一種高隔離性的n型LDMOS器件及其制造方法技術

本申請公開了一種高隔離性的n型LDMOS器件。在p型硅襯底中具有深n阱、輕摻雜n阱和輕摻雜p阱一。在深n阱中具有輕摻雜p阱二；在輕摻雜p阱二中具有重摻雜p阱二和重摻雜n阱一；在重摻雜p阱二中具有n型重摻雜的源極和體區引出區；在重摻雜n阱一中具有漏極；在部分的重摻雜p阱二和部分的重摻雜n阱一之上具有柵氧化層；在柵氧化層和緊鄰的部分隔離結構四之上具有多晶硅柵極。在輕摻雜p阱一中具有重摻雜p阱一；在重摻雜p阱一中具有襯底引出區。在輕摻雜n阱中具有重摻雜n阱二；在重摻雜n阱二中具有保護環引出區。在硅材料的表面具有多個隔離結構。本申請可以實現體區與襯底、襯底與保護環、漏極與保護環的良好電學隔離。

【技術實現步驟摘要】
一種高隔離性的n型LDMOS器件及其制造方法
本申請涉及一種半導體器件，特別是涉及一種LDMOS（橫向擴散MOS晶體管）器件。
技術介紹
請參閱圖1，這是一種現有的n型LDMOS器件的剖面結構示意圖。在p型硅襯底（或外延層）100中具有n型輕摻雜的漂移區101和重摻雜p阱二192，后者作為體區。在硅襯底100中還有環形的輕摻雜p阱一131包圍在漂移區101和體區192外側。在輕摻雜p阱一131中還具有環形的重摻雜p阱一191。在重摻雜p阱一191中具有環形的p型重摻雜的襯底引出區221。在體區192中具有p型重摻雜的體區引出區225和n型重摻雜的源極223。在漂移區101中具有n型重摻雜的漏極224。在硅襯底100的表面具有多個介質材料的隔離結構。其中，環形的隔離結構一171包圍在襯底引出區221的外側。環形的隔離結構170在襯底引出區221的內側，且在漏極224和體區引出區225的外側。隔離結構四174在柵極210和漏極224之間。在部分體區192、部分漂移區101之上具有柵氧化層200。在柵氧化層200和部分隔離結構四174之上具有多晶硅柵極210。上述n型LDMOS器件具有如下缺點：其一，由于p型體區192位于p型硅襯底100中，因而不能實現體區與襯底的電學隔離。其二，不能應用于高端電路。請參閱圖2，這是n型MOS晶體管的高端（highside）電路示意圖，其漏極連接電源，源極和體區引出區連接負載然后接地。如果上述n型LDMOS器件應用于高端電路，則由于體區與襯底不能隔離，而導致源極和體區引出區和襯底三者連接負載然后接地。當上述n型LDMOS器件導通時，負載電位抬高，同時使源極和體區引出區和襯底三者電位也抬高，影響了器件和襯底之間正常的電學隔離。其三，不能應用于漏極加負壓、襯底接地的情況。如果硅襯底100接地，同時漏極224加負電壓，那么p型硅襯底100與n型漂移區101之間所形成的PN結就會正向偏置而導通，不能實現n型漂移區101中的n型漏極224與襯底的電學隔離。請參閱圖3，這是另一種現有的n型LDMOS器件的剖面結構示意圖。與圖1相比，其用輕摻雜的深n阱120取代了漂移區101。在圖1中，漂移區101與體區192大致具有相同結深，且互不包括，兩者或者不接觸，或者僅側面接觸。在圖3中，深n阱120包圍住了體區192。由于深n阱120的存在，實現了體區192與硅襯底100之間的電學隔離，因而可以應用于高端電路。但是圖3所示器件仍然不能應用于漏極加負壓、襯底接地的情況。請參閱圖4，這是又一種現有的n型LDMOS器件的剖面結構示意圖。在p型輕摻雜的硅襯底（或外延層）100中具有輕摻雜的深n阱120和輕摻雜p阱一131。環形的輕摻雜p阱一131包圍在深n阱120的外側。在深n阱120中具有輕摻雜p阱二132和重摻雜n阱二180，環形的重摻雜n阱二180包圍在輕摻雜p阱二132的外側。在輕摻雜p阱二132中具有重摻雜p阱二192和重摻雜n阱一150，環形的重摻雜p阱二192包圍在重摻雜n阱一150的外側。在部分的重摻雜p阱二192和部分的重摻雜n阱一150之上具有柵氧化層200。在柵氧化層200和緊鄰的部分隔離結構四174之上具有多晶硅柵極210。在輕摻雜p阱一131中具有環形的重摻雜p阱一191。在重摻雜p阱一191中具有環形的p型重摻雜襯底引出區221。在重摻雜n阱二180中具有環形的n型重摻雜的保護環引出區222。在重摻雜p阱二192中具有n型重摻雜的源極223和環形的p型重摻雜的體區引出區225。在重摻雜n阱一150中具有n型重摻雜的漏極224。在硅材料的表面具有多個隔離結構171～175。環形的隔離結構一171包圍在襯底引出區221的外側。環形的隔離結構二172位于襯底引出區221和保護環引出區222之間。環形的隔離結構173位于保護環引出區222和體區引出區225之間。隔離結構四174位于重摻雜n阱一150中，且位于多晶硅柵極210和漏極224之間。隔離結構五175位于漏極224和體區引出區225之間。與圖3相比，圖4新增了保護環引出區222，并由深n阱120兼做保護環。由于在深n阱120中又新增了輕摻雜p阱二132，因而可以應用于漏極加負壓、襯底接地的情況。但是如果襯底引出區221和保護環引出區222之間呈現反向偏置，則由于深n阱120的結深很大，難以完全耗盡，因而耐壓受到限制。
技術實現思路
本申請所要解決的技術問題是提供一種具有高隔離性的n型LDMOS器件，其高隔離性體現在：其一，實現體區與襯底之間的電學隔離，以滿足高端電路的應用需求。其二，實現襯底與保護環之間的高壓差的電學隔離，耐壓達到100V以上，例如達到100～200V。其三，實現漏極與保護環之間的電學隔離，以滿足漏極加負壓的應用需求。為解決上述技術問題，本申請高隔離性的n型LDMOS器件在p型輕摻雜的硅襯底或外延層中具有輕摻雜的深n阱、輕摻雜n阱和輕摻雜p阱一；環形的輕摻雜n阱包圍在深n阱的外側；環形的輕摻雜p阱一包圍在輕摻雜n阱的外側；在深n阱中具有輕摻雜p阱二；在輕摻雜p阱二中具有重摻雜n阱一和環形的重摻雜p阱二；在重摻雜p阱二中具有n型重摻雜的源極和環形的p型重摻雜的體區引出區；在重摻雜n阱一中具有n型重摻雜的漏極；在部分的重摻雜p阱二和部分的重摻雜n阱一之上具有柵氧化層；在柵氧化層和緊鄰的部分隔離結構四之上具有多晶硅柵極；在輕摻雜p阱一中具有環形的重摻雜p阱一；在重摻雜p阱一中具有環形的p型重摻雜襯底引出區；在輕摻雜n阱中具有環形的重摻雜n阱二；在重摻雜n阱二中具有環形的n型重摻雜的保護環引出區；在硅材料的表面具有多個隔離結構；環形的隔離結構一包圍在襯底引出區的外側；環形的隔離結構二位于襯底引出區和保護環引出區之間；環形的隔離結構三位于保護環引出區和體區引出區之間；隔離結構四位于重摻雜n阱一中，且位于多晶硅柵極和漏極之間；隔離結構五位于漏極和體區引出區之間。本申請的高隔離性的n型LDMOS器件的制造方法包括如下步驟：第1步，在p型硅襯底或外延層的表面熱氧化生長出一層屏蔽氧化層，然后在硅襯底中進行離子注入以形成輕摻雜的深n阱；第2步，在硅襯底中進行離子注入以形成環形的輕摻雜p阱一，包圍在深n阱的外側；同時在深n阱中形成輕摻雜p阱二；第3步，在硅襯底中進行離子注入以形成環形的輕摻雜n阱，其位于輕摻雜p阱一的內側，且包圍在深n阱的外側；第4步，在輕摻雜p阱二中進行離子注入以形成重摻雜n阱一；第5步，先在屏蔽氧化層之上淀積一層氮化硅，再采用局部氧化或淺槽隔離工藝在硅材料表面形成各個隔離結構，然后去除剩余的氮化硅；第6步，在輕摻雜n阱中進行離子注入以形成環形的重摻雜n阱二；在輕摻雜p阱一中進行離子注入以形成環形的重摻雜p阱一，同時在輕摻雜p阱二中也形成環形的重摻雜p阱二；第7步，先去除所有屏蔽氧化層，再在硅材料的表面熱氧化生長一層柵氧化層，接著在柵氧化層和各個隔離結構之上淀積一層多晶硅，最后刻蝕為多晶硅柵極；第8步，先去除除了多晶硅柵極下方以外區域的柵氧化層，再在重摻雜p阱一中進行離子注入形成環形的p型重摻雜的襯底引出區，同時在重摻雜p阱二中也形成環形的p型重摻雜的體區引出區；在重摻雜n阱二中進行離子注入以形成環形的本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高隔離性的n型LDMOS器件，其特征是，在p型輕摻雜的硅襯底或外延層中具有輕摻雜的深n阱、輕摻雜n阱和輕摻雜p阱一；環形的輕摻雜n阱包圍在深n阱的外側；環形的輕摻雜p阱一包圍在輕摻雜n阱的外側；在深n阱中具有輕摻雜p阱二；在輕摻雜p阱二中具有重摻雜n阱一和環形的重摻雜p阱二；在重摻雜p阱二中具有n型重摻雜的源極和環形的p型重摻雜的體區引出區；在重摻雜n阱一中具有n型重摻雜的漏極；在部分的重摻雜p阱二和部分的重摻雜n阱一之上具有柵氧化層；在柵氧化層和緊鄰的部分隔離結構四之上具有多晶硅柵極；在輕摻雜p阱一中具有環形的重摻雜p阱一；在重摻雜p阱一中具有環形的p型重摻雜襯底引出區；在輕摻雜n阱中具有環形的重摻雜n阱二；在重摻雜n阱二中具有環形的n型重摻雜的保護環引出區；在硅材料的表面具有多個隔離結構；環形的隔離結構一包圍在襯底引出區的外側；環形的隔離結構二位于襯底引出區和保護環引出區之間；環形的隔離結構三位于保護環引出區和體區引出區之間；隔離結構四位于重摻雜n阱一中，且位于多晶硅柵極和漏極之間；隔離結構五位于漏極和體區引出區之間。

【技術特征摘要】
1.一種n型LDMOS器件，其特征是，在p型輕摻雜的硅襯底或外延層中具有輕摻雜深n阱、輕摻雜n阱和輕摻雜p阱一；環形的輕摻雜n阱包圍在輕摻雜深n阱的外側；環形的輕摻雜p阱一包圍在輕摻雜n阱的外側；在輕摻雜深n阱中具有輕摻雜p阱二；在輕摻雜p阱二中具有重摻雜n阱一和環形的重摻雜p阱二；在重摻雜p阱二中具有n型重摻雜的源極和環形的p型重摻雜的體區引出區；在重摻雜n阱一中具有n型重摻雜的漏極；在部分的重摻雜p阱二和部分的重摻雜n阱一之上具有柵氧化層；在柵氧化層和緊鄰的部分隔離結構四之上具有多晶硅柵極；在輕摻雜p阱一中具有環形的重摻雜p阱一；在重摻雜p阱一中具有環形的p型重摻雜襯底引出區；在輕摻雜n阱中具有環形的重摻雜n阱二；在重摻雜n阱二中具有環形的n型重摻雜的保護環引出區；在硅材料的表面具有多個隔離結構；環形的隔離結構一包圍在襯底引出區的外側；環形的隔離結構二位于襯底引出區和保護環引出區之間；環形的隔離結構三位于保護環引出區和體區引出區之間；隔離結構四位于重摻雜n阱一中，且位于多晶硅柵極和漏極之間；隔離結構五位于漏極和體區引出區之間。2.根據權利要求1所述的n型LDMOS器件，其特征是，重摻雜n阱一的深度大于重摻雜n阱二、重摻雜p阱一和重摻雜p阱二；重摻雜n阱二的摻雜濃度大于重摻雜n阱一。3.根據權利要求1所述的n型LDMOS器件，其特征是，輕摻雜深n阱的結深為8～10μm，體濃度為1×1015～2.5×1015原子每立方厘米；輕摻雜p阱二的結深為4～4.5μm，體濃度為1×1016～2×1016原子每立方厘米；重摻雜n阱一的結深為1.2～1.4μm，體濃度為6×1016～8×1016原子每立方厘...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李喆，王黎，陳瑜，陳華倫，
申請(專利權)人：上海華虹宏力半導體制造有限公司，
類型：發明
國別省市：上海;31