減少熱載流子效應的Ｎ型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管制造技術

一種減少熱載流子效應的Ｎ型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括：Ｎ型半導體襯底，在Ｎ型半導體襯底上面設置有Ｐ型阱區，在Ｐ型阱區上設置有Ｎ型阱區和Ｎ型摻雜半導體區，在Ｎ型阱區上設有Ｎ型源區和Ｐ型接觸區，在Ｎ型摻雜半導體區上設有Ｎ型漏區，而場氧化層，金屬層，柵氧化層，多晶硅柵以及氧化層設置在所述器件的上表面，其特征在于在Ｐ型阱區內設有輕摻雜淺Ｎ型區，所述的輕摻雜淺Ｎ型區位于Ｎ型阱區與Ｎ型摻雜半導體區之間，且輕摻雜淺Ｎ型區覆蓋柵氧化層與Ｎ型摻雜半導體區形成的拐角。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及功率半導體器件領域，更具體的說，是關于一種用于減少熱載流 子效應的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管(LDMOS)。
技術介紹
在功率集成電路中，高壓驅動管通常工作在高電壓條件下，其器件溝道內橫 向電場以及電流密度都遠大于其它器件，因而熱載流子效應是高壓驅動管設計中 不可避免的問題，也是影響器件可靠性的主要因素，尤其是對于電流一直在硅和 二氧化硅界面流動的橫向雙擴散金屬氧化物半導體管，由于熱載流子效應引起的 失效問題就更加嚴重。目前，針對高壓橫向雙擴散金屬氧化物半導體管的熱載流子效應的解決辦法 大多是沿用低壓器件部分的金屬氧化物半導體管(MOS)的解決方法，引入降 低電場的結構(如雙擴散漏的器件結構等等)，以減小強電場對器件的破壞作用， 延長器件壽命，但這些辦法大多不適用于橫向雙擴散金屬氧化物半導體管。某些特定工藝中也有采用對柵氧化層進行加固的方法，以降低產生的缺陷密 度，減少器件的熱載流子效應，提高器件的可靠性。比如在柵氧化層中摻F、 Cl 或用氮化硅代替二氧化硅等，但這類辦法也存在有與現行普通工藝不兼容的缺 點。為了從根本上解決用于高壓驅動管的橫向雙擴散金屬氧化物半導體管的熱 載流子效應問題，需對傳統器件結構進行優化，在不降低器件其他特性的前提下， 延長器件壽命，保證器件的高可靠性。
技術實現思路
本專利技術提供一種減少熱載流子效應的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管， 本專利技術能夠減少器件的熱載流子效應，提高器件壽命，而且幾乎不改變器件的擊3穿電壓、導通電阻和漏極電流等其他特性。 本專利技術禾用如下技術方案一種減少熱載流子效應的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括N 型半導體襯底，在N型半導體襯底上面設置有P型阱區，在P型阱區上設置有 N型阱區和N型摻雜半導體區，在N型阱區上設有N型源區和P型接觸區，在 N型摻雜半導體區上設有N型漏區，在N型阱區的表面設有柵氧化層且柵氧化 層自N型阱區延伸至P型阱區和N型摻雜半導體區，在N型阱區表面的N型源 區、P型接觸區和柵氧化層的以外區域及N型摻雜半導體區表面的N型漏區以 外區域設有場氧化層，在柵氧化層的上表面設有多晶硅柵且多晶硅柵延伸至場氧 化層的表面，在場氧化層、P型接觸區、N型源區、多晶硅柵及N型漏區的表面 設有氧化層，在N型源區、P型接觸區、多晶硅柵和N型漏區上分別連接有金 屬層，在P型阱區內設有輕摻雜淺N型區，所述的輕摻雜淺N型區位于N型阱 區與N型摻雜半導體區之間，且輕摻雜淺N型區覆蓋柵氧化層與N型摻雜半導 體區形成的拐角。與現有技術相比，本專利技術具有如下優點(1) 本專利技術的結構在柵氧化層的下方、緊靠N型摻雜半導體區邊沿的位置 設置有一個輕摻雜淺N型區，由于輕摻雜淺N型區的引入，使得緊靠柵氧化層 下方的P型阱區到N型摻雜半導體區的濃度梯度降低，減小了柵氧化層下方的 N型摻雜半導體區附近的電場強度，從而也就減少了熱載流子注入到氧化層，相 應的氧化層充電可以減小，器件由于熱載流子效應造成的損傷降低，器件壽命增 加。參照附圖3，在加入輕摻雜淺N型區以后，柵氧化層下方的N型摻雜半導 體區附近的電場強度明顯降低，而且隨著輕摻雜淺N型區的寬度的增加(Ld為 輕摻雜淺N型區的寬度)，電場強度降低的越明顯。(2) 本專利技術的結構在柵氧化層的下方、緊靠N型摻雜半導體區邊沿的位置 設置有一個輕摻雜淺N型區，由于輕摻雜淺N型區的引入，可以有效的減少柵 氧化層下方的N型摻雜半導體區附近的熱載流子溫度。參照圖4，可以看到，在 加入輕摻雜淺N型區以后，柵氧化層下方的N型摻雜半導體區附近的熱載流子 的溫度明顯減低，而且隨著輕摻雜淺N型區的寬度的增加(Ld為輕摻雜淺N型 區的寬度)，熱載流子的溫度減低越明顯。4(3) 本專利技術結構的整個工藝過程完全可以基于標準金屬氧化物半導體工藝 線上實現，具有較好的兼容性。避免了在柵氧化層中摻F、 Cl或用氮化硅代替二 氧化硅等辦法存在的與現行普通工藝不兼容的缺點。(4) 本專利技術結構在有效地抑制N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管的熱載 流子效應的基礎上，幾乎沒有改變器件的擊穿電壓、導通電阻和漏極電流等其他 特性。附圖說明圖1是沒有加輕摻雜淺N型區13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管的 結構示意圖。圖2是加了輕摻雜淺N型區13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管的結 構示意圖。圖3是沒有加輕摻雜淺N型區13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管及 加了輕摻雜淺N型區13且寬度分別為1微米和2微米的N型橫向雙擴散金屬氧 化物半導體管沿著硅和二氧化硅界面的縱向電場大小比較圖，其中，Ld為輕摻 雜淺N型區13的寬度。圖4是沒有加輕摻雜淺N型區13的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管及 加了輕摻雜淺N型區13且寬度分別為1微米和2微米的N型橫向雙擴散金屬氧 化物半導體管沿著硅和二氧化硅界面的熱載流子溫度比較圖，其中，Ld為輕摻 雜淺N型區13的寬度。具體實施例方式參照圖2， 一種減少熱載流子效應的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管， 包括N型半導體襯底9，在N型半導體襯底9上面設置有P型阱區10，在P 型阱區10上設置有N型阱區8和N型摻雜半導體區11，在N型阱區8上設有N 型源區6和P型接觸區7，在N型摻雜半導體區11上設有N型漏區12，在N 型阱區8的表面設有柵氧化層3且柵氧化層3自N型阱區8延伸至P型阱區10 和N型摻雜半導體區ll，在N型阱區8表面的N型源區6、 P型接觸區7和柵 氧化層3的以外區域及N型摻雜半導體區ll表面的N型漏區12以外區域設有 場氧化層1，在柵氧化層3的上表面設有多晶硅柵4且多晶硅柵4延伸至場氧化5層1的表面，在場氧化層l、 P型接觸區7、 N型源區6、多晶硅柵4及N型漏 區12的表面設有氧化層5，在N型源區6、 P型接觸區7、多晶硅柵4和N型漏 區12上分別連接有金屬層2，在P型阱區10內設有輕慘雜淺N型區13，所述 的輕摻雜淺N型區13位于N型阱區8與N型摻雜半導體區ll之間，且輕摻雜 淺N型區13覆蓋柵氧化層3與N型摻雜半導體區ll形成的拐角。 本實施例還采用如下技術措施來進一步提高本專利技術的性能 輕摻雜淺N型區13的寬度不超過2微米。輕摻雜淺N型區13的深度為N型摻雜半導體區11深度的0.4至0.6倍。 本專利技術采用如下方法來制備1、 選擇N型襯底，并在N型襯底上生長一層P型外延，然后是N型阱、 N型摻雜半導體區和輕摻雜淺N型區注入。2、 接下來進行場氧化層的制備，然后是厚柵氧化層的生長，然后是厚柵氧 的刻蝕并同時做薄柵氧區域的N型雜質注入，然后是薄柵氧化層的生 長，然后是多晶硅柵的生長、刻蝕，接下來是源漏注入和襯底接觸注入 區，最后是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理，整個工藝過程完全可以 基于標準外延低壓金屬氧化物半導體工藝線上實現。權利要求1、一種減少熱載流子效應的N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括N型半導體襯底(9)，在N型半導體襯底(9)上面設置有P型阱區(10)，在P型阱區(10)上設置有N型阱區(8)和N型摻雜半導體區(11)，在N型阱區(8)上設有N型源區(6)和P型接觸區(7)，在N型摻雜半導體區(11)上設有N型漏區(12)，在N型阱區(8)的表面設有柵氧化層(3)且柵氧化層(3)自N型阱區(8)延伸至本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種減少熱載流子效應的Ｎ型橫向雙擴散金屬氧化物半導體管，包括：Ｎ型半導體襯底（９），在Ｎ型半導體襯底（９）上面設置有Ｐ型阱區（１０），在Ｐ型阱區（１０）上設置有Ｎ型阱區（８）和Ｎ型摻雜半導體區（１１），在Ｎ型阱區（８）上設有Ｎ型源區（６）和Ｐ型接觸區（７），在Ｎ型摻雜半導體區（１１）上設有Ｎ型漏區（１２），在Ｎ型阱區（８）的表面設有柵氧化層（３）且柵氧化層（３）自Ｎ型阱區（８）延伸至Ｐ型阱區（１０）和Ｎ型摻雜半導體區（１１），在Ｎ型阱區（８）表面的Ｎ型源區（６）、Ｐ型接觸區（７）和柵氧化層（３）的以外區域及Ｎ型摻雜半導體區（１１）表面的Ｎ型漏區（１２）以外區域設有場氧化層（１），在柵氧化層（３）的上表面設有多晶硅柵（４）且多晶硅柵（４）延伸至場氧化層（１）的表面，在場氧化層（１）、Ｐ型接觸區（７）、Ｎ型源區（６）、多晶硅柵（４）及Ｎ型漏區（１２）的表面設有氧化層（５），在Ｎ型源區（６）、Ｐ型接觸區（７）、多晶硅柵（４）和Ｎ型漏區（１２）上分別連接有金屬層（２），其特征在于在Ｐ型阱區（１０）內設有輕摻雜淺Ｎ型區（１３），所述的輕摻雜淺Ｎ型區（１３）位于Ｎ型阱區（８）與Ｎ型摻雜半導體區（１１）之間，且輕摻雜淺Ｎ型區（１３）覆蓋柵氧化層（３）與Ｎ型摻雜半導體區（１１）形成的拐角。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫偉鋒，劉斯揚，錢欽松，夏曉娟，陸生禮，時龍興，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：發明
國別省市：84[中國|南京]