專利名稱：集成雙縱向溝道soi ldmos器件單元的制作方法
技術領域：
本發明屬于微電子技術領域，涉及一種集成雙縱向溝道(DVC) SOI (絕緣層上半導 體)LDMOS (橫向雙注入金屬-氧化物-半導體場效應晶體管)器件單元。
背景技術：
SOI LDMOS器件由于其較高的集成度、較高的工作頻率和溫度、較強的抗輻照能 力、極小的寄生效應、較低的成本以及較高的可靠性，作為無觸點高頻功率電子開關或功率 放大器、驅動器在智能電力電子、高溫環境電力電子、空間電力電子、交通工具電力電子和 射頻通信等領域具有廣泛應用。集成縱向溝道SOI nLDMOS是在SOI襯底的n_型頂層半導 體上形成場氧化層；在近源極側刻蝕成一個深槽并在槽壁上生長一縱向薄柵氧化層，然后 在槽中覆蓋重η摻雜的低阻多晶硅并引出柵極金屬引線；在臨近縱向柵氧化層的頂層半導 體上表面采用ρ—、η+兩次離子注入形成短溝道nMOSFET，附加p+離子注入摻雜實現p-well 歐姆接觸，由n+、p+區引出源極金屬引線；在近漏極端通過離子注入形成η緩沖區，在該摻雜 區刻槽進行η+離子注入形成漏極區并引出金屬漏極；在阱區下面自縱向氧化層與頂層半導 體界面開始到緩沖區的邊界的頂層半導體部分為漂移區。該SOI LDMOS器件導通時，其導 電溝道處于縱向柵氧化層與頂層半導體界面的硅側表面，且為縱向溝道，漂移區與阱區形 成的ρη結反向耗盡區使得電流在該區域的路徑變窄，器件通態電阻較大，通態壓降較高， 通態電流較小，而通態功耗高，器件工作效率低，易發熱，不利于提高器件和系統可靠性、節 省能源與保護環境。
發明內容
本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種具有雙縱向導電溝道、臺階式 體漏極的SOI LDMOS器件單元，通過引入一條新的導電溝道顯著改善集成縱向溝道SOI LDMOS器件通態性能，提高器件的可靠性。本發明包括半導體襯底、隱埋氧化層、輕摻雜漂移區。隱埋氧化層覆蓋在半導體襯 底上，輕摻雜漂移區設置在隱埋氧化層上。輕摻雜漂移區的一側設置有LDMOS的緩沖區，另 一側設置有第一低阻多晶硅柵，第一低阻多晶硅柵與輕摻雜漂移區之間設置有縱向柵氧化層。輕摻雜漂移區頂部設置有阱區和槽氧區，所述的阱區為異性較重摻雜半導體區， 槽氧區為氧化層，阱區的一側緊鄰縱向柵氧化層設置，另一側緊鄰槽氧區設置；阱區內設置 有第一源極、第二源極和歐姆接觸區，其中歐姆接觸區設置在阱區中部，第一源極和第二源 極分設在歐姆接觸區的兩側，第一源極的一側與縱向柵氧化層相接、另一側與歐姆接觸區 相接，第二源極的一側與歐姆接觸區相接；槽氧區的中部嵌入第二低阻多晶硅柵，第二低阻 多晶硅柵一側的槽氧區為第一槽氧區、另一側的槽氧區為第二槽氧區，第二源極的另一側 與第一槽氧區相接。LDMOS的緩沖區的一側緊鄰輕摻雜漂移區的側邊設置，另一側與臺階式漏極區相接；第一低阻多晶硅柵、縱向柵氧化層、輕摻雜漂移區、LDMOS的緩沖區以及臺階式漏極區 的底部均與隱埋氧化層相接。第一低阻多晶硅柵的頂部全部、縱向柵氧化層的頂部全部以 及第一源極頂部的一部分覆蓋有第一場氧化層，第二源極頂部的一部分、第一槽氧區的頂 部全部以及第二低阻多晶硅柵頂部靠近第一槽氧區的一部分覆蓋有第二場氧化層，輕摻雜 漂移區的頂部、LDMOS的緩沖區的頂部、臺階式漏極區頂部的一部分、第二槽氧區的頂部全 部以及第二低阻多晶硅柵頂部靠近第二槽氧區的一部分覆蓋有第三場氧化層；第一源極頂 部的其余部分、第二源極頂部的其余部分以及歐姆接觸區的頂部覆蓋金屬層作為源極；臺 階式漏極區其余部分的頂部表面上覆蓋金屬層作為漏極；在第一低阻多晶硅柵的表面和第 二低阻多晶硅柵其余部分的頂部表面覆蓋金屬層，并通過金屬互連線相連作為柵電極。本發明在集成縱向溝道SOI LDMOS阱區與漂移區間刻蝕一淺槽，并在其內設置氧 化層和多晶硅柵，在阱區與淺槽側設置另一個源極形成了集成雙縱向溝道SOI LDMOS器件 單元。該器件在導通時，將有兩條縱向導電溝道，且避免了阱區與漂移區間的縱向反向pn 結形成的耗盡層，擴展了器件的導電電流路徑，提高了通態電流，降低通態電阻和通態壓 降，從而降低了通態功耗，改善器件的耐高溫特性；同時由于增加了一柵極，柵極電壓對器 件的通態電流的作用變大，即器件的跨導得到了提高。另一方面，器件在截態時，淺槽能夠 消除漂移區與阱區表面峰值電場，適當的優化槽氧厚度可以提高器件的耐壓。
圖1為本發明的結構示意圖； 圖2為圖1的俯視圖3為圖1的A-A截面示意圖； 圖4為圖1的B-B截面示意圖。
具體實施例方式如圖1、2、3和4所示，一種集成縱向雙溝道SOI nLDMOS器件單元包括半導體襯 底(1)，半導體襯底(1)上覆蓋有隱埋氧化層O)，隱埋氧化層( 上設置有輕摻雜漂移區 (14)。輕摻雜漂移區(14)的一側設置成一個同型較重摻雜半導體區作為LDMOS的緩沖區 (16)，另一側設置有N型重摻雜的第一低阻多晶硅柵(3)，第一低阻多晶硅柵(3)與輕摻雜 漂移區(14)之間設置有縱向柵氧化層G)。在輕摻雜漂移區(14)頂部設置有阱區( 和槽氧區，阱區( 為異性較重摻雜半 導體區，槽氧區為氧化層，阱區(5)的一側緊鄰縱向柵氧化層(4)設置，另一側緊鄰槽氧區 設置；阱區(5)內設置有第一源極(6)、第二源極(11)和歐姆接觸區(10)，第一源極(6)和 第二源極(U)為異型重摻雜形成，歐姆接觸區(10)設置在阱區(5)中部，第一源極(6)和 第二源極(11)分設在歐姆接觸區(10)的兩側，第一源極(6)的一側與縱向柵氧化層(4) 相接、另一側與歐姆接觸區(10)相接，第二源極(11)的一側與歐姆接觸區(10)相接；槽氧 區的中部嵌入N型重摻雜的第二低阻多晶硅柵(12)，第二低阻多晶硅柵(1 一側的槽氧區 為第一槽氧區(13-1)、另一側的槽氧區為第二槽氧區(13-2)，第二源極(11)的另一側與第 一槽氧區(13-1)相接。LDMOS的緩沖區(16)的一側緊鄰輕摻雜漂移區(14)的側邊設置，另一側與臺階式漏極區(17)相接；第一低阻多晶硅柵(3)、縱向柵氧化層0)、輕摻雜漂移區(14)、LDM0S 的緩沖區(16)以及臺階式漏極區(17)的底部均與隱埋氧化層(2)相接。第一低阻多晶硅柵(3)的頂部全部、縱向柵氧化層的頂部全部以及第一源極 (6)頂部的一部分覆蓋有第一場氧化層(8-1)，第二源極(11)頂部的一部分、第一槽氧區 (13-1)的頂部全部以及第二低阻多晶硅柵(1 頂部靠近第一槽氧區(13-1)的一部分覆蓋 有第二場氧化層(8-2)，輕摻雜漂移區(14)的頂部、LDMOS的緩沖區(16)的頂部、臺階式漏 極區(17)頂部的一部分、第二槽氧區(13- 的頂部全部以及第二低阻多晶硅柵(1 頂部 靠近第二槽氧區(13- 的一部分覆蓋有第三場氧化層(8-3)；第一源極(6)頂部的其余部 分、第二源極(U)頂部的其余部分以及歐姆接觸區(10)的頂部覆蓋金屬層作為源極(9)； 臺階式漏極區(17)其余部分的頂部表面上覆蓋金屬層作為漏極(1 ；在第一低阻多晶硅 柵(3)的表面和第二低阻多晶硅柵(1 其余部分的頂部表面覆蓋金屬層，并通過金屬互連 線相連作為柵電極(7)。將圖1 4中的η和ρ對換則可以得到集成縱向雙溝道SOI pLDMOS器件單元結構。
權利要求
1.集成雙縱向溝道SOI LDMOS器件單元，包括半導體襯底(1)、隱埋氧化層O)、輕摻雜 漂移區(14)，隱埋氧化層( 覆蓋在半導體襯底(1)上，輕摻雜漂移區(14)設置在隱埋氧 化層( 上，其特征在于輕摻雜漂移區(14)的一側設置有LDMOS的緩沖區(16)，另一側 設置有第一低阻多晶硅柵(3)，第一低阻多晶硅柵(3)與輕摻雜漂移區(14)之間設置有縱 向柵氧化層⑷；在輕摻雜漂移區(14)頂部設置有阱區( 和槽氧區，所述的阱區( 為異性較重摻雜 半導體區，槽氧區為氧化層，阱區(5)的一側緊鄰縱向柵氧化層(4)設置，另一側緊鄰槽氧 區設置；阱區(5)內設置有第一源極(6)、第二源極(11)和歐姆接觸區(10)，所述的第一源 極(6)和第二源極(11)為異型重摻雜形成，歐姆接觸區(10)設置在阱區(5)中部，第一源 極(6)和第二源極(11)分設在歐姆接觸區(10)的兩側，第一源極(6)的一側與縱向柵氧 化層(4)相接、另一側與歐姆接觸區(10)相接，第二源極(11)的一側與歐姆接觸區(10) 相接；槽氧區的中部嵌入第二低阻多晶硅柵(12)，第二低阻多晶硅柵(1 一側的槽氧區為 第一槽氧區(13-1)、另一側的槽氧區為第二槽氧區(13-2)，第二源極(11)的另一側與第一 槽氧區(13-1)相接；LDMOS的緩沖區(16)的一側緊鄰輕摻雜漂移區(14)的側邊設置，另一側與臺階式漏極 區(17)相接；第一低阻多晶硅柵(3)、縱向柵氧化層0)、輕摻雜漂移區(14)、LDM0S的緩沖 區(16)以及臺階式漏極區(17)的底部均與隱埋氧化層(2)相接；第一低阻多晶硅柵(3) 的頂部全部、縱向柵氧化層的頂部全部以及第一源極(6)頂部的一部分覆蓋有第一場 氧化層(8-1)，第二源極(11)頂部的一部分、第一槽氧區(13-1)的頂部全部以及第二低阻 多晶硅柵(1 頂部靠近第一槽氧區(13-1)的一部分覆蓋有第二場氧化層(8-2)，輕摻雜漂 移區(14)的頂部、LDMOS的緩沖區(16)的頂部、臺階式漏極區(17)頂部的一部分、第二槽 氧區(13- 的頂部全部以及第二低阻多晶硅柵(1 頂部靠近第二槽氧區(13- 的一部 分覆蓋有第三場氧化層(8-3)；第一源極(6)頂部的其余部分、第二源極(11)頂部的其余 部分以及歐姆接觸區(10)的頂部覆蓋金屬層作為源極(9)；臺階式漏極區(17)其余部分 的頂部表面上覆蓋金屬層作為漏極(15)；在第一低阻多晶硅柵(3)的表面和第二低阻多晶 硅柵(12)其余部分的頂部表面覆蓋金屬層，并通過金屬互連線相連作為柵電極(7)。
全文摘要
本發明涉及一種集成雙縱向溝道SOI LDMOS器件單元。現有產品限制了器件結構與電學特性的改善。本發明中隱埋氧化層將半導體基片分為半導體襯底和輕摻雜漂移區，輕摻雜漂移區兩側分別設置LDMOS的緩沖區和第一低阻多晶硅柵，第一低阻多晶硅柵與輕摻雜漂移區之間設置有縱向柵氧化層。在輕摻雜漂移區頂部設置有阱區和槽氧區，阱區內設置有兩個源極和歐姆接觸區，槽氧區內嵌入第二低阻多晶硅柵。器件上部設置有三個場氧化層以及金屬層。本發明在阱區與漂移區間引入淺槽柵，增加一條縱向導電溝道，提高了器件的跨導和通態電流，降低了通態電阻和通態壓降，從而降低了通態功耗，改善了器件的耐高溫特性和耐壓性能，提高了器件的可靠性。
文檔編號H01L29/78GK102097482SQ20101061714
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者張海鵬, 李 浩, 許生根, 陳波 申請人:杭州電子科技大學