專利名稱：射頻橫向擴散p型mos管及其制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件制造技術領域，尤其涉及一種射頻橫向擴散P型MOS管及其制造方法。
背景技術：
由于具有高功率増益、高效率以及低成本等優點，射頻橫向擴散P型MOS管(金屬氧化物半導體場效應管)被廣泛應用于移動通信基站、雷達、導航等領域。為了增加射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓，通常在該類器件外延層中靠近漏區位置設置輕摻雜漂移區， 由于輕摻雜漂移區的存在，導致該類器件具有較高的導通電阻。為了進ー步提高射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓，增大其輸出功率，通常采用増加輕摻雜漂移區長度和降低輕摻雜漂移區的摻雜濃度，因此導致了該類器件導通電阻進 ー步增加，進而造成器件功耗增大、效率降低。為了同時兼顧射頻橫向擴散P型MOS管對高擊穿電壓和低導通電阻的性能要求，通常采用場極板技術來達到擊穿電壓和導通電阻之間的平衡。如圖1所示，為現有技術中射頻橫向擴散P型MOS管的結構示意圖，包括P型襯底 10;形成于襯底10上的N型外延層11 ；形成于外延層11內的N型下沉區(sinker區)12; 形成于外延層11內的P型輕摻雜漂移區14 ；形成于外延層11內、且位于漂移區14兩端的 P型漏區15和N型溝道13 ；形成于外延層11內、且位于與N型溝道13相鄰的P型源區16 ； 形成于N型溝道13表面的柵氧層171 ；形成于柵氧層171表面的多晶硅層17 ；形成于多晶硅層17以及漂移區14表面的氧化層172 ；形成于P型漏15上的金屬電極(漏極)19。同吋，為了進一歩改善漂移區14內部的電場分布，降低漂移區14與N型溝道13之間PN結處的電場峰值，增加該器件的擊穿電壓，在場氧化層172的表面還形成有金屬場極板18。然而上述現有技術中，采用場極板技術的射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓得到了提高，但提高程度有限，仍然無法滿足ー些特定應用場景中對其耐壓能力的要求，限制了射頻橫向擴散P型MOS管的工作壽命和應用范圍。
發明內容
為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種射頻橫向擴散P型MOS管，以在現有技術的基礎上進一步的提高射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓，通過提高其耐壓能力，實現提高其工作壽命，并擴大其應用范圍。為此，本發明實施例提供了如下技術方案一種射頻橫向擴散P型MOS管，包括襯底和外延層；所述外延層內形成有漂移區和分別與所述漂移區兩側連接的漏區和溝道；所述漂移區的表面形成有覆蓋所述漂移區的場氧化層；所述漂移區內的上部形成有溝槽隔離氧化層區，所述溝槽隔離氧化層區與所述場氧化層相連接。本發明實施例還提供了一種射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，包括提供基底，所述基底包括襯底和外延層；在所述外延層內依次形成溝道和漂移區，并進行高溫擴散；在所述漂移區中刻蝕形成淺溝槽；在所述淺溝槽中淀積氧化物形成溝槽隔離氧化層區；在所述溝道表面形成多晶硅柵區，并在外延層內形成源區和漏區；在器件表面依次形成場氧化層、金屬場極板和漏電極。與現有技術相比，上述技術方案具有以下優點本發明實施例所提供的射頻橫向擴散P型MOS管及其制造方法中，通過在漂移區中設置的絕緣的淺溝槽隔離氧化層區，可以使漂移區的有效長度増加淺溝槽隔離氧化層區厚度的兩倍左右，因此可以有效的提高射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓，因此可知，本實施例中的射頻橫向擴散P型MOS管具有較高的耐壓能力，具有較高的工作壽命和較大的應用范圍。此外，該器件的漂移區中形成了多個電場峰值，能夠降低漂移區靠近溝道一端的電荷聚集程度，使漂移區的電場分布更加的平坦，因此可以提高漂移區摻雜濃度，降低其導通電阻，從而降低器件的功耗。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中的射頻橫向擴散P型MOS管的結構示意圖；圖2為實施例一提供的射頻橫向擴散P型MOS管的結構示意圖；圖3為實施例一提供的為本實施例和現有技術的射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓比較示意圖；圖4為實施例ニ提供的射頻橫向擴散P型MOS管制造方法流程示意圖；圖5 圖8為實施例ニ提供的射頻橫向擴散P型MOS管制造過程示意圖。
具體實施例方式正如背景技術部分所述，現有采用場極板技術的射頻橫向擴散P型MOS管耐壓能力有限，無法滿足ー些特定應用場景中的需求，限制了射頻橫向擴散P型MOS管的工作壽命和應用范圍。基于上述研究的基礎上，本發明實施例提供了一種射頻橫向擴散P型MOS管，包括襯底和外延層；所述外延層內形成有漂移區和分別與所述漂移區兩側連接的漏區和溝道；所述漂移區的表面外形成有覆蓋所述漂移區的場氧化層；所述漂移區內的上部形成有溝槽隔離氧化層區，所述溝槽隔離氧化層區與所述場氧化層相連接。此外，本發明實施例還提供了一種射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，包括
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提供基底，所述基底包括襯底和外延層；在所述外延層內依次形成溝道和漂移區， 并進行高溫擴散；在所述漂移區中刻蝕形成淺溝槽；在所述淺溝槽隔離中淀積氧化物形成溝槽隔離氧化層區；在所述溝道表面形成柵區，并在外延層內形成源區和漏區；在器件表面依次形成場氧化層、金屬場極板和和漏電極。本發明實施例所提供的技術方案，所述射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓較現有技術的擊穿電壓增加了十分之一以上，因此可知，本實施例中的射頻橫向擴散P型MOS管具有較高的耐壓能力，具有較高的工作壽命和較大的應用范圍。以上是本申請的核心思想，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例， 而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是本發明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。實施例一本實施例提供了一種射頻橫向擴散P型MOS管，如圖2所示，為其ー種結構示意圖，該器件包括襯底20和外延層21 ；其中，所述襯底可以為重摻雜N型襯底，濃度可以為 1 X IO19Cm-3,厚度可以為4 μ m。所述外延層21為N型外延層，形成于所述襯底20上，其晶向為<100>，摻雜濃度可以為lX1014cm_3，厚度可以為4μπι。所述外延層21內形成有漂移區M和分別與所述漂移M區兩側連接的漏區25和溝道23 ；所述漂移區M為P型漂移區，通過在外延層21注入雜質硼形成，其摻雜濃度可以為2Χ 1017cm_3。所述溝道23可以為N型漸變溝道，通過在外延層21注入雜質磷形成，摻雜濃度可以為lX1016cm_3。所述漏區25通過在外延層21注入雜質硼形成，其摻雜濃度可以為 IX IO20CnT3。所述漂移區M的表面外形成有覆蓋所述漂移區的場氧化層273 ；所述場氧化層 273的厚度可以為0. 13 μ m。所述漂移區M內的上部形成有溝槽隔離氧化層區對1，所述溝槽隔離氧化層區 241與所述場氧化層273相連接。溝槽隔離氧化層區241形成于漂移區M和場氧化層圍成的空間內，漏區25與溝槽隔離氧化層區241存在一定的間隔距離，互相不連接；所述溝道 23也與溝槽隔離氧化層區241存在一定的間隔距離，互相不連接。上述射頻橫向擴散P型MOS管中，通過在漂移區中設置的絕緣的淺槽隔離氧化層區，可以使漂移區的有效長度增加溝槽隔離氧化層區厚度的兩倍左右，因此可以有效的提高射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓。同吋，在漂移區中形成了多個電場峰值，能夠降低漂移區靠近溝道一端的電荷聚集程度，使漂移區的電場分布更加的平坦，因此可以提高漂移區摻雜濃度，降低其導通電阻，從而降低器件的功耗。
為了進一步的提高射頻橫向擴散P型MOS管漂移區的有效長度，上述方案中，所述溝槽隔離氧化層區可以為階梯狀結構，參見圖2所示，所述溝槽隔離氧化層區241具體可以包括第一氧化層區Mla和第二氧化層區Mlb ；所述第一氧化層區Mla與所述場氧化層273相連接；所述第二氧化層區Mlb位于所述第一氧化層區Mla下方的中部區域，且第二氧化層區Mlb的范圍小于第一氧化層區Mla，第一氧化層區Mla和第二氧化層區Mlb的邊緣呈階梯狀。上述第一氧化層區Mla和第二氧化層區Mlb的厚度相同，在0. 14ym~0. 16 μ m 之間，以較佳的0. 15 μ m為例，該結構可以使漂移區的有效長度増加0. 30 μ m。所述第一氧化層區Mla和第二氧化層區Mlb可以形成于漂移區M中的淺溝槽中，所述淺溝槽通過STI (fallow Trench Isolation，淺溝槽隔離)エ藝形成，相比于傳統的LOCOSエ藝，STIエ藝能夠避免產生鳥嘴效應，使漂移區的電場分布更加的平坦。當然，為了進一步的提高射頻橫向擴散P型MOS管漂移區的有效長度，上述溝槽隔離氧化層區還可以包括多于兩層淺溝槽的結構，其實現方式可以與兩層淺溝槽相互參見， 不再贅述。如圖2所示的射頻橫向擴散P型MOS管中，還包括形成于外延層21內的N型下沉區(sinker區)22，通過在外延層21注入雜質磷形成，其摻雜濃度可以為5X1019cm_3。所述溝道23表面上依次包括柵氧化層271，多晶硅柵27、場氧化層272和金屬場極板觀。所述柵氧化層271的厚度可以為0. 02 μ m ；所述多晶硅柵27的厚度可以為0. 2 μ m，其中可以注入有濃度為5 X IO19CnT3的雜質硼；所述場氧化層272覆蓋在所述多晶硅柵27的兩側和表面，場氧化層272的厚度可以為0. 13 μ m ；所述金屬場極板洲的材質可以為鋁，覆蓋在N型下沉區22、源區沈、場氧化層272的表面，金屬場極板觀和漏電極四可以通過刻蝕鋁層形成，漏電極四覆蓋在漏區25的表面。圖2中所示25和沈分別為漏區和源區，通過在外延層21注入雜質硼形成，其摻雜濃度可以為lX102°cnT3。如圖3所示，為本實施例和現有技術提供的射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓比較示意圖，其中柵極、源極和襯底電壓均等于GND(OV)，漏極電壓Vds從OV開始逐漸增加。 由圖3可知，本實施例提供的射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓較現有技術的擊穿電壓増加了十分之一以上，因此可知，本實施例中的射頻橫向擴散P型MOS管具有較高的耐壓能力，具有較高的工作壽命和較大的應用范圍。實施例ニ 相應于實施例一提供的射頻橫向擴散P型MOS管，本實施例提供了該MOS管的一種制造方法，如圖4所示，包括以下步驟步驟S401，提供基底，所述基底包括襯底和外延層；步驟S402，在所述外延層內依次形成溝道和漂移區，并進行高溫擴散；步驟S403，在所述漂移區中刻蝕形成淺溝槽；步驟S404，在所述淺溝槽隔離中淀積氧化物形成溝槽隔離氧化層區；步驟S405，在所述溝道表面形成多晶硅柵區，并在外延層內形成源區和漏區；步驟S406，在器件表面依次形成場氧化層、金屬場極板和漏電極。結合實施例一中所述可知，上述淺溝槽可以包括多層次的階梯結構，下面以兩層淺溝槽結構為例進行詳細的說明，其具體的エ藝流程如下(1)制備重摻雜N型襯底，摻雜濃度為lX1019cm_3，厚度為4μπι。(2):在N型襯底上生長N型外延層，晶向<100>，摻雜濃度為1 X 1014cm_3，厚度為
4μ m0(3)在N型外延層內注入雜質磷(P)，形成N型下沉區(sinker區)，濃度為
5X IO1W30(4)在N型外延層內注入雜質磷(P)，形成N型漸變溝道，摻雜濃度為IXlO16cnT3 至 IX IO18CnT3。(5)在N型外延層內注入雜質硼(B)，形成P型漂移區，摻雜濃度為2X1017cm_3。(6)進行N型漸變溝道與P型漂移區擴散，擴散溫度1000°C，擴散時間IOOmin (N2 環境下)。(7)在P型漂移區內的上部用濕法刻蝕(HF刻蝕溶液)エ藝進行兩次刻蝕，分別形成第一層淺溝槽和第二層淺溝槽，所述第二層淺溝槽位于所述第一層淺溝槽下方的中部區域，且第二層淺溝槽的范圍小于第一層淺溝槽，第一層淺溝槽和第二層淺溝槽的邊緣呈階梯狀。第一層淺溝槽和第二層淺溝槽的厚度可以為0. 14um 0. 16um，較佳的可以為 0. 15 μ m。淺溝槽形成后，淀積氧化層，并刻蝕去除淺溝槽以外區域多余的氧化層，形成階梯狀的淺溝槽隔離氧化層。(8)采用干熱氧化生長エ藝形成柵氧化層，所述柵氧化層的厚度可以為 0. 02 μ m0(9)在器件表面淀積多晶硅，厚度0.2 μ m，井向多晶硅層注入雜質硼(B)，摻雜濃度可以為5X 1019cnT3，刻蝕去除N型漸變溝道上面以及兩側部分以外多余的多晶硅層，形成
多日甴ル冊。(10)分別進行P型源漏注入，注入雜質硼⑶，摻雜濃度可以為lX102°cm_3。(11)采用濕熱氧化生長エ藝，在器件表面形成場氧化層，所述場氧化層與階梯溝槽隔離氧化層相連接，并覆蓋多晶硅柵的兩側和表面，其厚度可以為0. 13 μ m0(12)刻蝕掉多晶硅柵上面及兩側以外多余的場氧化層，同時保留淺溝槽隔離氧化層表面的場氧化層。(13)在器件表面淀積金屬鋁(Al)，通過刻蝕去除N型下沉區、源區、場氧化層以及漏區以外的鋁層，形成金屬場極板及漏電極。參見圖5至圖8所示，為所述射頻橫向擴散P型MOS管形成過程的示意圖，其中圖 5為形成第一層淺溝槽后的器件結構示意圖，圖6為形成階梯狀的淺溝槽隔離氧化層后的器件結構示意圖，圖7為形成場氧化層后的器件結構示意圖，圖8為最終得到的射頻橫向擴散P型MOS管的結構示意圖。上述圖5至圖8中，22為N型下沉區，23為N型漸變溝道，24 為P型漂移區，241a為第一層淺溝槽，241b為第二層淺溝槽，25為漏區，26為源區，27為多晶硅柵，271為柵氧化層，272為多晶硅柵的兩側和表面的場氧化層，273為淺溝槽隔離氧化層表面的場氧化層，觀為金屬場極板，29為漏電扱。本實施例提供的射頻橫向擴散P型MOS管制造方法中，通過在漂移區中設置的絕緣的淺槽隔離氧化層區，可以使漂移區的有效長度增加溝槽隔離氧化層區厚度的兩倍左右，因此可以有效的提高射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓。同吋，在漂移區中形成了多個電場峰值，能夠降低漂移區靠近溝道一端的電荷聚集程度，使漂移區的電場分布更加的平坦，因此可以提高漂移區摻雜濃度，降低其導通電阻，從而降低器件的功耗。此外，所述淺溝槽通過STI (Shallow Trench Isolation，淺溝槽隔離)エ藝形成，相比于傳統的LOCOSエ 藝，STIエ藝能夠避免產生鳥嘴效應，使漂移區的電場分布更加的平坦。本發明提供的技術方案中，所述射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓較現有技術的擊穿電壓增加了十分之一以上，因此可知，本實施例中的射頻橫向擴散P型MOS管具有較高的耐壓能力，具有較高的工作壽命和較大的應用范圍。本說明書中各個部分采用遞進的方式描述，每個部分重點說明的都是與其他部分的不同之處，各個部分之間相同相似部分互相參見即可。對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制于本文所示的實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
權利要求
1.一種射頻橫向擴散P型MOS管，其特征在干，包括 襯底和外延層；所述外延層內形成有漂移區和分別與所述漂移區兩側連接的漏區和溝道； 所述漂移區的表面形成有覆蓋所述漂移區的場氧化層；所述漂移區內的上部形成有溝槽隔離氧化層區，所述溝槽隔離氧化層區與所述場氧化層相連接。
2.根據權利要求1所述的射頻橫向擴散P型MOS管，其特征在于 所述溝槽隔離氧化層區包括第一氧化層區和第二氧化層區； 所述第一氧化層區與所述場氧化層相連接；所述第二氧化層區位于所述第一氧化層區下方的中部區域，且第二氧化層區的范圍小于第一氧化層區，第一氧化層區和第二氧化層區的邊緣呈階梯狀。
3.根據權利要求1或2所述的射頻橫向擴散P型MOS管，其特征在于所述溝槽隔離氧化層區為在所述漂移區中形成的淺溝槽中淀積氧化層得到的溝槽隔離氧化層區。
4.根據權利要求2所述的射頻橫向擴散P型MOS管，其特征在于 所述第一氧化層區和第二氧化層區的厚度均為0. 14 μ m 0. 16 μ m。
5.根據權利要求1所述的射頻橫向擴散P型MOS管，其特征在于所述溝道表面依次形成有柵氧化層、多晶硅柵、場氧化層和金屬場極板。
6.一種射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，其特征在干，包括 提供基底，所述基底包括襯底和外延層；在所述外延層內依次形成溝道和漂移區，并進行高溫擴散； 在所述漂移區中刻蝕形成淺溝槽； 在所述淺溝槽中淀積氧化物形成溝槽隔離氧化層區； 在所述溝道表面形成多晶硅柵區，并在外延層內形成源區和漏區； 在器件表面依次形成場氧化層、金屬場極板和漏電極。
7.根據權利要求6所述的射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，其特征在干，在所述漂移區中刻蝕形成淺溝槽，包括采用濕法刻蝕エ藝進行兩次刻蝕，分別形成第一層淺溝槽和第二層淺溝槽； 所述第二層淺溝槽位于所述第一層淺溝槽下方的中部區域，且第二層淺溝槽的范圍小于第一層淺溝槽，第一層淺溝槽和第二層淺溝槽的邊緣呈階梯狀。
8.根據權利要求7所述的射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，其特征在于 所述第一層淺溝槽區和第二層淺溝槽的厚度均為0. 14 μ m 0. 16 μ m。
9.根據權利要求6所述的射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，其特征在于 采用濕熱氧化工藝形成場氧化層，所述場氧化層和所述氧化層區相連接。
10.根據權利要求6所述的射頻橫向擴散P型MOS管制造方法，其特征在于 在器件表面淀積金屬鋁并刻蝕，以形成金屬場極板。
全文摘要
本發明實施例公開了一種射頻橫向擴散P型MOS管及其制造方法，所述射頻橫向擴散P型MOS管包括襯底和外延層；所述外延層內形成有漂移區和分別與所述漂移區兩側連接的漏區和溝道；所述漂移區的表面外形成有覆蓋所述漂移區的場氧化層；所述漂移區內的上部形成有溝槽隔離氧化層區，所述溝槽隔離氧化層區與所述場氧化層相連接。該射頻橫向擴散P型MOS管中通過在漂移區中設置的絕緣的溝槽隔離氧化層區，可以使漂移區的有效長度增加溝槽隔離氧化層區厚度的兩倍左右，因此可以有效的提高射頻橫向擴散P型MOS管的擊穿電壓，使其具有較高的工作壽命和較大的應用范圍。
文檔編號H01L21/336GK102593171SQ201110007988
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月14日 優先權日2011年1月14日
發明者孫曉紅, 王曉彧, 田婷, 陳文蘭, 高懷 申請人:蘇州英諾迅科技有限公司