一种漏区延伸的MOS器件及其制造方法与流程

一种漏区延伸的mos器件及其制造方法
技术领域
1.本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种漏区延伸的mos器件及其制造方法。


背景技术：

2.图1是传统的功率应用ldmos器件的结构示意图，其中源区13、漂移区14和漏区15的导电类型相同，栅区11下方的沟道区域的导电类型和体区相同和源区13相反，漂移区14提高了ldmos的击穿电压，从而提高器件的输出功率。
3.传统的ldmos器件，通过离子注入形成图1的阱区17，并通过长时间的高温退火，让体区横向扩散，和漂移区14接触，形成器件的沟道。长时间的高温退火，增加了器件的热过程，降低器件的一致性，同时导致器件结深变深，增加器件电容。传统的ldmos器件，在高压大电流场景下，容易产生热载流子注入效应，载流子进入到栅氧化层12区域，加剧器件导通电阻、饱和电流、阈值电压和击穿电压等参数的变化，降低器件的使用寿命。并且，随着漂移区14掺杂浓度增加，热载流子效应加剧。而为了提高器件的效率，设计者希望增加漂移区14的掺杂浓度，传统的ldmos器件受困于热载流子注入效应，无法降低导通电阻，提高器件性能。
4.如何提供一种导通电阻降低、器件性能提高的ldmos器件，是一个急需解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明的主要目的在于提供一种漏区延伸的mos器件，从而克服现有技术的不足。
6.本发明的另一目的在于提供一种漏区延伸的mos器件的制造方法。
7.为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种漏区延伸的mos器件，包括：
8.衬底，
9.外延层，设置于所述衬底上且与衬底的导电类型相同，所述外延层内形成有阱区、沟道掺杂区域、漏区延伸区、漏区和源区；
10.栅极，形成于外延层上；
11.所述沟道掺杂区域位于栅极的下方，且所述沟道掺杂区域的导电类型与漏区延伸区、漏区和源区的导电类型相同，与外延层的导电类型相反；
12.所述阱区位于所述沟道掺杂区域的下方且与所述漏区延伸区相接触，且所述阱区的导电类型与外延层的导电类型相同；
13.所述源区的导电类型与衬底的导电类型相反，所述漏区延伸区、漏区和源区的导电类型相同。
14.在一优选实施例中，所述mos器件还包括设置于外延层内的阱区接触区，所述阱区接触区位于阱区的上方且与所述源区接触，所述阱区接触区的导电类型与阱区相同。
15.在一优选实施例中，所述外延层的厚度为2um～50um。
16.在一优选实施例中，所述阱区通过离子注入形成，所述离子注入的能量范围为100kev～800kev，浓度范围为5e12～5e14。
17.在一优选实施例中，所述沟道掺杂区域通过离子注入形成，所述离子注入的能量范围为15kev～250kev，浓度范围为1e11～5e12。
18.在一优选实施例中，所述mos器件包括栅极氧化层和多晶硅栅，所述栅极氧化层设置于外延层上且位于沟道掺杂区域的上方，所述多晶硅栅设置于栅极氧化层上，且所述多晶硅栅经刻蚀形成所述栅极。
19.在一优选实施例中，所述栅极氧化层的厚度范围是5nm～30nm。
20.本发明实施例提供了一种漏区延伸的mos器件的制造方法，所述方法包括：
21.s100，在衬底上生长外延层，所述外延层的导电类型与衬底的导电类型相同；
22.s200，在外延层上用离子注入工艺，注入阱区，所述阱区的导电类型与外延层的导电类型相同；
23.s300，在外延层上用离子注入工艺，注入沟道掺杂区域，所述沟道掺杂区域的导电类型与外延层的导电类型相反；
24.s400，在外延层上淀积栅极氧化层，在所述栅极氧化层上方淀积多晶硅栅，并在所述多晶硅栅上刻蚀形成栅极；
25.s500，在外延层上通过离子注入工艺，形成阱区接触区、源区、漏区延伸区和漏区，所述阱区接触区的导电类型与阱区相同，所述源区的导电类型与衬底的导电类型相反，所述漏区延伸区、漏区和源区的导电类型相同。
26.与现有技术相比较，本发明的有益效果至少在于：本发明采用了双沟道设计，减少了加工的热过程，简化工艺，提高器件一致性，更重要的是抑制了器件的热载流子注入效应，提高了漏区延伸区的掺杂浓度，进一步降低器件的导通电阻，提高器件性能，本发明器件的导通电阻降低了40％，电流密度是传统ldmos器件的2.1倍左右。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，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。
28.图1是传统的功率应用ldmos器件的结构示意图；
29.图2是本发明漏区延伸的mos器件的结构示意图；
30.图3是本发明步骤s100对应的结构示意图；
31.图4是本发明步骤s200对应的结构示意图；
32.图5是本发明步骤s300对应的结构示意图；
33.图6是本发明步骤s400对应的结构示意图；
34.图7是本发明制造方法的流程示意图。
35.附图标记：
36.21、栅极，22、栅氧化层，23、源区，24、漏区延伸区，25、漏区，26、阱区接触区，27、阱
区，28、外延层，29、衬底，210、沟道掺杂区域。
具体实施方式
37.通过应连同所附图式一起阅读的以下具体实施方式将更完整地理解本发明。本文中揭示本发明的详细实施例；然而，应理解，所揭示的实施例仅具本发明的示范性，本发明可以各种形式来体现。因此，本文中所揭示的特定功能细节不应解释为具有限制性，而是仅解释为权利要求书的基础且解释为用于教示所属领域的技术人员在事实上任何适当详细实施例中以不同方式采用本发明的代表性基础。
38.如图2所示，本发明实施例所揭示的一种漏区25延伸的mos器件，包括衬底29、外延层28、栅氧化层22、栅极21、阱区27、沟道掺杂区域210、漏区延伸区24、漏区25、源区23和阱区27接触区，其中，外延层28形成于衬底29上，具体生长于衬底29上，外延层28的厚度优选为2um～50um，且外延层28的导电类型与衬底29的导电类型相同。
39.栅氧化层22形成于外延层28上，具体沉积于外延层28上，栅氧化层22的厚度范围优选为5nm～30nm。栅氧化层22上方形成多晶硅栅，具体在栅氧化层22上沉积多晶硅栅，并在多晶硅栅上刻蚀形成栅极21。
40.外延层28内通过离子注入工艺，形成上述阱区27、沟道掺杂区域210、漏区延伸区24、漏区25、源区23和阱区27接触区，其中，首先在外延层28内注入形成阱区27，阱区27的导电类型和外延层28相同。阱区27离子注入的能量范围为100kev～800kev，浓度范围为5e12～5e14。
41.外延层28内通过离子注入工艺，形成上述沟道掺杂区域210，沟道掺杂区域210位于阱区27的上方，且靠近外延层28设置栅极21的一端设置，位于栅极21的下方，沟道掺杂区域210的导电类型与外延层28的导电类型相反，且在栅极21形成之前与漏区延伸区24、漏区25和源区23的导电类型相同。沟道掺杂区域210离子注入的能量范围为15kev～250kev，浓度范围为1e11～5e12。
42.源区23和阱区27接触区均通过离子注入工艺，形成于阱区27上方，阱区27接触区和源区23相接触，源区23和阱区27与漏区延伸区24相接触。且阱区27接触区的导电类型与阱区27相同，源区23的导电类型与衬底29的导电类型相反，漏区延伸区24、漏区25和源区23的导电类型相同。
43.如图7所示，本发明实施例所揭示的一种漏区延伸的mos器件的制造方法，包括以下步骤：
44.如图3所示，s100，在衬底29上生长外延层28，所述外延层28的导电类型与衬底29的导电类型相同。
45.本实施例中，外延层28的厚度优选为2um～50um。
46.如图4所示，s200，在外延层28上用离子注入工艺，注入阱区27，所述阱区27的导电类型与外延层28的导电类型相同。
47.如图5所示，s300，在外延层28上用离子注入工艺，注入沟道掺杂区域210，所述沟道掺杂区域210的导电类型与外延层28的导电类型相反。
48.本实施例中，沟道掺杂区域210位于阱区27的上方，且在栅极21形成之前与漏区延伸区24、漏区25和源区23的导电类型相同。
49.如图6所示，s400，在外延层28上淀积栅极21氧化层，在所述栅极21氧化层上方淀积多晶硅栅，并在所述多晶硅栅上刻蚀形成栅极21。
50.本实施例中，栅极21氧化层的厚度范围优选是5nm～30nm。
51.s500，在外延层28上通过离子注入工艺，形成阱区27接触区、源区23、漏区延伸区24和漏区25，所述阱区27接触区的导电类型与阱区27相同，所述源区23的导电类型与衬底29的导电类型相反，所述漏区延伸区24、漏区25和源区23的导电类型相同。
52.本实施例中，源区23和阱区27接触区均形成于阱区27上方，阱区27接触区和源区23相接触，源区23和阱区27与漏区延伸区24相接触。且阱区27接触区的导电类型与阱区27相同，源区23的导电类型与衬底29的导电类型相反，漏区延伸区24、漏区25和源区23的导电类型相同。
53.本发明采用了双沟道设计，当栅极21电压略高于阈值电压时，器件的沟道位于体内，远离硅表面，电流路径也远离硅表面，在最容易发生热载流子注入效应的栅压条件下，降低了热载流子注入发生的概率；当阈值电压进一步提升以后，沟道和传统ldmos一样，位于硅表面，保证了器件在栅压较高时候的跨导和器件性能。本发明的双沟道器件结构，栅极21电压略大于阈值电压时，栅极21和沟道的电势差小于传统器件，而在栅极21高压以后，电势差相当，从而降低了器件发生热载流子注入效应的概率，使得器件的电流密度得以大幅度提升。另外，本发明的器件结构，减少了阱区27的高温热退火过程，提高了器件的一致性。
54.本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
55.在本发明案中标题及章节的使用不意味着限制本发明；每一章节可应用于本发明的任何方面、实施例或特征。
56.除非另外具体陈述，否则术语“包含(include、includes、including)”、“具有(have、has或having)”的使用通常应理解为开放式的且不具限制性。
57.应理解，各步骤的次序或执行特定动作的次序并非十分重要，只要本发明教示保持可操作即可。此外，可同时进行两个或两个以上步骤或动作。
58.尽管已参考说明性实施例描述了本发明，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本发明的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本发明的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本发明的教示。因此，本文并不打算将本发明限制于用于执行本发明的所揭示特定实施例，而是打算使本发明将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。