[发明专利]包括延伸的NLDD源极-漏极区以获得改善的耐久性的MOS晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及MOS晶体管且特定来说涉及一种在漏极及/或源极端子处包括延伸的NLDD区以获得改善的耐久性同时维持与正常的非延伸的LDD装置相同的栅极到源极接触面及栅极到漏极接触面距离的MOS晶体管。

背景技术

在半导体晶体管装置中，“耐久性”是描述在晶体管装置被破坏之前可向所述装置施加多少能量(焦耳)的术语。耐久性有时按照“SOA”或安全操作区域来描述，在于一旦所述装置在针对给定装置界定的电流及电压边界(作为SOA曲线)外部操作，那么所述操作不再“安全”且所述装置可能不可挽回地被损坏。期望使晶体管更具耐久性，同时不折衷其它制造参数，例如显著增加的成本。

在亚微CMOS工艺技术中，采用轻掺杂的漏极/源极(LDD)来将漏极/源极区连接到多晶硅栅极下面的沟道的端，从而减小晶体管的漏极处的电场且最小化碰撞离子化。因此，避免晶体管的漏极处的碰撞离子化。LDD工艺涉及使用适当植入剂量来形成与栅极电极自对准的轻掺杂的源极/漏极区，然后邻近所述栅极电极形成间隔物且最后使用与所述间隔物自对准的重植入来形成重掺杂的源极/漏极区。图1是包括在间隔物形成之前形成的N-型LDD区18、19及在形成间隔物16之后形成的重掺杂的源极/漏极区20、22的常规NMOS晶体管的横截面图。

由于为获得紧密的低接通电阻装置而涉及的高电场，碰撞离子化对于功率晶体管尤其成问题。为减小功率晶体管的漏极侧处的碰撞离子化，由于其高击穿电压特性，有时使用横向双扩散金属氧化物半导体(LDMOS)晶体管。图2是常规LDMOS晶体管的横截面图。在LDMOS晶体管中，从栅极电极回拉重掺杂的漏极区且使用由N-阱形成的轻掺杂的漂移区(由距离“d”表示)来横向扩散电场以减小碰撞离子化。

在LDMOS晶体管中，当回拉漏极区时，也将到漏极区的接触面回拉相同的量，使得漏极接触面形成于N+漏极区上方。LDMOS晶体管因此是不对称装置，其中栅极到漏极接触面距离比栅极到源极接触面距离大很多。在一些应用中，不期望较长的栅极到漏极接触面距离，因为此使N-沟道功率晶体管的总Ron^*面积积(功率密度)降级。术语“Ron”是指晶体管的串联电阻且“面积”是指功率晶体管的面积。当栅极与漏极接触面之间的距离增加时，Ron^*面积积增加。LDMOS晶体管的效率随更多电 力在长漂移区上方散布而降低。

发明内容

根据本发明的一个实施例，形成于第一导电率类型的半导体层上的金属氧化物硅(MOS)晶体管包括：通过第一电介质层与所述半导体层绝缘的导电栅极；经形成而与所述导电栅极的第一边缘自对准的第二导电率类型的第一轻掺杂的扩散区；经形成而与所述导电栅极的与所述第一边缘相对的第二边缘自对准的所述第二导电率类型的第二轻掺杂的扩散区；形成于所述第一轻掺杂的扩散区上方的所述第二导电率类型的第一扩散区，其中所述第一扩散区与形成于所述导电栅极的所述第一边缘的侧壁上的第一间隔物自对准且所述第一轻掺杂的扩散区保持在所述第一间隔物下面；形成于所述第二轻掺杂的扩散区上方的所述第二导电率类型的第二扩散区，其中所述第二扩散区经形成而远离形成于所述导电栅极的所述第二边缘的侧壁上的第二间隔物的边缘第一距离且所述第二轻掺杂的扩散区保持在所述第二间隔物下面并越过所述第一距离延伸到所述第二扩散区；形成于所述第一扩散区上面的第一接触面开口及形成于所述第一接触面开口中的第一金属化物；及形成于所述第二扩散区上面的第二接触面开口及形成于所述第二接触面开口中的第二金属化物。如此经形成，所述导电栅极的所述第一边缘到所述第一接触面开口之间的距离与所述导电栅极的所述第二边缘到所述第二接触面开口之间的距离相同。

所述第二轻掺杂的扩散区形成所述晶体管的延伸的LDD区。在一个实施例中，所述第二轻掺杂的扩散区为漏极LDD区且所述第二扩散区为漏极区。在另一实施例中，所述第二轻掺杂的扩散区为源极LDD区且所述第二扩散区为源极区。