Ldmos器件及其形成方法_2

文档序号:8432146阅读:来源:国知局
底为例进行示范性说明,所述半导体衬底200至少包括第一区域I和第二区域II,其中,所述第一区域I用于形成第一 LDMOS器件,第二区域II用于形成第二 LDMOS器件。所述第一 LDMOS器件和第二 LDMOS器件的结构相同,所不同的是,两者具有不同的工作电压或击穿电压。例如,要求后续形成的第一 LDMOS器件的击穿电压为10V,工作电压为8V ;第二 LDMOS器件的击穿电压为15V,工作电压为10V。
[0037]需要说明的是,为使后续形成的LDMOS器件的性能优越,本发明的实施例中,所述半导体衬底200还掺杂有离子,例如掺杂P型离子,形成有源区(未图示)。
[0038]所述浅沟槽隔离结构201用于隔离相邻器件或者隔离同一器件中的不同区域。所述浅沟槽隔离结构201表面与半导体衬底200表面齐平、略低于或者略高于所述半导体衬底200表面。所述浅沟槽隔离结构201的形成步骤包括:刻蚀部分厚度的所述半导体衬底200,形成浅沟槽;向所述浅沟槽内填充满隔离材料形成隔离薄膜;平坦化所述隔离薄膜形成浅沟槽隔离结构201。所述浅沟槽隔离结构201的材料为隔离材料,例如氧化硅。本发明的实施例中,所述浅沟槽隔离结构201的材料为氧化硅,所述浅沟槽隔离结构201表面与半导体衬底200表面齐平。
[0039]需要说明的是,本发明的实施例中仅示出了形成两个LDMOS器件的区域。在本发明的实施例中,所述半导体衬底200内可包括多个区域,用于形成具有多个不同工作电压或击穿电压的LDMOS器件,在此不再赘述。
[0040]请结合参考图5和图6,图6为图5沿A-A’方向的剖面结构示意图。形成位于所述半导体衬底200内一侧的体区203。
[0041]所述体区203形成在一侧的半导体衬底200内。所述体区203的形成工艺为离子掺杂工艺,所述掺杂的离子具有与漂移区相反的类型。例如,所述漂移区的掺杂离子为P型,体区203的掺杂离子为N型,例如P或As ;或者所述漂移区的掺杂离子为N型,体区203的掺杂离子为P型,例如B、BF2*In。本发明的实施例中,第一区域I内的体区203和第二区域II内的体区203相互分立,其掺杂离子的类型均为P型,在此不再赘述。
[0042]本发明的实施例中,形成的体区203的底部表面低于浅沟槽隔离结构201底部表面。即所述体区203的深度大于浅沟槽隔离结构201的深度。
[0043]需要说明的是,为便于理解本发明,部分位于浅沟槽隔离结构201底部的体区203用细虚线不出。
[0044]请结合参考图7、图8和9,其中,图8为图7沿A_A’方向的剖面结构示意图,图9为图7沿B-B’方向的剖面结构示意图。形成位于所述半导体衬底200表面,并覆盖所述体区203的掩膜层204,所述掩膜层204具有多个开口 205,所述多个开口 205暴露出另一侧的半导体衬底200表面。
[0045]所述掩膜层204用于定义出各LDMOS器件的预漂移区,为形成漂移区提供基础。当所述半导体衬底包括多个区域,用于形成多个LDMOS器件时,所述掩膜层204位于半导体衬底的多个区域表面,定义出各LDMOS器件的预漂移区。所述掩膜层204的材料为与半导体衬底200具有较大刻蚀选择比的材料,例如氮化硅、氮氧化硅等。本发明的实施例中,所述掩膜层204的材料为光阻材料(PR),以利于后续去除。
[0046]如前文所述,如果掺杂形成漂移区时,掺杂区域为连续的整体,那么对于不同击穿电压、工作电压要求的LDMOS器件组成的集成电路板,则需要分多次进行掺杂,不利于简化工艺步骤和降低制造成本。
[0047]经过研究,本发明的实施例中,采用形成具有多个开口 205的掩膜层204为掩膜,后续掺杂时先形成预漂移区,所述预漂移区内具有与多个开口相对应的多个子掺杂区,通过控制各预漂移区内子掺杂区的大小、形状和数量,以使得后续退火形成符合击穿电压、工作电压要求的LDMOS器件。
[0048]需要说明的是,LDMOS器件的击穿电压、工作电压与漂移区的掺杂浓度C、漂移区的长度L之间存在一一对应的关系,且漂移区的长度L越长,掺杂浓度C越小,则击穿电压越高。即根据LDMOS器件的击穿电压或工作电压,可获取到漂移区的长度L、漂移区的掺杂离子及对应的掺杂浓度C。因此,在形成LDMOS器件的形成方法,还包括:提供待形成的LDMOS器件的击穿电压或工作电压;根据所述击穿电压或工作电压获得漂移区的长度、漂移区的掺杂离子和对应的掺杂浓度;根据所述漂移区的长度、漂移区的掺杂离子和对应的掺杂浓度获得掩膜层的开口大小、形状和数量。
[0049]本发明的实施例中,可形成分别在第一 LDMOS器件和第二 LDMOS器件中形成第一漂移区和第二漂移区,通过调节第一漂移区、第二漂移区的长度和掺杂浓度,以形成满足上述击穿电压、工作电压要求的第一 LDMOS器件和第二 LDMOS器件。例如,在本发明的一个实例中,设定第一漂移区的长度L1等于第二漂移区的长度L2,第一漂移区的掺杂浓度C1为3X 102atomS/cm2,第二漂移区的掺杂浓度C2为第一漂移区的掺杂浓度C1的1.5倍,为4.5X102atomS/cm2。因此,所述掩膜层204在第二区域II的开口的数量是第一区域I的开口的数量是1.5倍,例如图9中所示掩膜层204在第二区域II中具有3个开口,在第一区域I具有2个开口。
[0050]也就是说,在各LDMOS器件的漂移区的长度相同,且面积相同,且掩膜层204的各开口大小相同的条件下,所述掩膜层204在各LDMOS器件所在区域的开口数量的比值与各LDMOS器件的漂移区的掺杂浓度的比值相同。
[0051]需要说明的是,在本发明的其他实例中,可根据实际情况对掩膜层204的开口数量、大小进行调整,只要后续能形成满足要求的漂移区即可。
[0052]请结合参考图10、图11和图12,其中,图11为图10沿A_A’方向的剖面结构示意图,图12为图10沿B-B’方向的剖面结构示意图。以所述掩膜层204 (如图9所示)为掩膜进行掺杂形成预漂移区,所述预漂移区内具有与多个开口 205 (如图9所示)相对应的多个子掺杂区206。
[0053]所述预漂移区后续退火后形成LDMOS器件的漂移区。所述预漂移区的掺杂类型与体区203的掺杂类型相反,例如,当体区203的掺杂类型为N型时,所述预漂移区的掺杂类型为P型,例如B、BF2或In ;当体区203的掺杂类型为P型时,所述预漂移区的掺杂类型为N型,例如P或As。本发明的实施例中,形成预漂移区掺杂的离子为B,掺杂的B离子的浓度C。为7X 102atomS/Cm2,且同时在第一区域I和第二区域II内的半导体衬底200内进行掺杂。
[0054]为使后续形成的漂移区更好的发挥作用,本发明的实施例中,掺杂形成的预漂移区内的各子掺杂区206的深度均大于浅沟槽隔离结构201的深度。较佳地,所述预漂移区内的各子掺杂区206的深度等于所述体区203的深度。
[0055]请结合参考图13、图14和图15,其中,图14为图13沿A_A’方向的剖面结构示意图,图15为图13沿B-B’方向的剖面结构示意图。对所述预漂移区进行退火处理形成漂移区。
[0056]上述掺杂步骤完成后,对所述预漂移区进行退火处理即可形成各漂移区。其原因在于,在退火处理过程中,预漂移区中各子掺杂区206 (如图12所示)的掺杂离子向四周扩散,最终各LDMOS器件内的多个子掺杂区206连成一片形成与各LDMOS器件相对应的漂移区,例如形成与第一 LDMOS器件相对应的第一漂移区208a,与第二 LDMOS器件相对应的第二漂移区208b。经退火后,形成的第一漂移区208a的掺杂浓度、第二漂移区208b的掺杂浓度小于各子掺杂区206的掺杂浓度。
[0057]本发明的实施例中,所述退火处理的温度为900°C -1000°C,退
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