P型横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法

本发明涉及半导体集成电路，特别是涉及一种p型横向扩散金属氧化物半导体器件，还涉及一种p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法。

背景技术：

1、高压集成电路是功率电子学的重要领域，它将高压功率器件与信号处理系统以及外围接口电路、保护电路、检测电路等集成到一片芯片上，不仅提高了系统的可靠性、稳定性，而且减少了系统的功耗、体积、重量和成本。在高压集成电路中，当高侧电路的电位为高压时，就需要电平移位技术将低压信号传送到高压部分从而驱动高压端功率器件。电平移位电路是连接高低压电路的桥梁，它将前级死区发生电路输出的低压信号抬升为高压信号，供后级高压电路使用，防止前后级高低压信号产生相互串扰。高压功率转换器件ldmos是电平移位电路的关键，其栅端接受低侧电路的信号并通过其漏端输出高压信号，因此ldmos需要承受高侧电路的电压。击穿电压是衡量ldmos器件的一个重要参数，击穿电压是指在ldmos的漏端施加高电压，而栅极和源极处于零电位时，漏端所能承受的最大电压。当漏端的电压超过器件的击穿电压时，器件就会发生雪崩击穿，当器件长时间处于雪崩击穿的状态时，将会发生烧毁。ldmos因具有较好的开关特性和较高的击穿电压，被广泛地应用在高压功率集成电路中。

2、pldmos是ldmos的一种，具有ldmos的优异性能，同时pldmos作为高侧驱动可以简化功率集成电路的复杂度，减小芯片面积。但是与常规的nldmos的制造工艺不同，示例性的pldmos的制造工艺的流程会更为复杂。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种简化的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法。

2、一种p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括：获取基底；所述基底包括n型埋层及n型埋层上的p型区，所述p型区上形成有掩膜层；图案化所述掩膜层，形成至少两个注入窗口；通过各所述注入窗口进行n型离子注入，在所述p型区内形成高压n阱掺杂区和低压n阱掺杂区；所述低压n阱掺杂区的掺杂浓度高于所述高压n阱掺杂区的掺杂浓度；在各所述注入窗口表面形成氧化层；去除所述掩膜层；向所述p型区进行p型离子普注，在所述氧化层处p型离子的注入被阻挡；通过热退火使注入的p型离子扩散形成漂移区和p型阱区，所述高压n阱掺杂区扩散形成高压n型阱区，所述低压n阱掺杂区扩散形成低压n型阱区；所述漂移区位于所述高压n型阱区和低压n型阱区之间，所述p型阱区位于所述高压n型阱区两侧、且一侧的p型阱区位于所述高压n型阱区和漂移区之间；形成源极掺杂区、漏极掺杂区及栅极；所述源极掺杂区位于所述低压n型阱区内，所述漏极掺杂区位于所述p型阱区内、且位于所述高压n型阱区和漂移区之间，所述栅极位于所述源极掺杂区和漏极掺杂区之间的基底上，所述源极掺杂区和漏极掺杂区具有p型掺杂。

3、上述p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，图案化的掩膜层形成分段的注入窗口，注入n型离子后通过在注入窗口表面覆盖氧化层，后续注入p型离子时该氧化层作为注入的阻挡层，因此p型离子注入无需单独准备一块光刻版，有效地简化了pldmos器件的制造工艺，使其能与nldmos的制造工艺兼容。

4、在其中一个实施例中，各所述注入窗口中包括高压n阱注入窗口和低压n阱注入窗口；所述通过各所述注入窗口进行n型离子注入，在所述p型区内形成高压n阱掺杂区和低压n阱掺杂区的步骤包括：通过所述高压n阱注入窗口和低压n阱注入窗口进行第一次n型离子注入；通过光刻在所述p型区上形成覆盖所述高压n阱注入窗口、并露出所述低压n阱注入窗口的光刻胶层；进行第二次n型离子注入，被所述光刻胶层覆盖的位置n型离子注入被阻挡。

5、在其中一个实施例中，各所述注入窗口还包括位于所述高压n阱注入窗口和低压n阱注入窗口之间的多个n型离子注入窗口；所述第一次n型离子注入包括通过各所述n型离子注入窗口在p型区内形成相应数量的n型的漂移区掺杂调整区；所述光刻胶层覆盖的位置包括各所述n型离子注入窗口。

6、在其中一个实施例中，各所述n型离子注入窗口中相邻的窗口间隔1.0～2.0微米。

7、在其中一个实施例中，每个n型离子注入窗口的宽度为2.0～4.0微米。

8、在其中一个实施例中，所述掩膜层包括硅氧化物层和硅氮化物层，所述去除所述掩膜层的步骤是去除所述硅氮化物层。

9、在其中一个实施例中，所述硅氧化物层的材料包括二氧化硅层。

10、在其中一个实施例中，所述硅氮化物层的材料包括氮化硅。

11、在其中一个实施例中，所述制造方法还包括：在所述漂移区上形成场效应氧化层；所述场效应氧化层位于所述源极掺杂区和漏极掺杂区之间；形成源极金属电极、漏极金属电极及栅极金属电极；所述源极金属电极位于所述源极掺杂区上并与所述源极掺杂区电性连接，所述漏极金属电极位于所述漏极掺杂区上并与所述漏极掺杂区电性连接，所述栅极金属电极位于所述栅极上并与所述栅极电性连接，所述漏极金属电极位于场效应氧化层上方的部分作为漏极金属场板，所述栅极金属电极位于所述场效应氧化层上方的部分作为栅极金属场板；其中，所述栅极为多晶硅栅极，所述多晶硅栅极延伸至所述场效应氧化层上。

12、在其中一个实施例中，所述制造方法还包括形成衬底引出区和体区的步骤；所述衬底引出区形成于所述高压n型阱区背离所述漂移区的一侧的p型阱区中，所述衬底引出区具有p型掺杂，所述体区形成于所述低压n型阱区中，所述体区具有n型掺杂，所述源极掺杂区位于所述体区和漂移区之间。

13、在其中一个实施例中，所述在所述漂移区上形成场效应氧化层包括在衬底引出区和漏极掺杂区之间的基底表面形成场效应氧化层，以及在体区两侧的基底表面形成场效应氧化层。

14、在其中一个实施例中，所述制造方法用于形成击穿电压为600v的高压集成电路用pldmos。

15、在其中一个实施例中，所述高压n型阱区和低压n型阱区的n型离子源为磷。

16、在其中一个实施例中，所述高压n型阱区和低压n型阱区的掺杂浓度为1e11cm-2～1e13cm-2。

17、在其中一个实施例中，所述漂移区和p型阱区的p型离子源为硼。

18、在其中一个实施例中，所述漂移区和p型阱区的掺杂浓度为1e11cm-2～1e13cm-2。

19、还有必要提供一种p型横向扩散金属氧化物半导体器件，其是通过以上任一实施例所述的制造方法制造形成。

技术特征：

1.一种p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括：

2.根据权利要求1所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，各所述注入窗口中包括高压n阱注入窗口和低压n阱注入窗口；

3.根据权利要求2所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，各所述注入窗口还包括位于所述高压n阱注入窗口和低压n阱注入窗口之间的多个n型离子注入窗口；

4.根据权利要求3所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，各所述n型离子注入窗口中相邻的窗口间隔1.0～2.0微米，和/或

5.根据权利要求1所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述掩膜层包括二氧化硅层和所述二氧化硅层上的氮化硅层，所述去除所述掩膜层的步骤是去除所述氮化硅层。

6.根据权利要求1所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，还包括：

7.根据权利要求1所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，还包括形成衬底引出区和体区的步骤；所述衬底引出区形成于所述高压n型阱区背离所述漂移区的一侧的p型阱区中，所述衬底引出区具有p型掺杂，所述体区形成于所述低压n型阱区中，所述体区具有n型掺杂，所述源极掺杂区位于所述体区和漂移区之间。

8.根据权利要求1所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，用于形成击穿电压为600v的高压集成电路用pldmos。

9.根据权利要求1所述的p型横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述高压n型阱区和低压n型阱区的n型离子源为磷，掺杂浓度为1e11cm-2～1e13cm-2；所述漂移区和p型阱区的p型离子源为硼，掺杂浓度为1e11cm-2～1e13cm-2。

10.一种p型横向扩散金属氧化物半导体器件，其特征在于，通过如权利要求1-9中任一项所述的方法制造。

技术总结
本发明涉及一种P型横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法，所述方法包括：获取基底；图案化掩膜层，形成至少两个注入窗口；通过各注入窗口进行N型离子注入，在P型区内形成高压N阱掺杂区和低压N阱掺杂区；在各注入窗口表面形成氧化层；去除掩膜层；向P型区进行P型离子普注，在氧化层处P型离子的注入被阻挡；通过热退火使注入的P型离子扩散形成漂移区和P型阱区。本发明图案化的掩膜层形成分段的注入窗口，注入N型离子后通过在注入窗口表面覆盖氧化层，后续注入P型离子时该氧化层作为注入的阻挡层，因此P型离子注入无需单独准备一块光刻版，有效地简化了PLDMOS器件的制造工艺，使其能与NLDMOS的制造工艺兼容。

技术研发人员：张龙,何乃龙,崔永久,张森,王肖娜,林峰,马杰,刘斯扬,孙伟锋
受保护的技术使用者：东南大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15