[发明专利]横向扩散金属氧化物半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件，特别是涉及一种高压LDMOS器件，还涉及一种高压LDMOS器件的制造方法。

背景技术

横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件的主要特征是在沟道区和漏区之间有一段较长的轻掺杂漂移区，该漂移区的掺杂类型与漏区一致，可以起到分担击穿电压的作用。

超级结LDMOS是将传统LDMOS的低掺杂N型漂移区替换为交替排布的N型柱区和P型柱区。理论上，由于P/N柱区之间的电荷补偿，超级结LDMOS可以获得很高的击穿电压，而掺杂浓度更高的N型柱区则可以获得较低的导通电阻，因此超级结LDMOS可以在高击穿电压和低导通电阻之间取得很好的平衡。

超级结LDMOS实质上相当于在漂移区植入了pn结，当器件工作在最大击穿电压下时，漂移区能够尽可能完全耗尽，这样，除了N型柱区承担了主要的电压外，pn结界面处的耗尽层亦承担了部分电压，故较之传统的LDMOS能够承担更高的击穿电压。

为了使得器件能获得高击穿电压，可以缩小P/N柱区的宽度，增加P/N柱区的深度。但是过深的柱区势必伴随高能量的离子注入，造成器件内部的损伤，且柱区内部杂质分布不均匀，从而降低器件的实际抗击穿能力。

发明内容

基于此，有必要提供一种能够承受较高击穿电压的横向扩散金属氧化物半导体器件。

一种横向扩散金属氧化物半导体器件，包括衬底、衬底内第二掺杂类型的埋层区、所述埋层区上第二掺杂类型的阱区、所述阱区上的栅区、位于栅区两侧的第一掺杂类型的源区和漏区、以及超级结结构，所述源区设于所述阱区内，所述漏区设于所述超级结结构内，所述栅区包括栅氧层和栅氧层上的栅极，所述第一掺杂类型和第二掺杂类型为相反的导电类型，所述超级结结构包括多个N柱和P柱，所述N柱和P柱在水平且垂直于源区和漏区连线的方向上交替排列，每个N柱包括上下对接的顶层N区和底层N区，每个P柱包括上下对接的顶层P区和底层P区。

在其中一个实施例中，所述第一掺杂类型为N型，所述第二掺杂类型为P型。

在其中一个实施例中，还包括设于所述阱区内的P型的体引出区，所述体引出区设于所述源区远离漏区的一侧。

在其中一个实施例中，所述N柱包括长条N柱和交错N柱，所述长条N柱沿所述源区和漏区的连线方向延伸，在水平且垂直于源区和漏区连线的方向上间隔排列，相邻的两长条N柱之间被所述交错N柱和P柱填充，所述交错N柱和P柱在所述源区和漏区的连线方向上交替排列。

还有必要提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法。

一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括下列步骤：提供衬底；在衬底内形成第二掺杂类型的埋层区，以及多个底层N区和底层P区，所述底层N区和底层P区在二维坐标系的第一维方向上交替排列；在所述底层N区、底层P区和埋层区上外延形成外延层；向所述外延层内注入杂质离子并推结，形成顶层N区、顶层P区及第二掺杂类型的阱区；推结后，每个顶层N区与一个底层N区上下对接形成N柱，每个顶层P区与一个底层P区上下对接形成P柱，阱区与埋层区上下对接；在所述阱区上形成栅氧层和栅极；形成第一掺杂类型的源区、漏区和第二掺杂类型的体引出区；所述源区和漏区形成于所述栅氧层的两侧，所述源区和漏区的连线方向为二维坐标系的第二维方向。

在其中一个实施例中，所述第一掺杂类型为N型，所述第二掺杂类型为P型。

在其中一个实施例中，所述N柱包括长条N柱和交错N柱，所述长条N柱的延伸方向为所述第二维方向，并在所述第一维方向上间隔排列，相邻的两长条N柱之间被所述交错N柱和P柱填充，所述交错N柱和P柱在所述第二维方向上交替排列。

在其中一个实施例中，所述体引出区设于所述源区远离漏区的一侧。

上述LDMOS器件，将超级结结构的N柱和P柱分解为两次注入形成，即通过第一次注入形成底层N区/P区，外延后再通过第二次注入形成顶层N区/P区，每次注入时所需的结深只为传统工艺的一半，因此可以采用较低的注入能量来形成很深的P柱、N柱，从而提高器件的击穿电压。同样的道理，其在高温推结时推结时间也较短，从而可以节约制造成本。漂移区的超级结为P柱和N柱相互交错的结构，使得器件在反向耐压时相互耗尽，正向导通时通过漂移区的顶层N区导电，从而实现高击穿电压。

附图说明

图1是实施例1中横向扩散金属氧化物半导体器件的结构示意图；

图2是图1所示横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法的流程图；