[发明专利]一种横向扩散场效应晶体管结构和制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种横向扩散场效应晶体管结构和制作方法。

背景技术

横向扩散场效应晶体管(lateral diffused MOS transistor,LDMOS)，是一种常用的高压器件。与普通MOS器件相比，LDMOS在漏极所在区域有一个较长的轻掺杂注入区，通常这部分结构被称为漂移区。LDMOS通过这一轻掺杂漂移区来承受较高的电压。同时为降低漏极电压对沟道的影响，通常在漂移区与漏极之间有浅沟槽隔离结构（STI），由于LDMOS技术具有简单、可靠、成熟的特点，以及良好的表现，同时由于LDMOS晶体管的制造工艺可以与现有的标准CMOS工艺完全兼容，LDMOS完全共享现有CMOS工艺和掩膜板，仅需在掩膜板制作中定义出LDMOS的版图即可，所以更加易于实现与低压CMOS电路的大规模集成，降低制造成本。它主要应用于各种功率电路，在2GHz以下的单管功率放大器中得到了非常广泛的应用。

以N型（N沟道）LDMOS为例介绍LDMOS的结构和制作方法，图1示出了采用现有技术制作的N型LDMOS的剖面结构示意图，图1中所示的LDMOS结构均可以通过版图（layout）设计的方法，利用标准的CMOS工艺就能实现。

图2中给出了现有技术制备图1所示N型LDMO器件结构的N型LDMOS的版图设计示意图。N型LDMOS结构的阱区版图包括N阱版图、P阱版图。在现有N型LDMOS结构的版图设计过程中，N阱版图和P阱版图的设计方法是：N阱版图是现有技术中标准MOS制造工艺中的N阱版图（例如CMOS双阱工艺中的N阱版图）通过版图设计来画出N阱区域；对于P阱区域，则是通过对除N阱区域以外的地方全部以逻辑关系取“非”运算，得到P阱版图；后续工艺将分别按照上述N阱版图和P阱版图在有源区中形成漂移区（N阱）和阱区（P阱）。由上述N阱版图和P阱版图的设计结构可知，在有源区中将形成边界相接的N阱和P阱。

具体的，现有技术中提供一半导体衬底，半导体衬底上定义出有源区（AA）后，通过在有源区中刻蚀沟槽以及在沟槽中沉积电介质等步骤在所述有源区中制作浅沟槽隔离（STI），STI位于漂移区中，且介于栅极下方的漂移区与漏极之间。然后，用如图2所示的N阱版图（虚线部分），用离子注入的方法在包括部分有源区（点划线部分）在内的半导体衬底中进行N型轻掺杂形成N阱，称为漂移区，采用如图2所示的P阱版图在包括另一部分有源区在内的半导体衬底中，采用离子注入的方法进行P型掺杂形成P阱，称为阱区，在阱区和漂移区的上方依次制作层叠的栅极氧化层和多晶硅层组成栅极，以及在栅极侧壁上制作侧墙之后，利用制备NMOS工艺过程中的源漏注入版，可以在侧墙两侧的半导体衬底中由自对准方式进行高掺杂，作为源漏区。N阱和P阱将LDMOS器件的有源区分成两块，STI位于漂移区中，且介于栅极下方的漂移区与漏极之间，可以有助于降低漏极高压对栅极下方载流子的加速作用，使器件热载子注入特性进一步优化。

由现有技术中制作的LDMOS结构和方法可见，在漂移区和阱区之间的分界面上存在从N型掺杂到P型掺杂的突变PN结，当漏极处于工作状态的高电压时，此PN结形成一个强电场，且PN结两侧离子注入浓度梯度越大，耗尽层越窄，电场强度越强，强电场将加速沟道中从源极漂移过来的载流子，碰撞电离形成二次电子注入LDMOS的栅极电解质层，使LDMOS的特性发生退化（阈值电压升高，饱和电流降低），此即为场效应晶体管（MOSFET）的热载流子注入效应（HCI）。由以上分析可知，漂移区与阱区之间PN结电场的强度越大，将会有更多的碰撞电离所产生的电子注入栅极氧化层，载流子注入效应（HCI）越差。由于器件工作时处于高温状态，会更加剧HCI效应，因此降低HCI效应是MOSFET，尤其是像LDMOS这样的高压器件最重要的可靠性要求。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题是：改善横向扩散场效应晶体管的热载流子注入效应。

为解决上述问题，本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种横向扩散场效应晶体管的制作方法，提供一半导体衬底该方法包括：

制作用于定义阱区的第一版图；

制作用于定义漂移区的第二版图；

分别按照所述第一、第二版图在所述半导体衬底中制作阱区和漂移区，所述阱区和所述漂移区具有重叠区域；

在所述阱区和漂移区的上方制作栅极氧化层以及栅极多晶硅层；

在所述栅极多晶硅层侧壁上形成侧墙；

在所述侧墙的两侧的所述阱区和漂移区中通过自对准离子注入分别形成源漏区。