CN104037223A - 射频n型ldmos器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射频N型LDMOS器件,器件形成P阱上,P阱将源区和源端的轻掺杂漏注入区完全包覆;漏端包括第二N型轻掺杂漏注入区和漏区,漏区和多晶硅栅相隔一段距离,由第二N型轻掺杂漏注入区组成器件的漂移区,P阱仅和第二N型轻掺杂漏注入区部分交叠,并不包覆外侧的第二N型轻掺杂漏注入区和漏区。本发明还公开了一种射频N型LDMOS器件的制造方法。本发明能降低器件的寄生电容以及导通电阻,且工艺简单并能提高RFLDMOS工艺的竞争力。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域,特别是涉及一种射频(RF)N型LDMOS(横向扩散金属氧化物半导体)器件,本发明还涉及一种射频N型LDMOS器件的制造方法。
背景技术
如图1所示,是现有射频N型LDMOS器件结构示意图;如图2所示,是图1的器件版图示意图;现有射频N型LDMOS器件形成于P阱102上,P阱102形成于P型半导体衬底101,半导体衬底101能为硅衬底;在所述半导体衬底101上通过浅沟槽隔离(STI)或局部场氧隔离(LOCOS)工艺隔离出有源区110,图1中只示意出了一个有源区,并未标示隔离结构,有源区110在图2中标示出。射频N型LDMOS器件包括形成于所述P阱102之上的多晶硅栅104,所述多晶硅栅104和所述P阱102之间隔离有栅介质层103,栅介质层103能为栅氧化层;在多晶硅栅104的侧面形成有侧墙107。
在所述多晶硅栅14的源端一侧的所述P阱102中形成有N型轻掺杂漏注入区(NLDD)105和源区108,所述N型轻掺杂漏注入区105的边缘和其邻近的所述多晶硅栅104的边缘对准,所述源区108的边缘和其邻近的所述侧墙107的外侧边缘对准;所述源区108的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区105的结深。
在所述多晶硅栅104的漏端一侧的所述P阱102中形成有第二N型轻掺杂漏注入区(NLDD2)106和漏区109,所述第二N型轻掺杂漏注入区106的边缘和其邻近的所述多晶硅栅104的边缘对准,所述漏区109的边缘和其邻近的所述侧墙107的外侧边缘相隔一段距离。所述漏区109的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区106的结深。所述第二N型轻掺杂漏注入区106用于形成器件的在漏端的漂移区。被所述多晶硅栅14所覆盖的所述P阱102的表面用于形成沟道。由图1可知,所述P阱102将所述第二N型轻掺杂漏注入区106和所述漏区109完全包覆。
在RF NLDMOS器件工艺中如沟道宽度为0.18微米的RF NLDMOS器件工艺中,器件的寄生电容对器件和电路的特性具有非常重要的影响。RF NLDMOS主要是用作高速开关器件,因此器件的开关速度和功率损耗是产品的两项关键指标。器件的寄生电容(Cds)对开关速度起着主要影响;而器件的导通电阻(Rdson)则是决定开关电路功率损耗的主要指标。为了改善电路的这两项指标,电路设计和版图的优化能够提供一定的帮助,但最主要还是要从NLDMOS器件本身来改善这两项特性。因此器件的Cds和Rdson的改善具有非常重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种射频N型LDMOS器件,能降低器件的寄生电容以及导通电阻,且工艺简单并能提高RFLDMOS工艺的竞争力。为此,本发明还提供一种射频N型LDMOS器件的制造方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的射频N型LDMOS器件包括:
P型半导体衬底,在所述P型半导体衬底中形成有P阱。
在所述半导体衬底上形成有多晶硅栅,所述多晶硅栅和所述半导体衬底之间隔离有栅介质层;所述多晶硅栅将部分所述P阱覆盖,且由所述多晶硅栅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。
在所述多晶硅栅的两侧侧面上形成有侧墙。
在所述多晶硅栅的源端一侧的所述半导体衬底中形成有N型轻掺杂漏注入区和N型源区;所述N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘自对准,所述源区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘自对准;所述源区的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区的结深。
在所述多晶硅栅的漏端一侧的所述半导体衬底中形成有第二N型轻掺杂漏注入区、N型漏区;所述第二N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘自对准,所述漏区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘相隔一段距离;所述漏区的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区的结深、且所述漏区位于所述第二N型轻掺杂漏注入区中。
所述P阱向所述多晶硅栅的源端一侧延伸并将所述N型轻掺杂漏注入区和所述源区都包覆;所述P阱向所述多晶硅栅的漏端一侧延伸一段距离并和所述第二N型轻掺杂漏注入区相交叠、且所述P阱和所述漏区相隔一段距离,所述P阱和所述第二N型轻掺杂漏注入区的交叠区域越小、射频N型LDMOS器件的导通电阻越低。
为解决上述技术问题,本发明提供的射频N型LDMOS器件的制造方法包括如下步骤:
步骤一、在P型半导体衬底上形成P阱,所述P阱的形成区域通过光刻进行定义,所述P阱的形成区域要求包覆沟道的形成区域、后续形成的N型轻掺杂漏注入区和源区,以及和后续形成的第二N型轻掺杂漏注入区相交叠并和后续形成的漏区相隔一段距离。
步骤二、在所述半导体衬底之上形成栅介质层和多晶硅栅,所述多晶硅栅将部分所述P阱覆盖,且由所述多晶硅栅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道。
步骤三、进行N型轻掺杂漏注入,在所述多晶硅栅的源端一侧的所述P阱中形成N型轻掺杂漏注入区,所述N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘对准。
步骤四、进行第二N型轻掺杂漏注入,在所述多晶硅栅的漏端一侧的所述半导体衬底中形成第二N型轻掺杂漏注入区;所述第二N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘对准,所述P阱和所述第二N型轻掺杂漏注入区相交叠,所述P阱和所述第二N型轻掺杂漏注入区的交叠区域越小、射频N型LDMOS器件的导通电阻越低。
步骤五、在所述多晶硅栅的两侧侧面上形成侧墙。
步骤六、进行N型源漏注入同时形成源区和漏区。
所述源区位于所述多晶硅栅的源端一侧的所述半导体衬底中、且所述源区被所述阱区包覆,所述源区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘自对准,所述源区的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区的结深。
所述漏区位于所述多晶硅栅的漏端一侧的所述半导体衬底中,所述漏区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘相隔一段距离;所述漏区的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区的结深、且所述漏区位于所述第二N型轻掺杂漏注入区中、且所述P阱和所述漏区相隔一段距离。
进一步的改进是,步骤三中所述N型轻掺杂漏注入的工艺条件为:注入杂质为磷或砷,注入剂量为1e14cm-2~5e15cm-2,注入能量为5KeV~15KeV。
进一步的改进是,步骤四中所述第二N型轻掺杂漏注入的工艺条件为:注入杂质为磷,注入剂量为1e12cm-2~5e13cm-2,注入能量为20KeV~60KeV。
进一步的改进是,步骤六中所述N型源漏注入的工艺条件为:注入杂质为砷,注入剂量为1e15cm-2~5e16cm-2,注入能量为20KeV~50KeV。
和现有技术相比,本发明器件仅通过将P阱区域进行了缩小,使得P阱仅和多晶硅栅的漏端一侧的第二N型轻掺杂漏注入区部分交叠且不包覆外侧的第二N型轻掺杂漏注入区和漏区,这样能够使器件保持沟道能够正常形成的条件下,使得P阱尽量少的影响到漏端的第二N型轻掺杂漏注入区和漏区,相比于P阱完全包覆第二N型轻掺杂漏注入区和漏区,本发明器件中未被P阱包覆部分的第二N型轻掺杂漏注入区和漏区和P型半导体衬底之间形成的结电容都要减少,从而能够降低器件的寄生电容;同时和P阱包覆了的第二N型轻掺杂漏注入区相比,未被P阱包覆部分的第二N型轻掺杂漏注入区的导通电阻更低,所以本发明还能降低器件的导通电阻。本发明仅需对P阱的形成版图进行变动就能实现,器件工艺简单并能提高RFLDMOS工艺的竞争力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明:
图1是现有射频N型LDMOS器件结构示意图;
图2是图1的器件版图示意图;
图3是本发明实施例射频N型LDMOS器件的器件结构示意图;
图4是图3的器件版图示意图;
图5A-图5C是本发明实施例射频N型LDMOS器件的制造方法的各步骤中的器件结构示意图。
具体实施方式
如图3所示,是本发明实施例射频N型LDMOS器件的器件结构示意图;图4是图3的器件版图示意图。本发明实施例以用于1.8V的射频N型LDMOS器件来说明,本发明实施例射频N型LDMOS器件包括:
P型半导体衬底1,在所述P型半导体衬底1中形成有P阱2。本发明实施例中半导体衬底1为硅衬底,在所述半导体衬底1上通过浅沟槽隔离(STI)或局部场氧隔离(LOCOS)工艺隔离出有源区9,有源区9的区域位置如图4中所示,图3中所示区域位于一个有源区9的区域范围内。
在所述半导体衬底1上形成有多晶硅栅4,所述多晶硅栅4和所述半导体衬底1之间隔离有栅介质层3;所述多晶硅栅4将部分所述P阱2覆盖,且由所述多晶硅栅4所覆盖的所述P阱2表面用于形成沟道。
在所述多晶硅栅4的两侧侧面上形成有侧墙7。
在所述多晶硅栅4的源端一侧的所述半导体衬底1中形成有N型轻掺杂漏注入区5和N型源区8a;所述N型轻掺杂漏注入区5的边缘和其邻近的所述多晶硅栅4的边缘自对准,所述源区8a的边缘和其邻近的所述侧墙7的外侧边缘自对准;所述源区8a的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区5的结深。
在所述多晶硅栅4的漏端一侧的所述半导体衬底1中形成有第二N型轻掺杂漏注入区6、N型漏区8b;所述第二N型轻掺杂漏注入区6的边缘和其邻近的所述多晶硅栅4的边缘自对准,所述漏区8b的边缘和其邻近的所述侧墙7的外侧边缘相隔一段距离;所述漏区8b的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区6的结深、且所述漏区8b位于所述第二N型轻掺杂漏注入区6中。
所述P阱2向所述多晶硅栅4的源端一侧延伸并将所述N型轻掺杂漏注入区5和所述源区8a都包覆;所述P阱2向所述多晶硅栅4的漏端一侧延伸一段距离并和所述第二N型轻掺杂漏注入区6相交叠、且所述P阱2和所述漏区8b相隔一段距离,所述P阱2和所述第二N型轻掺杂漏注入区6的交叠区域越小、射频N型LDMOS器件的导通电阻越低。
通过图3和图1比较可知,本发明实施例器件中所述P阱2并未将外侧的所述第二N型轻掺杂漏注入区6以及所述漏区8b包覆,故能使未包覆处的所述第二N型轻掺杂漏注入区6以及所述漏区8b直接和半导体衬底1形成PN结,由于半导体衬底1的掺杂浓度要低于所述P阱2的掺杂浓度,故由所述第二N型轻掺杂漏注入区6以及所述漏区和半导体衬底1之间形成的PN结产生的寄生电容要比现有技术中的由所述第二N型轻掺杂漏注入区以及所述漏区和P阱之间形成的PN结产生的寄生电容要低,所以本发明实施例器件能够降低器件的寄生电容(Cds)。
同时,本发明实施例中,由位于所述多晶硅栅7和所述漏区8b之间的所述第二N型轻掺杂漏注入区6组成器件的漂移区,当所述P阱2和所述第二N型轻掺杂漏注入区6的交叠区域减少后,漂移区的整体浓度会得到提高,所以能够降低器件的导通电阻。
比较图2和图4可知,本发明仅通过将P阱2的版图结构缩小就能实现降低器件的寄生电容和导通电阻,器件工艺简单,也能提高RFLDMOS工艺的竞争力。
如图5A至图5C所示,是本发明实施例射频N型LDMOS器件的制造方法的各步骤中的器件结构示意图。本发明实施例射频N型LDMOS器件的制造方法包括步骤:
步骤一、如图5A所示,在P型半导体衬底1上形成P阱2,所述P阱2的形成区域通过光刻进行定义,所述P阱2的形成区域要求包覆沟道的形成区域、后续形成的N型轻掺杂漏注入区5和源区8a,以及和后续形成的第二N型轻掺杂漏注入区6相交叠并和后续形成的漏区8b相隔一段距离。
所述半导体衬底1为硅衬底,在形成所述P阱2之后,通过浅沟槽隔离(STI)或局部场氧隔离(LOCOS)工艺隔离出有源区9,所述有源区9的区域位置如图4中所示,图5A中所示区域位于一个有源区9的区域范围内。
步骤二、如图5A所示,在所述半导体衬底1之上形成栅介质层3和多晶硅栅4,所述多晶硅栅4将部分所述P阱2覆盖,且由所述多晶硅栅4所覆盖的所述P阱2表面用于形成沟道。
步骤三、如图5B所示,进行N型轻掺杂漏注入,在所述多晶硅栅4的源端一侧的所述P阱2中形成N型轻掺杂漏注入区5,所述N型轻掺杂漏注入区5的边缘和其邻近的所述多晶硅栅4的边缘对准。所述N型轻掺杂漏注入的工艺条件为:注入杂质为磷或砷,注入剂量为1e14cm-2~5e15cm-2,注入能量为5KeV~15KeV。
步骤四、如图5B所示,进行第二N型轻掺杂漏注入,在所述多晶硅栅4的漏端一侧的所述半导体衬底1中形成第二N型轻掺杂漏注入区6;所述第二N型轻掺杂漏注入区6的边缘和其邻近的所述多晶硅栅4的边缘对准,所述P阱2和所述第二N型轻掺杂漏注入区6相交叠,所述P阱2和所述第二N型轻掺杂漏注入区6的交叠区域越小、射频N型LDMOS器件的导通电阻越低。所述第二N型轻掺杂漏注入的工艺条件为:注入杂质为磷,注入剂量为1e12cm-2~5e13cm-2,注入能量为20KeV~60KeV。
步骤五、如图5C所示,在所述多晶硅栅4的两侧侧面上形成侧墙7。
步骤六、如图1所示,进行N型源漏注入同时形成源区8a和漏区8b。所述N型源漏注入的工艺条件为:注入杂质为砷,注入剂量为1e15cm-2~5e16cm-2,注入能量为20KeV~50KeV。
所述源区8a位于所述多晶硅栅4的源端一侧的所述半导体衬底1中、且所述源区8a被所述阱区包覆,所述源区8a的边缘和其邻近的所述侧墙7的外侧边缘自对准,所述源区8a的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区5的结深。
所述漏区8b位于所述多晶硅栅4的漏端一侧的所述半导体衬底1中,所述漏区8b的边缘和其邻近的所述侧墙7的外侧边缘相隔一段距离;所述漏区8b的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区6的结深、且所述漏区8b位于所述第二N型轻掺杂漏注入区6中、且所述P阱2和所述漏区8b相隔一段距离。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明,但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下,本领域的技术人员还可做出许多变形和改进,这些也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种射频N型LDMOS器件,其特征在于,包括:
P型半导体衬底,在所述P型半导体衬底中形成有P阱;
在所述半导体衬底上形成有多晶硅栅,所述多晶硅栅和所述半导体衬底之间隔离有栅介质层;所述多晶硅栅将部分所述P阱覆盖,且由所述多晶硅栅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道;
在所述多晶硅栅的两侧侧面上形成有侧墙;
在所述多晶硅栅的源端一侧的所述半导体衬底中形成有N型轻掺杂漏注入区和N型源区;所述N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘自对准,所述源区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘自对准;所述源区的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区的结深;
在所述多晶硅栅的漏端一侧的所述半导体衬底中形成有第二N型轻掺杂漏注入区、N型漏区;所述第二N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘自对准,所述漏区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘相隔一段距离;所述漏区的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区的结深、且所述漏区位于所述第二N型轻掺杂漏注入区中;
所述P阱向所述多晶硅栅的源端一侧延伸并将所述N型轻掺杂漏注入区和所述源区都包覆;所述P阱向所述多晶硅栅的漏端一侧延伸一段距离并和所述第二N型轻掺杂漏注入区相交叠、且所述P阱和所述漏区相隔一段距离,所述P阱和所述第二N型轻掺杂漏注入区的交叠区域越小、射频N型LDMOS器件的导通电阻越低。
2.一种射频N型LDMOS器件的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤一、在P型半导体衬底上形成P阱,所述P阱的形成区域通过光刻进行定义,所述P阱的形成区域要求包覆沟道的形成区域、后续形成的N型轻掺杂漏注入区和源区,以及和后续形成的第二N型轻掺杂漏注入区相交叠并和后续形成的漏区相隔一段距离;
步骤二、在所述半导体衬底之上形成栅介质层和多晶硅栅,所述多晶硅栅将部分所述P阱覆盖,且由所述多晶硅栅所覆盖的所述P阱表面用于形成沟道;
步骤三、进行N型轻掺杂漏注入,在所述多晶硅栅的源端一侧的所述P阱中形成N型轻掺杂漏注入区,所述N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘对准;
步骤四、进行第二N型轻掺杂漏注入,在所述多晶硅栅的漏端一侧的所述半导体衬底中形成第二N型轻掺杂漏注入区;所述第二N型轻掺杂漏注入区的边缘和其邻近的所述多晶硅栅的边缘对准,所述P阱和所述第二N型轻掺杂漏注入区相交叠,所述P阱和所述第二N型轻掺杂漏注入区的交叠区域越小、射频N型LDMOS器件的导通电阻越低;
步骤五、在所述多晶硅栅的两侧侧面上形成侧墙;
步骤六、进行N型源漏注入同时形成源区和漏区;
所述源区位于所述多晶硅栅的源端一侧的所述半导体衬底中、且所述源区被所述阱区包覆,所述源区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘自对准,所述源区的结深大于所述N型轻掺杂漏注入区的结深;
所述漏区位于所述多晶硅栅的漏端一侧的所述半导体衬底中,所述漏区的边缘和其邻近的所述侧墙的外侧边缘相隔一段距离;所述漏区的结深小于所述第二N型轻掺杂漏注入区的结深、且所述漏区位于所述第二N型轻掺杂漏注入区中、且所述P阱和所述漏区相隔一段距离。
3.如权利要求2所述的射频N型LDMOS器件的制造方法,其特征在于:步骤三中所述N型轻掺杂漏注入的工艺条件为:注入杂质为磷或砷,注入剂量为1e14cm-2~5e15cm-2,注入能量为5KeV~15KeV。
4.如权利要求2所述的射频N型LDMOS器件的制造方法,其特征在于:步骤四中所述第二N型轻掺杂漏注入的工艺条件为:注入杂质为磷,注入剂量为1e12cm-2~5e13cm-2,注入能量为20KeV~60KeV。
5.如权利要求2所述的射频N型LDMOS器件的制造方法,其特征在于:步骤六中所述N型源漏注入的工艺条件为:注入杂质为砷,注入剂量为1e15cm-2~5e16cm-2,注入能量为20KeV~50KeV。
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