LDMOS器件及其制备方法与流程

ldmos器件及其制备方法
技术领域
1.本技术涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种ldmos器件及其制备方法。


背景技术：

2.当高压mos器件在高的漏端电压和栅端电压下工作时，器件沟道内会产生很大的电场，漏端沟道内大的纵向电场使得载流子获得较高能量，成为热载流子，引发器件的热载流子效应，导致器件的阈值电压、饱和电流等电学特性发生退化，影响器件的可靠性，最终导致器件失效。
3.ldmos器件(横向器件)由于电流在硅和二氧化硅界面流动，其热载流子效应引起的器件失效问题就更加严重。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种ldmos器件及其制备方法，可以解决热载流子效应引起的器件失效问题的问题。
5.一方面，本技术实施例提供了一种ldmos器件的制备方法，包括：
6.提供一衬底，所述衬底中形成有埋层，所述衬底上形成有外延层；
7.在所述外延层中形成漂移区，所述漂移区靠近所述外延层表面；
8.在所述外延层以及部分所述漂移区中形成离子注入区，所述离子注入区位于所述漂移区一侧的下半部；
9.形成堆叠的栅介质层和多晶硅栅极，所述栅介质层覆盖所述外延层；
10.在所述外延层中形成体区，所述体区位于靠近所述离子注入区的所述漂移区侧并且与所述离子注入区相连接；
11.刻蚀所述栅介质层和所述多晶硅栅极以形成栅极结构，所述栅极结构覆盖所述漂移区的部分表面以及覆盖所述漂移区侧的所述外延层的部分表面；
12.形成栅极侧墙，所述栅极侧墙位于所述栅极结构两侧；以及，
13.形成第一重掺杂区和多个第二重掺杂区，所述第一重掺杂区位于所述外延层中并且位于所述体区表面，所述第二重掺杂区分别位于所述外延层中并且位于所述体区表面、所述外延层中并且位于所述漂移区表面。
14.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，通过离子注入工艺在所述外延层以及部分所述漂移区中形成所述离子注入区，离子注入的能量为200kev～600kev，离子注入剂量范围为1.0e12atoms/cm2～1.0e14atoms/cm2。
15.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，在形成第一重掺杂区和多个第二重掺杂区之后，所述ldmos器件的制备方法还包括：
16.通过热过程激活所述体区、所述离子注入区、所述漂移区、所述第一重掺杂区和所述第二重掺杂区中的杂质离子。
17.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，在通过热过程激活所述体区、所述离子
注入区、所述漂移区、所述第一重掺杂区和所述第二重掺杂区中的杂质离子之后，所述ldmos器件的制备方法还包括：
18.形成金属硅化物阻挡层，所述金属硅化物阻挡层覆盖部分所述栅极结构、所述栅极结构一侧的所述栅极侧墙以及所述漂移区的部分表面。
19.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，在形成金属硅化物阻挡层之后，所述ldmos器件的制备方法还包括：
20.形成多个金属电极，所述金属电极分别位于所述第一重掺杂区表面、所述第二重掺杂区表面、所述栅极结构表面以及所述金属硅化物阻挡层表面。
21.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，所述衬底的导电类型为p型；所述埋层的导电类型为n型；所述外延层中杂质离子的导电类型为p型；所述漂移区中杂质离子的导电类型为n型；所述离子注入区中杂质离子的导电类型为p型；所述体区中杂质离子的导电类型为p型。
22.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，所述第一重掺杂区中的杂质离子的导电类型为p型；所述第二重掺杂区中的杂质离子的导电类型为n型。
23.可选的，在所述ldmos器件的制备方法中，通过热氧化工艺或者cvd沉积工艺形成所述栅介质层；通过cvd沉积工艺所述多晶硅栅极。
24.另一方面，本技术实施例还提供了一种ldmos器件，包括：
25.衬底，所述衬底中形成有埋层，所述衬底上形成有外延层；
26.漂移区，所述漂移区靠近所述外延层表面；
27.离子注入区，所述离子注入区位于所述外延层以及部分所述漂移区中并且位于所述漂移区一侧的下半部；
28.体区，所述体区位于所述外延层中并且位于靠近所述离子注入区的所述漂移区侧并且与所述离子注入区相连接；
29.栅极结构，所述栅极结构覆盖所述漂移区的部分表面以及覆盖所述漂移区侧的所述外延层的部分表面；
30.栅极侧墙，所述栅极侧墙位于所述栅极结构两侧；以及，
31.第一重掺杂区和多个第二重掺杂区，所述第一重掺杂区位于所述外延层中并且位于所述体区表面，所述第二重掺杂区分别位于所述外延层中并且位于所述体区表面、所述外延层中并且位于所述漂移区表面。
32.本技术技术方案，至少包括如下优点：
33.本技术在外延层中以及部分漂移区中下区域通过离子注入形成离子注入区，离子注入区与体区相连接，辅助耗尽栅极结构下方的漂移区，降低器件加压时体区/漂移区构成的pn结和栅极结构台阶处的电场强度，从而减小热载流子的产生和注入，提高hci可靠性，提高器件良率。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明实施例的ldmos器件的制备方法的流程图；
36.图2-图5是本发明实施例的制备ldmos器件的各工艺步骤中的半导体结构示意图；
37.其中，附图标记说明如下：
38.1-衬底，2-埋层，3-外延层，4-漂移区，5-栅介质层，6-多晶硅栅极，7-体区，8-栅极侧墙，9-第二重掺杂区，10-第一重掺杂区，11-金属硅化物阻挡层，12-金属电极，13-离子注入区。
具体实施方式
39.下面将结合附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.此外，下面所描述的本技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
43.本技术实施例提供了一种ldmos器件的制备方法，参考图1，图1是本发明实施例的ldmos器件的制备方法的流程图。
44.参考图2-图5，图2-图5是本发明实施例的制备ldmos器件的各工艺步骤中的半导体结构示意图，所述ldmos器件的制备方法包括：
45.步骤s10：如图2所示，提供一衬底1，所述衬底1中形成有埋层2，如图3所示，所述衬底1上形成有外延层3。
46.在本实施例中，所述衬底1的导电类型为p型；所述埋层2的导电类型为n型；所述外延层3中杂质离子的导电类型为p型。
47.步骤s20：如图3所示，在所述外延层3中形成漂移区4，所述漂移区4靠近所述外延层3表面。
48.较佳的，通过离子注入工艺在所述外延层3中形成漂移区4。
49.在本实施例中，所述漂移区中注入的杂质离子的导电类型为n型。
50.步骤s30：在靠近漂移区4的所述外延层3中以及部分所述漂移区4中形成离子注入区13，所述离子注入区13位于所述漂移区4一侧的下半部。
51.在本实施例中，所述离子注入区13位于所述漂移区4左侧中下部区域。
52.优选的，通过离子注入工艺在所述外延层3以及部分所述漂移区4中形成所述离子注入区13，离子注入的能量为200kev～600kev，离子注入剂量范围为1.0e12atoms/cm2～1.0e14atoms/cm2。
53.在本实施例中，所述离子注入区13中注入的杂质离子的导电类型为p型。
54.步骤s40：如图4所示，形成堆叠的栅介质层5和多晶硅栅极6，所述栅介质层5覆盖所述外延层3。
55.具体的，可以通过热氧化工艺形成所述栅介质层5；通过cvd沉积工艺形成所述多晶硅栅极6。
56.步骤s50：如图4所示，在所述外延层3中形成体区7，所述体区7位于靠近所述离子注入区13的所述漂移区4侧并且与所述离子注入区13相连接，所述离子注入区13衔接所述体区7和所述漂移区4。
57.较佳的，通过离子注入工艺在所述外延层3中形成体区7。
58.在本实施例中，所述体区7中注入的杂质离子的导电类型为p型。
59.步骤s60：如图4所示，刻蚀所述栅介质层5和所述多晶硅栅极6以形成栅极结构，所述栅极结构覆盖所述漂移区4的部分表面以及覆盖所述漂移区4侧的所述外延层3的部分表面。
60.步骤s70：如图4所示，形成栅极侧墙8，所述栅极侧墙8位于所述栅极结构两侧。
61.步骤s80：如图4所示，形成第一重掺杂区10和多个第二重掺杂区9，所述第一重掺杂区10位于所述外延层3(所述体区7)中并且位于所述体区7表面，所述第二重掺杂区9分别位于所述外延层3(所述体区7)中并且位于所述体区7表面、所述外延层3(所述漂移区4)中并且位于所述漂移区4表面。
62.优选的，通过离子注入工艺形成所述第一重掺杂区10和多个所述第二重掺杂区9。
63.在本实施例中，所述第一重掺杂区10中注入的杂质离子的导电类型为p型；所述第二重掺杂区9中注入的杂质离子的导电类型为n型。
64.进一步的，在形成第一重掺杂区10和多个第二重掺杂区9之后，所述ldmos器件的制备方法还可以包括：
65.通过热过程激活所述体区7、所述离子注入区13、所述漂移区4、所述第一重掺杂区10和所述第二重掺杂区9中的杂质离子。
66.优选的，如图5所示，在通过热过程激活所述体区7、所述离子注入区13、所述漂移区4、所述第一重掺杂区10和所述第二重掺杂区9中的杂质离子之后，所述ldmos器件的制备方法还可以包括：形成金属硅化物阻挡层11，所述金属硅化物阻挡层10覆盖部分所述栅极结构、所述栅极结构一侧的所述栅极侧墙8以及所述漂移区4的部分表面。
67.较佳的，如图5所示，在形成金属硅化物阻挡层之后，所述ldmos器件的制备方法还可以包括：形成多个金属电极12，所述金属电极12分别位于所述第一重掺杂区10表面、所述第二重掺杂区9表面、所述栅极结构表面以及所述金属硅化物阻挡层11表面。
68.本技术中，在靠近漂移区4的外延层3中以及部分漂移区4中下区域通过离子注入形成离子注入区13，该离子注入区13与体区7相连接，辅助耗尽栅极结构下方的漂移区4，降低器件加压时体区7/漂移区4构成的pn结的电场强度和栅极结构台阶处的电场强度，从而
减小热载流子的产生和注入，提高hci(hot carrier injection，热载流子注入)可靠性，提高器件良率。
69.基于同一发明构思，本技术实施例还提供了一种ldmos器件，如图4所示，所述ldmos器件包括：
70.衬底1，所述衬底1中形成有埋层2，所述衬底1上形成有外延层3；
71.漂移区4，所述漂移区4靠近所述外延层3表面；
72.离子注入区13，所述离子注入区13位于靠近漂移区4的外延层3中以及部分所述漂移区4中并且位于所述漂移区4一侧的下半部；
73.体区7，所述体区7位于所述外延层3中并且位于靠近所述离子注入区13的所述漂移区4侧并且与所述离子注入区13相连接；
74.栅极结构，所述栅极结构覆盖所述漂移区4的部分表面以及覆盖所述漂移区4侧的所述外延层3的部分表面；
75.栅极侧墙8，所述栅极侧墙8位于所述栅极结构两侧；以及，
76.第一重掺杂区10和多个第二重掺杂区9，所述第一重掺杂区10位于所述外延层3中并且位于所述体区7表面，所述第二重掺杂区9分别位于所述外延层3中并且位于所述体区7表面、所述外延层3中并且位于所述漂移区4表面。
77.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本技术创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种ldmos器件的制备方法，其特征在于，包括：提供一衬底，所述衬底中形成有埋层，所述衬底上形成有外延层；在所述外延层中形成漂移区，所述漂移区靠近所述外延层表面；在所述外延层以及部分所述漂移区中形成离子注入区，所述离子注入区位于所述漂移区一侧的下半部；形成堆叠的栅介质层和多晶硅栅极，所述栅介质层覆盖所述外延层；在所述外延层中形成体区，所述体区位于靠近所述离子注入区的所述漂移区侧并且与所述离子注入区相连接；刻蚀所述栅介质层和所述多晶硅栅极以形成栅极结构，所述栅极结构覆盖所述漂移区的部分表面以及覆盖所述漂移区侧的所述外延层的部分表面；形成栅极侧墙，所述栅极侧墙位于所述栅极结构两侧；以及，形成第一重掺杂区和多个第二重掺杂区，所述第一重掺杂区位于所述外延层中并且位于所述体区表面，所述第二重掺杂区分别位于所述外延层中并且位于所述体区表面、所述外延层中并且位于所述漂移区表面。2.根据权利要求1所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，通过离子注入工艺在所述外延层以及部分所述漂移区中形成所述离子注入区，离子注入的能量为200kev～600kev，离子注入剂量范围为1.0e12atoms/cm2～1.0e14atoms/cm2。3.根据权利要求1所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，在形成第一重掺杂区和多个第二重掺杂区之后，所述ldmos器件的制备方法还包括：通过热过程激活所述体区、所述离子注入区、所述漂移区、所述第一重掺杂区和所述第二重掺杂区中的杂质离子。4.根据权利要求3所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，在通过热过程激活所述体区、所述离子注入区、所述漂移区、所述第一重掺杂区和所述第二重掺杂区中的杂质离子之后，所述ldmos器件的制备方法还包括：形成金属硅化物阻挡层，所述金属硅化物阻挡层覆盖部分所述栅极结构、所述栅极结构一侧的所述栅极侧墙以及所述漂移区的部分表面。5.根据权利要求4所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，在形成金属硅化物阻挡层之后，所述ldmos器件的制备方法还包括：形成多个金属电极，所述金属电极分别位于所述第一重掺杂区表面、所述第二重掺杂区表面、所述栅极结构表面以及所述金属硅化物阻挡层表面。6.根据权利要求1所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，所述衬底的导电类型为p型；所述埋层的导电类型为n型；所述外延层中杂质离子的导电类型为p型；所述漂移区中杂质离子的导电类型为n型；所述离子注入区中杂质离子的导电类型为p型；所述体区中杂质离子的导电类型为p型。7.根据权利要求3所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，所述第一重掺杂区中的杂质离子的导电类型为p型；所述第二重掺杂区中的杂质离子的导电类型为n型。8.根据权利要求1所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，通过热氧化工艺或者cvd沉积工艺形成所述栅介质层；通过cvd沉积工艺所述多晶硅栅极。9.一种ldmos器件，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底中形成有埋层，所述衬底上形成有外延层；漂移区，所述漂移区靠近所述外延层表面；离子注入区，所述离子注入区位于所述外延层以及部分所述漂移区中并且位于所述漂移区一侧的下半部；体区，所述体区位于所述外延层中并且位于靠近所述离子注入区的所述漂移区侧并且与所述离子注入区相连接；栅极结构，所述栅极结构覆盖所述漂移区的部分表面以及覆盖所述漂移区侧的所述外延层的部分表面；栅极侧墙，所述栅极侧墙位于所述栅极结构两侧；以及，第一重掺杂区和多个第二重掺杂区，所述第一重掺杂区位于所述外延层中并且位于所述体区表面，所述第二重掺杂区分别位于所述外延层中并且位于所述体区表面、所述外延层中并且位于所述漂移区表面。

技术总结
本发明提供一种LDMOS器件的制备方法，包括：提供一衬底，所述衬底上依次形成有埋层和外延层；形成漂移区；在外延层以及部分漂移区中形成离子注入区，所述离子注入区位于所述漂移区一侧的下半部；形成栅介质层和多晶硅栅极；形成体区，所述体区与所述离子注入区相连接；刻蚀栅介质层和多晶硅栅极以形成栅极结构；形成栅极侧墙以及形成第一重掺杂区和多个第二重掺杂区。本申请在外延层中以及部分漂移区中下区域通过离子注入形成离子注入区，离子注入区与体区相连接，辅助耗尽栅极结构下方的漂移区，降低器件加压时体区/漂移区构成的PN结和栅极结构台阶处的电场强度，从而减小热载流子的产生和注入，提高HCI可靠性，提高器件良率。率。率。


技术研发人员：田甜 许昭昭
受保护的技术使用者：华虹半导体（无锡）有限公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/1