槽栅结构的n型ldmos器件及工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，特别是指一种槽栅结构的N型LDMOS器件，本发明还涉及所述槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法。
【背景技术】
[0002]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B⑶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，其导通电阻与击穿电压存在矛盾，往往无法满足开关管应用的要求。在LDMOS器件中，导通电阻是一个重要的指标。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及击穿电压。
[0003]目前常规的槽栅结构的N型LDMOS的结构如图1所示，图中包含P型衬底101，N型外延层102，P阱103，栅氧化层104，多晶硅栅极105，重掺杂N型区(源区)106，衬底表面具有场氧化层108。这种结构在表面的电场强度较高，导通性能不佳。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种槽栅结构的N型LDMOS器件。
[0005]为解决上述问题，本发明提供一种槽栅结构的N型LDMOS器件，在P型衬底上的N型外延层中具有沟槽，沟槽内壁附着栅氧化层并填充多晶硅形成所述LDMOS器件的多晶硅栅极；所述LDMOS器件的源区位于P阱中，且P阱中还具有重掺杂P型区；衬底表面具有场氧化层；所述的N型外延层之上还具有P型外延层，所述P阱位于P型外延层中，深接触孔穿通P型外延层底部位于N型外延层中。
[0006]所述P型外延层深度为3?10 μ m。
[0007]为解决上述问题，本发明所述的槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法，包含如下步骤:
[0008]第I步，在P型衬底上形成N型外延层和P型外延层；
[0009]第2步，在P型外延层中离子注入形成P阱；
[0010]第3步，刻蚀形成沟槽，并通过热氧化的方法在沟槽内形成栅氧化层，淀积多晶硅后刻蚀形成多晶硅栅极；
[0011]第4步，P阱中离子注入形成重掺杂N型区和重掺杂P型区；
[0012]第5步，硅衬底表面形成场氧化层，进行接触孔及深接触孔的制作。
[0013]所述第I步，所采用的衬底为电阻率范围为0.007?0.013 Ω.cm的P型衬底。
[0014]所述第5步，深接触孔穿通P型外延层，其底部位于N型外延层中。
[0015]本发明所述的槽栅结构的N型LDMOS器件，其沟槽型的多晶硅栅极使得表面电场降低，增加器件的可靠性，同时在有限的尺寸下得到更高的击穿电压，P型外延层增强漂移区耗尽，同时采用深接触孔淀积使得电流路径减少，导通性能得到改善。
【附图说明】
[0016]图1是传统N型LDMOS器件的结构示意图。
[0017]图2?图6是本发明工艺步骤示意图。
[0018]图7是本发明工艺步骤流程图。
[0019]附图标记说明
[0020]101是P型衬底，102是N型外延层，103是P讲，104是栅氧化层，105是多晶硅栅极，106是重掺杂N型区，107是重掺杂P型区，108是场氧化层，109是深接触孔(电极)，110是P型外延层。
【具体实施方式】
[0021]本发明所述的槽栅结构的N型LDMOS器件，如图6所示，在P型衬底101上的N型外延层102中具有沟槽，沟槽内壁附着栅氧化层104并填充多晶硅形成所述LDMOS器件的多晶硅栅极105 ;所述LDMOS器件的源区106位于P阱103中，且P阱103中还具有重掺杂P型区107 ;衬底101表面具有场氧化层108 ;所述的N型外延层102之上还具有P型外延层110，所述P型外延层110深度为3?10 μ m。所述P阱103位于P型外延层110中，深接触孔109穿通P型外延层110底部位于N型外延层102中。
[0022]为解决上述问题，本发明所述的槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法，包含如下步骤:
[0023]第I步，如图2所示，在电阻率范围为0.007?0.013 Ω.cm的低阻P型衬底101上形成N型外延层102和厚度约为3?1ym的P型外延层110。
[0024]第2步，如图3所示，在P型外延层110中离子注入形成P阱103。
[0025]第3步，如图4所示，刻蚀形成沟槽，并通过热氧化的方法在沟槽内形成栅氧化层104，淀积多晶硅后刻蚀形成多晶硅栅极105。
[0026]第4步，P阱103中离子注入形成重掺杂N型区106和重掺杂P型区107，如图5所示，重掺杂N型区106作为所述LDMOS器件的源区。
[0027]第5步，硅衬底101表面形成场氧化层108，进行接触孔及深接触孔109的制作，深接触孔109穿通P型外延层110，其底部位于N型外延层102中。最终完成如图6所示。
[0028]以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种槽栅结构的N型LDMOS器件，在P型衬底上的N型外延层中具有沟槽，沟槽内壁附着栅氧化层并填充多晶硅形成所述LDMOS器件的多晶硅栅极；所述LDMOS器件的源区位于P阱中，且P阱中还具有重掺杂P型区；衬底表面具有场氧化层；其特征在于:所述的N型外延层之上还具有P型外延层，所述P阱位于P型外延层中，深接触孔穿通P型外延层底部位于N型外延层中。
2.如权利要求1所述的槽栅结构的N型LDMOS器件，其特征在于:所述P型外延层厚度为3?10 μπι。
3.制造如权利要求1所述的槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法，其特征在于:包含如下步骤: 第I步，在P型衬底上形成N型外延层和P型外延层； 第2步，在P型外延层中离子注入形成P阱； 第3步，刻蚀形成沟槽，并通过热氧化的方法在沟槽内形成栅氧化层，淀积多晶硅后刻蚀形成多晶硅栅极； 第4步，P阱中离子注入形成重掺杂N型区和重掺杂P型区； 第5步，硅衬底表面形成场氧化层，进行接触孔及深接触孔的制作。
4.如权利要求3所述的槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法，其特征在于:所述第I步，所述衬底为电阻率范围为0.007?0.013 Ω.cm的P型衬底。
5.如权利要求3所述的槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法，其特征在于:所述第5步，深接触孔穿通P型外延层，其底部位于N型外延层中。
【专利摘要】本发明公开了一种槽栅结构的N型LDMOS器件，在P型衬底上的N型外延层中具有P阱，P阱中具有所述LDMOS器件的源区以及重掺杂P型区，衬底表面具有场氧化层，沟槽型的多晶硅栅极位于N型外延层中，沟槽内壁具有栅氧化层；所述的N型外延层中还具有P型外延层，深接触孔穿通P型外延层底部位于N型外延层中。上述结构使器件表面电场降低，器件具有更高的击穿电压。本发明还公开了所述槽栅结构的N型LDMOS器件的工艺方法。
【IPC分类】H01L29-49, H01L21-28, H01L29-417, H01L29-06, H01L21-336, H01L29-78
【公开号】CN104835849
【申请号】CN201510107046
【发明人】石晶, 钱文生
【申请人】上海华虹宏力半导体制造有限公司
【公开日】2015年8月12日
【申请日】2015年3月11日