LDMOS器件及其制造方法与流程

专利检索2026-02-07  0


本申请涉及半导体制造,具体涉及一种ldmos器件及其制造方法。


背景技术:

1、ldmos(横向扩散金属氧化物半导体)器件因其具有耐高压、高增益、低失真以及工艺的兼容性和设计效率方面的优势等诸多优点而被广泛应用在汽车行业,如减排,节能,先进驾驶辅助系统以及增强个性化和舒适性等领域。同时也应用于医疗,如超声波成像和高级电源管理控制等。

2、ldmos器件作为常用的功率器件,其击穿电压和导通电阻为衡量其性能的重要指标,在传统的ldmos器件上,击穿电压和导通电阻互相限制,只能在导通电阻和击穿电压之间取得一个平衡。此外,ldmos常工作于高电压(>50v)下,漏极要承受高压,电场最强处位于漏极的sti(浅沟槽隔离结构),热载流子效应比较显著,器件退化较严重,因此在相同击穿电压下,如何获得最小的导通电阻,并降低sti处的电场强度从而实现降低的热载流子效应是亟需解决的问题。


技术实现思路

1、本申请提供了一种ldmos器件及其制造方法,可以解决传统的ldmos器件的导通电阻和击穿电压之间难以取得平衡,导致在相同击穿电压下,器件的导通电阻较大,sti处的电场强度较大,热载流子效应显著的问题。

2、一方面,本申请实施例提供了一种ldmos器件,包括:

3、衬底;

4、漂移区,所述漂移区位于所述衬底中;

5、阱区,所述阱区位于所述衬底中并与所述漂移区保持一定的间隔;

6、多个浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构位于所述漂移区中,所述浅沟槽隔离结构呈倒置的多级阶梯状,距离所述阱区越远,所述浅沟槽隔离结构的阶梯级数越多并且所述浅沟槽隔离结构的横向尺寸越大;

7、源区,所述源区位于所述阱区中;

8、漏区,所述漏区位于所述漂移区中并且位于距离所述阱区最远的所述浅沟槽隔离结构侧,所述漏区与距离所述阱区最远的所述浅沟槽隔离结构保持一定的间隔;

9、体接触区,所述体接触区位于所述阱区中并且位于远离所述漂移区的所述源区侧;

10、栅极,所述栅极位于所述阱区和所述漂移区之间的所述衬底上并且覆盖部分所述阱区和部分所述漂移区;以及

11、多个场板层,各所述场板层对应位于各所述浅沟槽隔离结构上,其中,所述场板层和所述浅沟槽隔离结构组合构成场板结构。

12、可选的,在所述ldmos器件中,所述场板层为多晶硅材料层。

13、可选的,在所述ldmos器件中,所述场板层为导电插塞。

14、可选的,在所述ldmos器件中,所述ldmos器件还包括:层间介质层,所述层间介质层覆盖所述栅极、所述浅沟槽隔离结构、所述漂移区、所述阱区、所述源区、所述漏区、所述体接触区和所述衬底的剩余表面,所述导电插塞贯穿所述层间介质层并且与所述层间介质层底部的所述浅沟槽隔离结构接触。

15、可选的,在所述ldmos器件中,相邻的所述浅沟槽隔离结构之间均保持一定的间距。

16、可选的,在所述ldmos器件中,所有的所述浅沟槽隔离结构相连通,或者,部分相邻的所述浅沟槽隔离结构相连通。

17、可选的,在所述ldmos器件中,所述ldmos器件还包括:栅氧化层,所述栅氧化层位于所述栅极和所述衬底之间。

18、可选的,在所述ldmos器件中,所述阱区中掺杂离子的导电类型与所述漂移区中掺杂离子的导电类型不同;所述漂移区中掺杂离子的导电类型、所述源区中掺杂离子的导电类型和所述漏区中掺杂离子的导电类型相同;所述阱区中掺杂离子的导电类型与所述体接触区中掺杂离子的导电类型相同。

19、可选的,在所述ldmos器件中,所述阱区中掺杂离子的导电类型、所述体接触区中掺杂离子的导电类型均为p型;

20、所述漂移区中掺杂离子的导电类型、所述源区中掺杂离子的导电类型和所述漏区中掺杂离子的导电类型均为n型。

21、另一方面,本申请实施例还提供了一种ldmos器件的制造方法,包括:

22、提供一衬底,所述衬底上形成有硬掩膜层;

23、形成多个浅沟槽隔离结构,所述浅沟槽隔离结构位于所述硬掩膜层和所述衬底中,所述浅沟槽隔离结构呈倒置的多级阶梯状,从所述衬底的一端往另一端方向,所述浅沟槽隔离结构的阶梯越多并且所述浅沟槽隔离结构的横向尺寸越大;

24、去除所述硬掩膜层;

25、分别形成漂移区、阱区,所述漂移区位于所述衬底中,所述阱区位于所述衬底中并与所述漂移区保持一定的间隔,所述浅沟槽隔离结构位于所述漂移区中,距离所述阱区越远,其中,所述浅沟槽隔离结构的阶梯级数越多并且所述浅沟槽隔离结构的横向尺寸越大;

26、分别形成源区、漏区和体接触区,所述源区位于所述阱区中,所述漏区位于所述漂移区中并且位于距离所述阱区最远的所述浅沟槽隔离结构侧,所述漏区与距离所述阱区最远的所述浅沟槽隔离结构保持一定的间隔,所述体接触区位于所述阱区中并且位于远离所述漂移区的所述源区侧;以及

27、分别形成栅极和多个场板层,所述栅极位于所述阱区和所述漂移区之间的所述衬底上并且覆盖部分所述阱区和部分所述漂移区,各所述场板层对应位于各所述浅沟槽隔离结构上,其中,所述场板层和所述浅沟槽隔离结构组合构成场板结构。

28、本申请技术方案,至少包括如下优点:

29、本申请通过将浅沟槽隔离结构设计为倒置的多级阶梯状,并且将距离阱区越远的浅沟槽隔离结构向下(往衬底底部方向)的阶梯级数设计得越多并且将其横向尺寸设计得越大,以及在sti上设置场板层从而组合构成场板结构,使得器件内部电场趋于平滑,避免了局部强电场击穿的情形,提升了器件耐压,降低了导通电阻,有效改善了器件的热电子退化,提高了器件的hci可靠性。



技术特征:

1.一种ldmos器件,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的ldmos器件,其特征在于,所述场板层为多晶硅材料层。

3.根据权利要求1所述的ldmos器件,其特征在于,所述场板层为导电插塞。

4.根据权利要求3所述的ldmos器件,其特征在于,所述ldmos器件还包括:层间介质层,所述层间介质层覆盖所述栅极、所述浅沟槽隔离结构、所述漂移区、所述阱区、所述源区、所述漏区、所述体接触区和所述衬底的剩余表面,所述导电插塞贯穿所述层间介质层并且与所述层间介质层底部的所述浅沟槽隔离结构接触。

5.根据权利要求1所述的ldmos器件,其特征在于,相邻的所述浅沟槽隔离结构之间均保持一定的间距。

6.根据权利要求1所述的ldmos器件,其特征在于,所有的所述浅沟槽隔离结构相连通,或者,部分相邻的所述浅沟槽隔离结构相连通。

7.根据权利要求1所述的ldmos器件,其特征在于,所述ldmos器件还包括:栅氧化层,所述栅氧化层位于所述栅极和所述衬底之间。

8.根据权利要求1所述的ldmos器件,其特征在于,所述阱区中掺杂离子的导电类型与所述漂移区中掺杂离子的导电类型不同;所述漂移区中掺杂离子的导电类型、所述源区中掺杂离子的导电类型和所述漏区中掺杂离子的导电类型相同;所述阱区中掺杂离子的导电类型与所述体接触区中掺杂离子的导电类型相同。

9.根据权利要求8所述的ldmos器件,其特征在于,所述阱区中掺杂离子的导电类型、所述体接触区中掺杂离子的导电类型均为p型;

10.一种ldmos器件的制造方法,其特征在于,包括:


技术总结
本申请提供一种LDMOS器件及其制造方法,其中器件包括:衬底、漂移区、阱区、多个浅沟槽隔离结构、源区、漏区、体接触区、栅极和多个场板层,其中,浅沟槽隔离结构位于漂移区中,浅沟槽隔离结构呈倒置的多级阶梯状,距离阱区越远,浅沟槽隔离结构向下的阶梯越多并且距离阱区越远,浅沟槽隔离结构的横向尺寸越大。本申请通过将浅沟槽隔离结构设计为倒置的多级阶梯状,并且通过将距离阱区越远的浅沟槽隔离结构向下的阶梯设计得级数越多以及横向尺寸设计得越大,然后在STI上设置场板层从而组合构成场板结构,使得器件内部电场趋于平滑,避免了局部强电场击穿的情形,提升了器件耐压,降低了导通电阻,提高了器件的HCI可靠性。

技术研发人员:吕伟杰,陈天,肖莉,王黎,陈华伦
受保护的技术使用者:华虹半导体(无锡)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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