横向扩散金属氧化物半导体器件及其制备方法与流程

专利2025-12-31  8


本技术涉及半导体,特别是涉及一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制备方法。


背景技术:

1、bcd(bjt-cmos-dmos)工艺技术是一项重要的功率集成电路制造技术,其能够在同一颗芯片上整合三种不同制造技术,具体是将用于高精度处理模拟信号的双极型晶体管(bipolar junction transistor,bjt)、用于设计数字控制电路的互补金属氧化物半导体晶体管(complementary metal oxide semiconductor,cmos)、用于开发电源和高压开关器件的双扩散金属氧化物半导体晶体管(double-diffused metal oxide semiconductor,dmos)等高压功率晶体管及各种电阻、电容、二极管等电子元件集成在同一芯片,因此,综合了bjt的高跨导、强负载驱动能力和cmos的高集成度、低功耗的优点,可实现高速器件与低功耗器件、高压器件与低压器件的结合。由于dmos中的横向扩散金属氧化物半导体(laterally diffused metal oxide semiconductor,ldmos)器件更容易与cmos工艺兼容,因此,在高压功率集成电路中常采用高压ldmos器件,以此用来满足耐高压、实现功率控制等方面的要求。

2、功率集成电路高电压、大电流的特点常常要求高压器件具有高击穿电压(breakdown voltage,bv)和低比导通电阻(specific on-resistance,ron,sp)。如何提高ldmos器件的击穿电压并保持较低的比导通电阻一直是行业内重点研究的方向。


技术实现思路

1、有鉴于此,本技术实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制备方法。

2、第一方面,本技术实施例提供了一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法,所述方法包括:

3、提供衬底,所述衬底包括第一导电类型的第一漂移区和第二导电类型的体区;

4、形成第一栅极结构和第一阻挡结构,其中,所述第一栅极结构形成在部分所述体区和部分所述第一漂移区的上方,所述体区还包括未被所述第一栅极结构覆盖的第一区域,所述第一漂移区还包括未被所述第一栅极结构覆盖的第二区域,所述第一阻挡结构形成在所述第一漂移区的所述第二区域的上方;

5、执行离子注入工艺,部分离子注入所述体区的所述第一区域中以形成第二导电类型的体区接触区,部分离子通过所述第一阻挡结构后注入所述第一漂移区的所述第二区域中以形成第二导电类型的第一掺杂区。

6、结合本技术的第一方面,在一可选实施方式中,所述第一阻挡结构包括第一场板结构,所述执行离子注入工艺,包括:

7、形成第一掩膜层,所述第一掩膜层暴露出所述第一场板结构的表面和所述第一区域的表面;

8、以所述第一掩膜层为掩膜,执行离子注入工艺,以形成所述第一掺杂区和所述体区接触区。

9、结合本技术的第一方面,在一可选实施方式中,所述方法还包括在所述第一漂移区的上方形成第一场板结构;所述第一阻挡结构包括间隔结构,所述间隔结构位于所述第一场板结构与所述第一栅极结构之间且从所述第一场板结构的侧壁延伸至所述第一栅极结构的侧壁,所述执行离子注入工艺,包括:

10、形成第二掩膜层,所述第二掩膜层暴露出所述间隔结构的表面和所述第一区域的表面;

11、以所述第二掩膜层为掩膜,执行离子注入工艺,以形成所述第一掺杂区和所述体区接触区。

12、结合本技术的第一方面,在一可选实施方式中,所述第一掺杂区的掺杂浓度小于所述第一漂移区的掺杂浓度。

13、结合本技术的第一方面,在一可选实施方式中,所述衬底还包括第二漂移区,所述第二漂移区和所述第一漂移区分别位于所述体区的两侧;

14、所述方法还包括:形成第二栅极结构和第二阻挡结构,其中,第二栅极结构形成在部分所述体区的上方和部分所述第二漂移区的上方,所述第二漂移区还包括未被所述第二栅极结构覆盖的第三区域,所述第二阻挡结构形成在所述第二漂移区的所述第三区域的上方,所述第二阻挡结构位于所述第二栅极结构的远离所述第一栅极结构的一侧;

15、在所述执行离子注入工艺的过程中,部分离子通过所述第二阻挡结构后注入所述第二漂移区的所述第三区域中以形成第二导电类型的第二掺杂区。

16、第二方面,本技术实施例提供了一种横向扩散金属氧化物半导体器件,所述横向扩散金属氧化物半导体器件采用第一方面任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法制成。

17、第三方面,本技术实施例提供了另一种横向扩散金属氧化物半导体器件,所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括:

18、衬底;

19、第一导电类型的第一漂移区和第二导电类型的体区,分别位于所述衬底中;

20、第一栅极结构,位于部分所述体区和部分所述第一漂移区的上方;所述体区还包括未被所述第一栅极结构覆盖的第一区域,所述第一漂移区还包括未被所述第一栅极结构覆盖的第二区域;

21、第一阻挡结构,位于所述第一漂移区的所述第二区域的上方;

22、第二导电类型的体区接触区,位于所述体区的所述第一区域;

23、第二导电类型的第一掺杂区,位于所述第一漂移区的所述第二区域,所述第一掺杂区的掺杂浓度小于所述第一漂移区的掺杂浓度。

24、结合本技术的第三方面,在一可选实施方式中,所述第一阻挡结构包括第一场板结构,所述第一掺杂区位于所述第一场板结构下方的所述第二区域,且所述第一掺杂区在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心与所述第一场板结构在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心重合。

25、结合本技术的第三方面,在一可选实施方式中,所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括位于所述第一漂移区上方的第一场板结构;所述第一阻挡结构包括间隔结构,所述间隔结构位于所述第一场板结构与所述第一栅极结构之间且从所述第一场板结构的侧壁延伸至所述第一栅极结构的侧壁,所述第一掺杂区位于所述间隔结构下方的所述第二区域,且所述第一掺杂区在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心与所述间隔结构在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心重合。

26、结合本技术的第三方面,在一可选实施方式中,所述衬底还包括第二漂移区,所述第二漂移区和所述第一漂移区分别位于所述体区的两侧;所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括:

27、第二栅极结构,位于部分所述体区的上方和部分所述第二漂移区的上方,所述第二漂移区还包括未被所述第二栅极结构覆盖的第三区域;

28、第二阻挡结构,位于所述第二漂移区的所述第三区域的上方,所述第二阻挡结构位于所述第二栅极结构的远离所述第一栅极结构的一侧;

29、第二导电类型的第二掺杂区,位于所述第二漂移区的所述第三区域;所述第二掺杂区的掺杂浓度小于所述第二漂移区的掺杂浓度,所述第二掺杂区与所述第一掺杂区和所述体区接触区在一步离子注入工艺中形成。

30、本技术实施例所提供的横向扩散金属氧化物半导体器件及其制备方法,包括:提供衬底,所述衬底包括第一导电类型的第一漂移区和第二导电类型的体区;形成第一栅极结构和第一阻挡结构,其中,所述第一栅极结构形成在部分所述体区和部分所述第一漂移区的上方,所述体区还包括未被所述第一栅极结构覆盖的第一区域,所述第一漂移区还包括未被所述第一栅极结构覆盖的第二区域,所述第一阻挡结构形成在所述第一漂移区的所述第二区域的上方;执行离子注入工艺,部分离子注入所述体区的所述第一区域中以形成第二导电类型的体区接触区,部分离子通过所述第一阻挡结构后注入所述第一漂移区的所述第二区域中以形成第二导电类型的第一掺杂区。如此,通过在第一导电类型的第一漂移区中形成第二导电类型的第一掺杂区,能够对第一漂移区的电场进行有效调节,从而可显著提升器件的击穿电压,而且部分离子通过第一阻挡结构后注入第一漂移区的第二区域中以形成第一掺杂区,使得第一掺杂区与体区接触区可以在一步离子注入工艺中形成,工艺简化,节省光罩,可降低成本。此外,第一掺杂区形成在第一阻挡结构下方的第二区域中,还可以节省器件面积,有利于提高集成度。

31、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本技术的实践了解到。


技术特征:

1.一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一阻挡结构包括第一场板结构,所述执行离子注入工艺,包括:

3.根据权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法,其特征在于,所述方法还包括在所述第一漂移区的上方形成第一场板结构;所述第一阻挡结构包括间隔结构,所述间隔结构位于所述第一场板结构与所述第一栅极结构之间且从所述第一场板结构的侧壁延伸至所述第一栅极结构的侧壁,所述执行离子注入工艺,包括:

4.根据权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法,其特征在于,所述第一掺杂区的掺杂浓度小于所述第一漂移区的掺杂浓度。

5.根据权利要求1至4任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法,其特征在于,所述衬底还包括第二漂移区,所述第二漂移区和所述第一漂移区分别位于所述体区的两侧;

6.一种横向扩散金属氧化物半导体器件,其特征在于,所述横向扩散金属氧化物半导体器件采用权利要求1至5中任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制备方法制成。

7.一种横向扩散金属氧化物半导体器件,其特征在于,所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括:

8.根据权利要求7所述的横向扩散金属氧化物半导体器件,其特征在于,所述第一阻挡结构包括第一场板结构,所述第一掺杂区位于所述第一场板结构下方的所述第二区域,且所述第一掺杂区在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心与所述第一场板结构在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心重合。

9.根据权利要求7所述的横向扩散金属氧化物半导体器件,其特征在于,所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括位于所述第一漂移区上方的第一场板结构;所述第一阻挡结构包括间隔结构,所述间隔结构位于所述第一场板结构与所述第一栅极结构之间且从所述第一场板结构的侧壁延伸至所述第一栅极结构的侧壁,所述第一掺杂区位于所述间隔结构下方的所述第二区域,且所述第一掺杂区在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心与所述间隔结构在所述衬底厚度方向上的垂直投影中心重合。

10.根据权利要求7至9任一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件,其特征在于,所述衬底还包括第二漂移区,所述第二漂移区和所述第一漂移区分别位于所述体区的两侧;所述横向扩散金属氧化物半导体器件还包括:


技术总结
本申请实施例涉及一种横向扩散金属氧化物半导体器件及其制备方法,包括:提供衬底,衬底包括第一导电类型的第一漂移区和第二导电类型的体区;形成第一栅极结构和第一阻挡结构,其中,第一栅极结构形成在部分体区和部分第一漂移区的上方,体区还包括未被第一栅极结构覆盖的第一区域,第一漂移区还包括未被第一栅极结构覆盖的第二区域,第一阻挡结构形成在第一漂移区的第二区域的上方;执行离子注入工艺,部分离子注入体区的第一区域中以形成第二导电类型的体区接触区,部分离子通过第一阻挡结构后注入第一漂移区的第二区域中以形成第二导电类型的第一掺杂区。如此,可显著提升器件的击穿电压,且工艺简化。

技术研发人员:黄海燕,张日林
受保护的技术使用者:粤芯半导体技术股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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