CN105826373A

CN105826373A - 一种ldmos的器件及其制造方法

Info

Publication number: CN105826373A
Application number: CN201510005958.4A
Authority: CN
Inventors: 宋慧芳
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp
Priority date: 2015-01-06
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2016-08-03

Abstract

本发明公开了一种LDMOS的器件及其制造方法，通过取消漏端与栅极之间的STI结构，因此可极大降低Rdson，同时通过在漏端与栅极之间制备一金属层进而可有效调节漏电场，从而有效提高BV。本发明可在有效提高BV的同时还降低了Rdson，进而极大的提升了器件性能。

Description

一种LDMOS的器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及半导体制备领域，确切的说，涉及一种LDMOS的器件及其制造方法。

背景技术

LDMOS(LaterallyDiffusedMetalOxideSemiconductor，横向扩散金属氧化物半导体)与传统的晶体管相比，在关键的器件特性方面，如增益、线性度、开关性能、散热性能以及减少级数等方面优势很明显，同时LDMOS也更容易与CMOS工艺兼容而被广泛采用。

LDMOS具备如下优点：LDMOS能经受住高于双极型晶体管3倍的驻波比，能在较高的反射功率下运行而没有破坏LDMOS设备；同时LDMOS设备较能承受输入信号的过激励和适合发射射频信号。LDMOS增益曲线较平滑并且允许多载波射频信号放大且失真较小。LDMOS管有一个低且无变化的互调电平到饱和区，不像双极型晶体管那样互调电平高且随着功率电平的增加而变化。这种主要特性允许LDMOS晶体管执行高于双极型晶体管二倍的功率，且线性较好。LDMOS晶体管具有较好的温度特性温度系数是负数，因此可以防止热耗散的影响。

在LDMOS器件中，击穿电压(breakdownvoltage，以下简称BV)是衡量其器件性能的一个很重要的指标。目前为了增强常规LDMOS器件的击穿电压，一般是采用延长STI顶部开口的长度FX来实现，如图1所示。但是增加STI的长度FX之后，Rdson(导通电阻)会迅速增加；同时，常规LDMOS的漂移区(Drift)需要与栅极形成交叠，这会增大Rdson，限制了LDMOS的开关速度。

因此，如何增强BV的同时降低Rdson，为本领域技术人员致力研究的方向。

发明内容

本发明提供了一种LDMOS的器件结构及其制造方法，在降低Rdson的同时，还可提高BV，进而极大的提高了器件的整体性能。

本发明所采用的技术方案为：

一种LDMOS器件，其中，所述LDMOS器件包括一衬底，所述衬底内形成有有源区，所述有源区包括体区和漂移区，所述衬底之上设置有栅极，且所述栅极分别与所述体区和所述漂移区形成交叠；

位于所述体区中靠近所述栅极的一侧设置有源端，且该体区远离所述栅极的一侧设置有接触区，所述漂移区远离所述栅极的一侧设置有漏端；

所述栅极靠近所述漏端的部分上表面和侧壁上，以及位于所述栅极与漏端之间的衬底的上表面均覆盖有一SAB层，且该SAB层的上表面覆盖有一金属层；

位于所述漏端与所述栅极之间的金属层通过一电连接结构与所述源端互联。

上述的LDMOS器件，其中，所述漏端与所述栅极之间的衬底内没有形成STI结构。

上述的LDMOS器件，其中，所述源端与所述接触区通过一STI结构进行隔离。

上述的LDMOS器件，其中，所述栅极与所述衬底之间设置有一栅氧化层，且所述栅极的侧壁覆盖有侧墙。

上述的LDMOS器件，其中，所述SAB层为氧化层，且该SAB层的厚度大于所述栅氧化层的厚度。

上述的LDMOS器件，其中，所述金属层为Co、Ti或Ni中的一种。

上述的LDMOS器件，其中，所述金属层的上表面还覆盖有一层TiN。

上述的LDMOS器件，其中，所述接触区、源端、漏端和栅极暴露的上表面形成有一层金属硅化物层。

种LDMOS器件的制备方法，其中，包括如下步骤：

提供一待制备的半导体器件，所述半导体器件包括一衬底，所述衬底内形成有有源区，所述有源区包括体区和漂移区，所述栅极与所述体区和所述漂移区形成交叠；

位于所述体区中靠近所述栅极的一侧设置有源端，且该体区远离所述栅极的一侧设置有接触区；所述漂移区远离所述栅极的一侧形成有漏端，所述漏端与所述栅极之间的衬底内没有形成STI结构；

制备一SAB层将所述栅极靠近所述漏端的部分上表面和侧壁以及位于所述栅极与漏端之间的衬底的上表面进行覆盖；

沉积一层金属层并进行自对准工艺，在所述接触区、源端、漏端的上表面以及栅极的部分上表面形成一层金属硅化物，之后去除部分所述金属层，并保留位于所述SAB层上方的金属层；

沉积介质层并刻蚀形成接触孔，以暴露出所述源端以及栅极与所述漏端之间的金属层，进行金属填充完成互联工艺。

上述的LDMOS器件的制备方法，其中，所述漏端与所述栅极之间的衬底内没有形成STI结构。

上述的LDMOS器件的制备方法，其中，所述源端与所述接触区通过STI结构进行隔离。

上述的LDMOS器件的制备方法，其中，所述金属层为Co、Ti或Ni中的一种。

上述的LDMOS器件的制备方法，其中，在沉积所述金属层后，继续于所述金属层上表面沉积一层TiN层，以避免所述金属层氧化。

上述的LDMOS器件的制备方法，其中，所述栅极与所述衬底之间设置有一栅氧化层。

上述的LDMOS器件的制备方法，其中，所述SAB层为氧化层，且该SAB层的厚度大于所述栅氧化层的厚度。

本发明通过取消漏端与栅极之间的STI结构，因此可极大降低Rdson，同时，靠近漏端的金属层与漏端的硅可形成电容，进而可调节漏端的电场，从而有利于有效提高BV；同时由于源端的metal向漏端延伸，因此也可达到调节漏端电场的目的，亦可实现提高BV的技术效果。进一步的，由于SAB层的厚度要远大于栅氧化层的厚度，BV较高，所以金属层可与源端6表面的金属硅化物层通过接触孔进行互联，fource0电位，更可有效的调节漏端的电场。同时，本发明中的金属层亦可flaoting设置。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1为现有技术中的LDMOS器件采用增加STI开口宽度来增大BV的示意图；

图2为本发明提供的一种LDMOS器件结构示意图；

图3～7本发明提供的一种制备LDMOS器件的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：

本发明提供了一种LDMOS器件，参照图2所示，具体包括：衬底1，本发明在该实施例选用P型硅衬底(P-sub)，但是并不局限该实施方式。在衬底1之上定义有有源区，该有源区包括体区(Body)2和漂移区(Drift)3，在衬底1之上设置有栅极9，该栅极9与衬底1之间还设置有一层栅氧化层10，且该栅极9两侧还覆盖有侧墙8；该栅极8与体区2和漂移区3同时形成交叠。

位于体区2中并靠近栅极9的一侧设置有源端(source)6，且该源端6的一侧还形成有一LDD掺杂区7；体区2远离栅极9的一侧设置有接触区(pickup)4；漂移区3远离栅极9的一侧设置有漏端(drain)12。接触区4和源端6通过第一STI结构5进行隔离，漂移区3远离栅极9的一侧设置有第二STI结构13。进一步的，漏端12与栅极9之间的衬底1内没有形成任何STI结构。

栅极9靠近漏端12的部分上表面和侧壁以及位于栅极9与漏端12之间的衬底1的上表面覆盖有一SAB层14，且该SAB层14的上表面覆盖有一金属层15。在本发明的实施例中，该SAB层14为氧化层，且该SAB层的厚度要远大于栅氧化层10的厚度；金属层15的材质为Co(钴)、Ti(钛)或Ni(镍)中的一种，在本发明中，该金属层优选为Co；在该金属层15的上表面还覆盖有一层TiN(氮化硅)层(图示未予以标示)，该TiN层与金属层共同组成一聚合物层，进而可避免金属层15产生氧化。

在接触区4、源端6、漏端12和栅极9暴露的上表面形成有一层金属硅化物层16，该金属硅化物层16为采用自对准工艺所制备形成。位于漏端12与所述栅极9之间的金属层15通过一电连接结构与源端6互联，具体的为：位于漏端12与栅极9之间的金属层15的上方及源端6的上方各形成有一接触孔17，并通过源端金属(sourcemetal)结构18进行互联。

由于本发明所提供的LDMOS器件具备以上结构，通过取消漏端12与栅极之间的STI结构，因此可极大降低Rdson，提高LDMOS的开关速度；同时，靠近漏端12的金属层15与漏端12的硅可形成电容，进而可调节漏端12的电场，从而有利于有效提高BV；同时由于源端6的metal向漏端延伸，因此也可达到调节漏端12电场的目的，亦可实现提高BV的技术效果。进一步的，由于SAB氧化层的厚度要远大于栅氧化层10的厚度，因此导致BV较高，所以当金属层15与源端6通过接触孔进行互联，fource0电位，更可有效的调节漏端的电场。本发明中的金属层15亦可floating设置，即根据需求来选择是否给予金属层15电位，进而调节漏端电场。

同时本发明还提供了一种制备上述LDMOS器件的方法，如图3～7所示，具体包括如下步骤：

步骤S1：首先提供一待制备的半导体器件，如图3所示，该半导体器件包括衬底1，本发明在该实施例选用P型硅衬底(P-sub)，但是并不局限该实施方式。在衬底1之上定义有有源区(activearea)，该有源区包括体区(Body)2和漂移区(Drift)3，在衬底1之上设置有栅极9，该栅极与衬底1之间还设置有一层栅氧化层10，且该栅极9两侧还覆盖有侧墙8；该栅极9与体区2和漂移区3同时形成交叠。

位于体区2中并靠近栅极9的一侧设置有源端(source)6，且该源端6的一侧还形成有一LDD掺杂区7，在此需要说明的是，该LDD掺杂区可根据工艺需求来进行选择是否进行LDD掺杂所形成，在实际应用中也可以不进行LDD掺杂形成该LDD掺杂区，对本发明之发明点并不影响。体区2远离栅极9的一侧设置有接触区4；漂移区3远离栅极9的一侧设置有漏端12。接触区4和源端6通过第一STI结构5进行隔离，漂移区3远离栅极9的一侧设置有第二STI结构13。进一步的，漏端12与栅极9之间的衬底1内没有形成任何STI结构。制备以上结构所采用的技术方案均采用现有技术所惯用的工艺流程，因此具体相关流程在此不予赘述。

步骤S2：制备一SAB层14将栅极9靠近漏端12的部分上表面和侧壁以及位于栅极9与漏端12之间的衬底1的上表面进行覆盖，形成图4所示结构。具体的步骤如下：1、首先沉积一层SAB层将器件的表面完全进行覆盖，优选的，该SAB层为氧化层。在沉积SAB层时，需要控制沉积的反应条件进而控制沉积的SAB层厚度要大于栅氧化层10的厚度；2、在SAB层的上表面涂覆一层光刻胶，然后借助一具有曝光图案的掩膜板进行曝光、显影工艺，进而在光刻胶中形成开口图案；3、然后以剩余的光刻胶为刻蚀掩膜向下进行干法刻蚀，将位于光刻胶开口下方的SAB层进行去除；4、最后移除剩余光刻胶，并最终形成图5所示结构。

步骤S3：沉积一层金属层15并进行自对准工艺，在接触区4、源端6、漏端12以及栅极9暴露的上表面形成金属硅化物16，去除之后所述金属层，并保留位于SAB层上方的金属层。具体步骤如下：

步骤S3-1：首先沉积一层金属层15将完成步骤S2之后的器件表面完全覆盖。在本发明中，该金属层的材质为为Co、Ti或Ni中的一种，进一步优选的，该金属层的材质为Co(钴)。同时，在沉积该金属层15之后，还可在金属层15上表面再沉积一层TiN(氮化钛，图中未予以表示)，进而形成金属层与TiN的聚合物，可有效避免下方的金属层15由于暴露在空气中进而容易被氧化，如图5所示。

步骤S3-2：进行快速退火处理(RTA)，使得沉积的金属层15与接触的多晶硅产生反应，进而在在接触区4、源端6、漏端12的上表面以及栅极9暴露的上表面形成金属硅化物16。最后再采用光刻和刻蚀工艺去除多余的金属层15，并移除剩余的光刻胶，形成图6所示结构。在此需要说明的是，在此步骤中的进行光刻中的曝光工艺时，可选用与步骤S2中所采用的掩膜板，由于剩余的金属层15是位于SAB层14的上方，故选用同一掩膜板可减小掩膜板的设计成本，并简化了工艺步骤。

步骤S4：沉积介质层后(图中未予以标示)，刻蚀该介质层形成接触孔，进而暴露出源端12以及栅极9与漏端12之间的金属层15，在位于栅极9与漏端12之间的金属层15的上方以及源端6的上方各制备一接触孔17，在接触孔内填充金属(例如铜)之后再制备一源端金属(sourcemetal)18进行互联，实现源端6与金属层15的电性连接。形成的结构如图7所示。

综上所述，由于本发明采用了以上技术方案，通过取消漏端与栅极之间的STI结构，因此可极大降低Rdson，进而提高了LDMOS的开关速度；同时通过在漏端与栅极之间制备一金属层进而可有效调节漏电场，从而有效提高BV。本发明不仅可以提高BV，还可以有效降低了Rdson，进而全面提升了器件性能，同时制程变动小，可实现性较强，成本较低。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims

1.一种LDMOS器件，其特征在于，所述LDMOS器件包括一衬底，所述衬底内形成有有源区，所述有源区包括体区和漂移区，所述衬底之上设置有栅极，且所述栅极分别与所述体区和所述漂移区形成交叠；

2.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述漏端与所述栅极之间的衬底内没有形成STI结构。

3.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述源端与所述接触区通过一STI结构进行隔离。

4.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述栅极与所述衬底之间设置有一栅氧化层，且所述栅极的侧壁覆盖有侧墙。

5.如权利要求4所述的LDMOS器件，其特征在于，所述SAB层为氧化层，且该SAB层的厚度大于所述栅氧化层的厚度。

6.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述金属层为Co、Ti或Ni中的一种。

7.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述金属层的上表面还覆盖有一层TiN。

8.如权利要求1所述的LDMOS器件，其特征在于，所述接触区、源端、漏端和栅极暴露的上表面形成有一层金属硅化物层。

9.一种LDMOS器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.如权利要求9所述的LDMOS器件的制备方法，其特征在于，所述漏端与所述栅极之间的衬底内没有形成STI结构。

11.如权利要求9所述的LDMOS器件的制备方法，其特征在于，所述源端与所述接触区通过STI结构进行隔离。

12.如权利要求9所述的LDMOS器件的制备方法，其特征在于，所述金属层为Co、Ti或Ni中的一种。

13.如权利要求9所述的LDMOS器件的制备方法，其特征在于，在沉积所述金属层后，继续于所述金属层上表面沉积一层TiN层，以避免所述金属层氧化。

14.如权利要求9所述的LDMOS器件的制备方法，其特征在于，所述栅极与所述衬底之间设置有一栅氧化层。

15.如权利要求9所述的LDMOS器件的制备方法，其特征在于，所述SAB层为氧化层，且该SAB层的厚度大于所述栅氧化层的厚度。