包括：

以所述氮化硅介质层为停止层进行化学机械研磨；

进行第一导电类型杂质注入，在位于所述漂移区另一侧的第一导电类型外延层中形成第一导电类型区；

在所述第一导电类型外延层上制作栅极结构；所述栅极结构的一侧延伸至位于所述超浅沟槽位置处的氧化硅层上，另一侧延伸至所述第一导电类型区上。

可选的，在所述步骤：以所述氮化硅介质层为停止层进行化学机械研磨之后，在所述步骤：制作栅极结构之前，还进行：

第一导电类型离子注入，在所述第一导电类型外延层的中形成降低表面电场结构。

可选的，所述步骤：在所述栅极结构的两侧形成ldmos管的源极和漏极，包括：

在所述超浅沟槽远离所述栅极结构的一侧，形成第二导电类型重掺杂区；

在所述第一导电类型区中形成第一导电类型重掺杂区。

可选的，所述步骤：以剩余的氮化硅介质层为硬质掩模层进行漂移区注入，形成未经热扩散的漂移区，包括：

以剩余的氮化硅介质层为硬质掩模层，进行能量为30kev～150kev的漂移区注入，形成未经热扩散的漂移区。

可选的，在所述步骤：在所述第一导电类型衬底上外延生长形成第一导电类型外延层之前，还进行：

在所述第一导电类型衬底中注入形成第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层从所述第一导电类型衬底的上表面向下延伸。

可选的，第一导电类型为p型，第二导电类型为n型。

可选的，第一导电类型为n型，第二导电类型为p型。

作为本申请的第二方面，提供一种ldmos器件，所述ldmos器件由本申请第一方面所述的ldmos器件的制造方法制作而成，所述ldmos器件至少包括：

第一导电类型衬底，以及形成于所述第一导电类型衬底上的第一导电类型外延层；所述第一导电类型外延层中形成有漂移区；

超浅沟槽隔离结构，所述超浅沟槽隔离结构包括设于所述漂移区中超浅沟槽，和填充在所述超浅沟槽中的氧化硅；

隔离槽，所述隔离槽位于所述漂移区一侧的所述第一导电类型外延层中，所述隔离槽中填充有氧化硅；

ldmos管的栅极结构，，在所述栅极结构的两侧形成ldmos管的源极和漏极。

可选的，所述ldmos管的漏极包括第二导电类型重掺杂区，所述第二导电类型重掺杂区位于所述超浅沟槽隔离结构远离所述栅极结构的一侧。

可选的，位于所述漂移区的另一侧的第一导电类型外延层中还形成有第一导电类型区。

可选的，所述ldmos管的源极包括第一导电类型重掺杂区，所述第一导电类型重掺杂区位于所述第一导电类型区中。

可选的，所述栅极结构位于所述第一导电类型外延层上，且沿所述第一导电类型外延层的表面延伸；所述栅极结构的一侧延伸至所述超浅沟槽隔离结构的表面，另一侧延伸至第一导电类型区的表面。

可选的，所述栅极结构包括栅绝缘介质层、设于所述栅绝缘介质层上的栅极多晶硅层和设于所述多晶硅层两侧的侧墙介质层；

所述栅绝缘介质层的一侧与所述超浅沟槽隔离结构相连，另一侧沿所述第一导电类型外延层的表面，延伸至所述第一导电类型区上。

可选的，在所述第一导电类型衬底中注入形成第二导电类型埋层，所述第二导电类型埋层从所述第一导电类型衬底的上表面向下延伸。

可选的，在靠近所述第二导电类型埋层的第一导电类型外延层中形成降低表面电场结构。

本申请技术方案，至少包括如下优点：

本申请在获得与相关技术相当的bv/rsp的情况下，可以减少制造工艺的掩模版数，有利于提高该技术的竞争力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术的ldmos器件结构图；

图2a是本申请实施例中ldmos器件的制造方法步骤s5完成后形成的结构示意图；

图2b本申请实施例中ldmos器件的制造方法步骤s9完成后形成的结构示意图；

图2c本申请实施例中ldmos器件的制造方法步骤s11中通过光刻显影打开需要形成隔离沟槽区域的光刻胶后的结构示意图；

图2d本申请实施例中ldmos器件的制造方法步骤s12完成后的结构示意图；

图2e本申请实施例中ldmos器件的制造方法步骤s13完成后的结构示意图；

图2f本申请实施例5中ldmos器件的制造方法形成p型区后的结构示意图；

图2g本申请实施例5中ldmos器件的制造方法形成降低表面电场结构后的结构示意图；

图3本申请实施例中未形成降低表面电场结构的ldmos器件示意图；

图4本申请实施例中在p型外延层的形成降低表面电场结构的ldmos器件示意图；

图5为本申请的实施例和相关技术所提供的ldmos器件的bv/rsp的分布图。

对于相关技术图1中的附图标记如下：

101—p型衬底，102—n型埋层，103—p型外延层，104—超浅沟槽隔离结构，105—浅沟槽隔离(sti)结构，106—漂移区，107—resurf层，108—p型区，109—栅绝缘介质层，110—栅极多晶硅层，111—侧墙介质层，112—n型重掺杂区，113—p型重掺杂区

对于图2系列、图3和图4中，与本申请相关的附图标记如下：

101—p型衬底，102—n型埋层，103—p型外延层，104—超浅沟槽隔离结构，105—隔离沟槽，106—漂移区，108—p型区，109—栅绝缘介质层，110—栅极多晶硅层，111—侧墙介质层，112—n型重掺杂区，113—p型重掺杂区，200-刻蚀窗口。

具体实施方式

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本申请中所提到的第一导电类型和第二导电类型为p型或者n型，为了便于描述本申请中的实施例是以第一导电类型为p型，第二导电类型为n型为例。

图1为相关技术中为了获得高击穿电压bv、低特征导通电阻rsp，通常采用的ldmos器件结构。参照图1，包括从下至上依次层叠的p型衬底层101、n型埋层102和p型外延层103，在p型外延层103上形成ldmos管。在p型外延层103中，位于形成ldmos管的下方，由p型硼离子注入形成降低表面电场(reducedsurfacefield，resurf)结构。所述ldmos管包括栅极结构、源区结构和漏区结构，所述栅极结构设于所述p型外延层103上，源区结构和漏区结构分别位于所述栅极结构的两侧。所述漏区结构包括形成p型外延层103中的漂移区106，所述漂移区106中形成一n型重掺杂区112，在所述一n型重掺杂区112与栅极结构的一侧之间的漂移区106中开设有超浅沟槽隔离(ultrashallowtrenchisolation,usti)结构104，在所述漏区结构远离所述栅极结构的一侧的的p型外延层103中开设有浅沟槽隔离(sti)结构105。

所述源区结构包括形成于p型外延层103中的p型体区108，所述p型体区108中形成p型重掺杂区113和另一n型重掺杂区112，所述栅极结构的另一侧延伸至所述另一n型重掺杂区112上。

所述栅极结构包括设于所述p型外延层103上的栅绝缘介质层109，所述栅绝缘介质层109的一侧沿所述p型外延层103的表面延伸至超浅沟槽隔离结构104上；栅绝缘介质层109的另一侧沿所述p型外延层103的表面延伸至第二n型重掺杂区112上；所述栅绝缘介质层109上设有栅极多晶硅层110，在所述栅绝缘介质层109与栅极多晶硅层110层叠结构的两侧设有侧墙介质层111。

对于相关技术中的ldmos器件结构，为了提高器件的导通电流即减小器件的导通电阻，在部分漂移区上会额外引入所述超浅沟槽隔离结构104，同时也能改善栅极结构边缘处电场分布。但是为了引入超浅沟槽隔离结构104，需要额外增加掩模版，因此会增加工艺平台的制造成本；此外，对于相关技术ldmos器件的制作过程，其漂移区106的注入是在超浅沟槽隔离结构104完成之后形成，此工艺也需要额外的掩模版来进行注入。

为此本申请的实施例提供一种ldmos器件及其制造方法，本申请的实施例能够在避免增加额外的掩模版的同时形成高击穿电压bv、低特征导通电阻rsp的ldmos器件。

实施例1：

本实施例提供一种ldmos器件的制造方法，包括依次进行的以下步骤：

s1：提供p型衬底101；

s2：在p型衬底101上外延生长形成p型外延层103；

s3：在p型外延层上，通过第一次热氧化形成垫层氧化层151；

s4：在垫层氧化层151上沉积形成氮化硅介质层152；

s5：参照图2a，使用能够形成超浅沟槽图案的掩模版，在氮化硅介质层152上光刻显影形成光刻胶153，打开需要形成超浅沟槽区域的光刻胶153，形成刻蚀窗口200；

s6：刻蚀去除刻蚀窗口200位置处的氮化硅介质层152；

s7：去除光刻胶，以剩余的氮化硅介质层152为硬质掩模层进行刻蚀，在未被氮化硅介质层152覆盖的p型外延层103中，刻蚀形成超浅沟槽；

刻蚀形成超浅沟槽从p型外延层103的上表面向下延伸，且超浅沟槽延伸的深度为

s8：通过第二次热氧化，在超浅沟槽的表面形成注入氧化层157；

s9：参照图2b，以剩余的氮化硅介质层152为硬质掩模层进行的漂移区注入，在超浅沟槽周围的p型外延层103中形成未经热扩散的漂移区106；

漂移区注入时使用的离子注入能量为30kev～150kev，对于步骤s9中以剩余的氮化硅介质层152为硬质掩模层进行的漂移区注入过程能够阻挡漂移区注入到其他器件的有源区中，这时的漂移区注入区未经热扩散，因此形成的未经热扩散的漂移区106与超浅沟槽开口大小一致，且深度较浅为

s10：通过第三次热氧化，在注入氧化层157上形成第一衬垫氧化层154，使得在第三次热氧化过程中漂移区106发生第一次热扩散；

在注入氧化层157上形成第一衬垫氧化层154后，第一衬垫氧化层154与注入氧化层上157连为一体，且其成分均为氧化硅，第一衬垫氧化层154与注入氧化层157连为一体的结构覆盖在超浅沟槽的内壁上；在第三次热氧化形成第一衬垫氧化层154过程中，原本s9中形成的未经热扩散的漂移区106开始向四周扩散，即漂移区106进行第一次热扩散。

s11：在s10步骤完成后的器件结构上涂覆光刻胶153，通过光刻显影打开需要形成隔离沟槽105区域的光刻胶153(参照图2c)，刻蚀去除未被光刻胶153覆盖的区域，在位于漂移区106一侧的第一导电类型外延层中形成隔离沟槽105(参照图2d)。

其中，隔离沟槽105从p型外延层103的上表面向下延伸，且隔离沟槽105向下延伸的深度为

s12：参照图2d，通过第四次热氧化，在隔离沟槽105的表面形成第二衬垫氧化层155，使得漂移区106在第四次热氧化过程中进行第二次热扩散；

在第四次热氧化形成第二衬垫氧化层155过程中，s10发生第一次热扩散的漂移区106开始进一步向四周扩散，即漂移区106进行第二次热扩散。

s13：参照图2e，在s12步骤完成后的器件表面沉积氧化硅形成氧化硅层156；沉积形成的氧化硅层覆盖在剩余的氮化硅介质层上，并填充在超浅沟槽和隔离沟槽105中；

形成的氧化硅层156与步骤s10中在超浅沟槽的内壁上形成的第一衬垫氧化层154连为一体，从而填充在超浅沟槽中的氧化硅层156、第一衬垫氧化层154和注入氧化层157形成超浅沟槽隔离结构104。

s14：制作ldmos管的栅极结构，栅极结构的栅绝缘介质层与超浅沟槽隔离结构104相连。

s15：在栅极结构的两侧形成ldmos管的源极和漏极。

通过本实施例的方法所形成的ldmos器件包括以下结构：

p型衬底101，以及形成于p型衬底101上的p型外延层103；p型外延层103中形成有漂移区106；

超浅沟槽隔离结构104，超浅沟槽隔离结构104包括设于漂移区106中超浅沟槽，和填充在超浅沟槽中的氧化硅；

隔离槽105，隔离槽105位于漂移区106一侧的第一导电类型外延层中，隔离槽105中填充有氧化硅；

p型区108，p型区108位于漂移区106的另一侧；

ldmos管的栅极结构，栅极结构的栅绝缘介质层109与超浅沟槽隔离结构104相连。

ldmos管的源极和漏极位于栅极结构的两侧。

本实施例中的漂移区106的注入过程无需额外增加掩模版，即在超浅沟槽刻蚀之后，利用剩余的氮化硅介质层152为硬质掩模层进行的漂移区注入，以剩余的氮化硅介质层152为硬质掩模层进行的漂移区注入过程能够阻挡漂移区注入到其他器件的有源区中。且在之后经过第三次热氧化和第四次热氧化过程，漂移区106发生热扩散，使得漂移区106中的杂质进入器件的积累区和漏极区，从而形成低导通电阻的ldmos器件。

实施例2：

本实施例以实施例1为基础，其与实施例1的区别点在于，步骤s14：制作ldmos管的栅极结构，栅极结构的栅绝缘介质层与超浅沟槽隔离结构104相连，包括：

s141：参照图2f，以氮化硅介质层152为停止层进行化学机械研磨(cmp)，研磨去除氮化硅介质层152时停止研磨，从而形成平整光滑的器件表面，且在研磨后的器件表面为氧化硅。

s142：参照图2f，进行p型杂质注入，在位于漂移区106另一侧的p型外延层103中形成p型区108；其中对于p型区108可以为p型体区或者p型阱区。

s143：在p型外延层103上制作栅极结构；栅极结构的一侧延伸至位于超浅沟槽位置处的氧化硅层156上，另一侧延伸至p型区108上。

实施例3：

本实施例以实施例2为基础，其与实施例2的区别点在于，对于步骤s15：在栅极结构的两侧形成ldmos管的源极和漏极，包括以下步骤：

s151：在超浅沟槽远离栅极结构一侧的漂移区106中，形成一n型重掺杂区112；

s152：在p型区108中形成p型重掺杂区113，在p型重掺杂区113和栅极结构另一侧之间的p型区108中，形成另一n型重掺杂区112。

实施例4：

本实施例以实施例2为基础，对于实施例2中的栅极结构包括：栅绝缘介质层109、设于栅绝缘介质层109上的栅极多晶硅层110，和，位于栅绝缘介质层109和栅极多晶硅层110层叠结构两侧的侧墙介质层111；栅极结构的一侧与超浅沟槽中的氧化硅相连，另一侧延伸至p型区108的表面。

实施例5：

参照图2g，本实施例在实施例2的基础上，其与实施例2的区别点在于：

其一，在s1：提供p型衬底101之后，在s2：在p型衬底101上外延生长形成p型外延层103之前还进行：

在p型衬底中注入形成n型埋层，n型埋层从p型衬底的上表面向下延伸。

其二，在步骤s141研磨之后，在步骤s142进行p型杂质注入之前，还进行全局或者选择性p型硼离子注入，在p型外延层的中形成降低表面电场结构107。

通过选择适当的漂移区注入条件，在获得相当的bv/rsp的情况下(参照图5)，可以减少制造工艺的掩模版数，有利于提高该技术的竞争力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。