Ldmos器件及制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(lateral double-dif fused MOSFET, LDM0S)器件，本发明还涉及该LDMOS器件制造方法。
【背景技术】
[0002]双扩散金属氧化物半导体场效应管(DMOS)由于具有耐高压，大电流驱动能力和极低功耗等特点，目前在电源管理电路中被广泛采用。在LDMOS器件中，导通电阻是一个重要的指标。在BCD (Bipolar-CMOS-DMOS，双极一互补金属氧化物半导体一双重扩散金属氧化物半导体)工艺中，DMOS虽然与CMOS集成在同一块芯片中，但由于高耐压和低导通电阻的要求，DMOS在本底区和漂移区的条件与CMOS现有的工艺条件共享的前提下，其导通电阻较高，往往无法满足开关管应用的要求。因此，为了制作高性能的LDM0S，需要采用各种方法优化器件的导通电阻。通常需要在器件的漂移区增加一道额外的N型注入，使器件有较低的导通电阻，而采用这种方法会降低器件的击穿电压。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是提供一种LDMOS器件，能够降低器件的导通电阻、增加器件的导通电流，同时能降低漂移区的表面电场强度、增加器件的击穿电压，能集成在B⑶工艺中、不需要增加额外工艺成本。为此，本发明还提供了 LDMOS器件的制造方法。
[0004]为解决上述技术问题，本发明提供的LDMOS器件包括:
[0005]N型外延层，形成于P型硅衬底表面上。
[0006]P讲，形成于所述N型外延层中。
[0007]N阱，形成于所述N型外延层中；所述N阱和所述P阱相隔一段距离，在所述N阱和所述P阱之间设置有一个场氧层，所述场氧层的第一侧和所述P阱相隔一段距离，所述场氧层的第二侧延伸到所述N阱上方。
[0008]N型注入层，形成于所述N型外延层中，所述N型注入层第一侧和所述P阱的侧面接触，所述N型注入层的第二侧向所述N阱方向延伸并将所述N阱包围。
[0009]P型辅助耗尽层，形成于所述N型注入层表面、且位于所述场氧层的底部，所述P型辅助耗尽层的宽度小于所述场氧层的底部宽度；所述P型辅助耗尽层的第一侧靠近所述P阱、所述P型辅助耗尽层的第二侧靠近所述N阱，从所述P型辅助耗尽层的第一侧到第二侧方向上，所述P型辅助耗尽层的结深逐渐减少、掺杂量逐渐减少。
[0010]栅极结构，由形成于所述N型外延层表面的栅介质层和多晶硅栅组成，所述栅极结构覆盖部分所述P阱表面并横向延伸到所述N型注入层表面以及所述场氧层表面上，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。
[0011]源区，由形成于所述P阱中的N+区组成，所述源区和所述栅极结构的第一侧自对准。
[0012]漏区，由形成于所述N阱中的N+区组成，所述漏区和所述场氧层自对准。
[0013]P型衬底引出区，由形成于所述P阱中的P+区组成，用于引出所述P阱。
[0014]由位于所述N阱和所述P阱之间的所述N型注入层、所述P型辅助耗尽层和所述N型外延层组成LDMOS器件的漂移区；所述N型注入层的掺杂浓度越高，所述LDMOS器件的导通电阻越低；所述P型辅助耗尽层用于对所述N型注入层进行耗尽，所述P型辅助耗尽层的结深和掺杂量在从第一侧到第二侧方向上逐渐减少的设置使得所述N型注入层耗尽后表面电场平坦。
[0015]进一步的改进是，所述N型注入层的离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为50KeV ?600KeV，注入剂量范围为 IellcnT2 ?lel3cnT2。
[0016]进一步的改进是，所述P型辅助耗尽层由多个相隔一定距离的第一 P型离子注入区经过扩散后组合而成，从所述P型辅助耗尽层的第一侧到第二侧方向上，各所述第一 P型离子注入区的宽度逐渐减少、间距逐渐增加，各所述第一 P型离子注入区的注入杂质为硼，注入能量为50KeV?500KeV，注入剂量范围为IellcnT2?lel3cnT2。
[0017]为解决上述技术问题，本发明提供的LDMOS器件的制造方法包括如下步骤:
[0018]步骤一、在P型硅衬底表面形成N型外延层。
[0019]步骤二、光刻打开P阱注入区域并在该区域进行P型离子注入在所述N型外延层中形成P阱；光刻打开N阱注入区域并在该区域进行N型离子注入在所述N型外延层中形成N讲，所述P阱和所述N阱之间相隔一段距离。
[0020]步骤三、光刻打开N型注入层区域并在该区域进行N型离子注入在所述N型外延层中形成N型注入层，所述N型注入层第一侧和所述P阱的侧面接触，所述N型注入层的第二侧向所述N阱方向延伸并将所述N阱包围。
[0021]步骤四、光刻打开用于组成P型辅助耗尽层的第一 P型离子注入区的注入区域并在该注入区域进行第一 P型离子注入形成各所述第一 P型离子注入区，所述P型辅助耗尽层的第一侧靠近所述P阱、所述P型辅助耗尽层的第二侧靠近所述N阱，从所述P型辅助耗尽层的第一侧到第二侧方向上，各所述第一 P型离子注入区的宽度逐渐减少、间距逐渐增加。
[0022]步骤五、对各所述第一 P型离子注入区热推进，各所述第一 P型离子注入区经过热推进扩散后组合而成所述P型辅助耗尽层，从所述P型辅助耗尽层的第一侧到第二侧方向上，所述P型辅助耗尽层的结深逐渐减少、掺杂量逐渐减少。
[0023]步骤六、淀积场氧层并对所述场氧层进行光刻刻蚀，刻蚀后在所述N阱和所述P阱之间设置有一个所述场氧层，所述场氧层的第一侧和所述P阱相隔一段距离，所述场氧层的第二侧延伸到所述N阱上方。
[0024]步骤七、在所述N型外延层表面依次淀积栅介质层和多晶硅栅，对所述多晶硅栅和所述栅介质层进行光刻刻蚀形成栅极结构，所述栅极结构覆盖部分所述P阱表面并横向延伸到所述N型注入层表面以及所述场氧层表面上，被所述栅极结构所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。
[0025]步骤八、进行N+源漏离子注入形成源区和漏区，所述源区位于所述P阱中，所述源区和所述栅极结构的第一侧自对准；所述漏区位于所述N阱中，所述漏区和所述场氧层自对准；进行P+离子注入形成P型衬底引出区，所述P型衬底引出区位于所述P阱中，用于引出所述P阱。
[0026]由位于所述N阱和所述P阱之间的所述N型注入层、所述P型辅助耗尽层和所述N型外延层组成LDMOS器件的漂移区；所述N型注入层的掺杂浓度越高，所述LDMOS器件的导通电阻越低；所述P型辅助耗尽层用于对所述N型注入层进行耗尽，所述P型辅助耗尽层的结深和掺杂量在从第一侧到第二侧方向上逐渐减少的设置使得所述N型注入层耗尽后表面电场平坦。
[0027]进一步的改进是，步骤三中所述N型注入层的离子注入的注入杂质为磷或砷，注入能量为50KeV?600KeV，注入剂量范围为IellcnT2?lel3cnT2。
[0028]进一步的改进是，步骤四中各所述第一 P型离子注入区的注入杂质为硼，注入能量为50KeV?500KeV，注入剂量范围为IellcnT2?lel3cm_2。
[0029]进一步的改进是，所述P型硅衬底的电阻率为0.007欧姆?厘米?0.013欧姆?厘米。
[0030]进一步的改进是，所述LDMOS器件的制造工艺集成在B⑶工艺中，所述LDMOS器件的制造工艺中的所述P阱和所述B⑶工艺中的CMOS器件的P阱工艺相同且同步形成，所述LDMOS器件的制造工艺中的所述N阱和所述B⑶工艺中的CMOS器件的N阱工艺相同且同步形成，所述LDMOS器件的制造工艺中的所述N+源漏离子注入和所述B⑶工艺中的CMOS器件的N+源漏离子注入相同且同步形成，所述LDMOS器件的制造工艺中的所述P型衬底引出区的所述P+离子注入和所述B⑶工艺中的CMOS器件的P+源漏离子注入相同且同步形成；所述LDMOS器件的制造工艺中的所述栅极结构的形成工艺和所述B⑶工艺中的CMOS器件的栅极结构的形成工艺相同且同步形成。
[0031]本发明具有如下有益效果:
[0032]1、本发明LDMOS器件通过调整器件的掺杂注入，在漂移区增加高剂量的N型杂质注入形成N型注入层能够有效降低器件的导通电阻。
[0033]2、本发明通过在位于场氧层的底部的N型注入层表面形成一从P阱到N阱方向掺杂量逐渐减小的非均匀P型辅助耗尽层，能够实现利用P型辅助耗尽层对N型注入层进行耗尽，从而能增加器件的击穿电压；本发明还能利用P型辅助耗尽层的非均匀掺杂结构使得N型注入层耗尽后表面电场平坦，从而能进一步的提高器件的击穿电压。
[0034]3、本发明能够集成于B⑶工艺中，不需要增加额外工艺成本。如本发明的所有工艺条件如源漏注入工艺都能与B⑶工艺平台中的CMOS工艺共用。
[0035]4、由于本发明器件具有较大的导通电阻同时具有较高的击