[发明专利]LDMOS结构及其形成方法

说明书

本申请提供一种LDMOS结构及其形成方法，其中所述形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有第一阱区，所述第一阱区掺杂有硼离子，且所述第一阱区中形成有隔离沟槽；在所述隔离沟槽的侧壁和底部形成包括碳离子的扩散阻挡层，所述扩散阻挡层与所述半导体衬底的界面包括碳硼团簇层；在所述隔离沟槽内形成隔离结构，所述隔离结构的表面与所述半导体衬底的表面共面；形成包括第二阱区、栅极结构以及源极和漏极的LDMOS结构。本申请技术方案的LDMOS结构及其形成方法能够有效阻止阱区内的掺杂离子向隔离结构扩散，大幅度提升器件性能。

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种LDMOS结构及其形成方法。

背景技术

在横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS，laterally-diffused metal-oxidesemiconductor)的制造工艺中，通常会使用浅隔离沟槽隔离结构(STI，Shallow TrenchIsolation)来改善电场和器件性能，例如可以改善击穿电压(BV，Breakdown Voltage)和静电释放(ESD，Electro-Static discharge)问题。

但是，采用STI结构的LDMOS还存在很多缺陷，例如阱区的掺杂离子会扩散至STI中，使得阱区的掺杂离子损失，掺杂离子浓度降低。特别是在STI的热退火工艺或在其他工艺的退火过程中，掺杂离子的扩散和损失比较严重，导致器件性能退化，例如增大漏电流。同时还会使器件间的性能存在较大差异。

发明内容

本申请要解决的技术问题是阱区的掺杂离子向STI中扩散，导致器件性能较差。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种LDMOS结构的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有第一阱区，所述第一阱区掺杂有硼离子，且所述第一阱区中形成有隔离沟槽；在所述隔离沟槽的侧壁和底部形成包括碳离子的扩散阻挡层，所述扩散阻挡层与所述半导体衬底的界面包括碳硼团簇层；在所述隔离沟槽内形成隔离结构，所述隔离结构的表面与所述半导体衬底的表面共面；形成包括第二阱区、栅极结构以及源极和漏极的LDMOS结构，其中所述第二阱区位于所述隔离结构一侧的第一阱区中，所述栅极结构横跨且覆盖部分所述隔离结构、第一阱区以及第二阱区表面，所述源极位于所述隔离结构远离所述栅极结构一侧的所述第一阱区中，所述漏极位于所述栅极结构一侧的第二阱区中。

在本申请实施例中，形成所述扩散阻挡层的工艺为原位外延生长、化学气相沉积或物理气相沉积。

在本申请实施例中，所述扩散阻挡层的厚度为3nm～20nm。

在本申请实施例中，在形成所述隔离结构之前，还包括在所述扩散阻挡层中进行硼离子掺杂，且掺杂的所述硼离子富集于所述扩散阻挡层与所述半导体衬底的界面，所述硼离子的浓度不超过5×10¹⁹/cm³。

在本申请实施例中，所述扩散阻挡层的材料包括碳化硅和碳化硅硼中的至少一种。

在本申请实施例中，在所述隔离沟槽内形成隔离结构之前，还包括：对所述扩散阻挡层进行氧化处理或氮化处理。

在本申请实施例中，所述氧化处理的工艺为干氧氧化或湿氧氧化，其中氧气的流量为1.2SLM～0.9SLM，处理时间为15s～30s。

本申请技术方案还提供一种LDMOS结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底中形成有第一阱区，所述第一阱区掺杂有硼离子；隔离结构，位于所述第一阱区中，且与所述半导体衬底的表面共面，包括扩散阻挡层和位于所述扩散阻挡层表面的隔离材料层，所述扩散阻挡层包括碳离子；碳硼团簇层，位于所述扩散阻挡层与所述半导体衬底的界面；第二阱区，位于所述隔离结构一侧的第一阱区中；栅极结构，横跨且覆盖部分所述隔离结构、第一阱区以及第二阱区的表面；源极，位于所述隔离结构远离所述栅极结构的一侧；漏极，位于所述栅极结构一侧的第二阱区中。