LDMOS器件及其制作方法与流程

ldmos器件及其制作方法
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器件及其制作方法。


背景技术：

2.双扩散金属氧化物半导体场效应管(double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，dmosfet，本技术中简称为“dmos”)由于具有耐高压、大电流驱动能力和极低功耗等特点，被广泛应用于电源管理电路中。
3.dmos主要有两种类型：垂直双扩散金属氧化物半导体场效应管(vertical double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，vdmosfet，可简称为“vdmos”)和横向双扩散金属氧化物半导体场效应管(lateral double-diffused metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，ldmosfet，本技术中简称为“ldmos”)。对于ldmos器件，导通电阻(specific on-resistance，r
sp
)和击穿电压(breakdown voltage，bv)之间存在相互制约的关系。
4.相关技术中，为了提高ldmos器件的击穿电压，通常会采用栅极场板结构。通常，栅极场板结构有两种，阶梯型氧化层(step oxide)结构和浅槽隔离(shallow trench isolation，sti)结构。然而，无论是阶梯型氧化层和还是sti结构，形成的氧化硅的质量都较差，从而使得器件的可靠性较差。


技术实现要素：

5.本技术提供了一种ldmos器件及其制作方法，可以解决相关技术中提供的采用阶梯型氧化层或sti结构作为栅极场板结构的ldmos器件的可靠性较差的问题。
6.一方面，本技术实施例提供了一种ldmos器件的制作方法，包括：
7.提供一衬底，所述衬底上形成第一氧化层，所述衬底中形成有第一sti结构、第二sti结构和第三sti结构；
8.在所述衬底中形成第一掺杂区，所述第一掺杂区包括相连的第一区域和第二区域，所述第一区域是所述第一sti结构和所述第二sti结构之间的区域，所述第二区域是所述第二sti结构和所述第三sti结构所环绕的区域中的预定区域；
9.在所述衬底中形成第二掺杂区，所述第二掺杂区覆盖所述第二sti结构和所述第三sti结构所环绕的区域中除所述第一掺杂区所覆盖的区域以外的其它区域；
10.通过热氧化工艺加厚所述第二掺杂区上方的第一氧化层；
11.去除第一目标区域的第一氧化层，剩余的第一氧化层形成所述ldmos器件的栅极场板结构；
12.在所述栅极场板结构上形成所述ldmos器件的栅极和所述栅极两侧的侧墙；
13.在所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中形成第一重掺杂区，所述第一掺杂区中的第一重掺杂区形成于所述第二sti结构和所述栅极之间，所述第二掺杂区中的第一重掺杂区形成于所述第三sti结构和所述栅极之间；
14.在所述第一sti结构和所述第二sti结构之间的衬底中形成第二重掺杂区。
15.在一些实施例中，在所述第一sti结构和所述第二sti结构之间的衬底中形成第二重掺杂区之后，还包括：
16.在所述栅极、所述第一重掺杂区和所述第二重掺杂区的顶部区域形成金属硅化物层。
17.在一些实施例中，所述在所述衬底中形成第二掺杂区，包括：
18.在所述衬底上形成硬掩模层；通过光刻工艺在所述硬掩模层上覆盖光阻，暴露出第二目标区域，所述第二目标区域为所述二掺杂区上方所对应的区域；进行离子注入，形成所述第二掺杂区；
19.所述通过热氧化工艺加厚所述第二掺杂区上方的第一氧化层，包括：
20.去除所述第二目标区域的硬掩模层；去除光阻；通过所述热氧化工艺加厚所述第二掺杂区上方的第一氧化层；去除剩余的硬掩模层。
21.在一些实施例中，所述硬掩模层为氮化层。
22.在一些实施例中，所述衬底中包含的杂质为第一类型的杂质，所述第一掺杂区中包含的杂质为所述第一类型的杂质，所述第二掺杂区中包含的杂质为第二类型的杂质，所述第一重掺杂区中包含的杂质为所述第二类型的杂质，所述第二重掺杂区中包含的杂质为所述第一类型的杂质。
23.另一方面，本技术实施例提供了一种ldmos器件，包括：
24.栅极，所述栅极形成于栅极场板结构上，所述栅极两侧形成有侧墙，所述栅极场板结构形成于衬底上，所述栅极场板结构包括第一部分和第二部分，所述第一部分的厚度大于所述第二部分的厚度，且所述第一部分的顶端高于所述第二部分的顶端，所述第一部分的底端低于所述第二部分的底端；
25.所述衬底中形成有第一sti结构、第二sti结构和第三sti结构；
26.所述衬底中形成有第一掺杂区和第二掺杂区，所述第一掺杂区包括相连的第一区域和第二区域，所述第一区域是所述第一sti结构和所述第二sti结构所环绕的区域，所述第二区域是所述第二sti结构和所述第三sti结构所环绕的区域中的预定区域，所述第二掺杂区覆盖所述第二sti结构和所述第三sti结构所环绕的区域中除所述第一掺杂区所覆盖的区域以外的其它区域；
27.所述第一掺杂区和所述第二掺杂区中形成有第一重掺杂区，所述第一掺杂区中的第一重掺杂区形成于所述第二sti结构和所述栅极之间，所述第二掺杂区中的第一重掺杂区形成于所述第三sti结构和所述栅极之间；
28.所述第一sti结构和所述第二sti结构之间的衬底中形成有第二重掺杂区。
29.在一些实施例中，所述栅极、所述第一重掺杂区和所述第二重掺杂区的顶部区域中形成有金属硅化物层。
30.在一些实施例中，所述衬底中包含的杂质为第一类型的杂质，所述第一掺杂区中包含的杂质为所述第一类型的杂质，所述第二掺杂区中包含的杂质为第二类型的杂质，所述第一重掺杂区中包含的杂质为所述第二类型的杂质，所述第二重掺杂区中包含的杂质为所述第一类型的杂质。
31.本技术技术方案，至少包括如下优点：
32.通过在ldmos器件的制作过程中，通过热氧化工艺加厚衬底上的氧化层，从而形成氧化硅质量较高的栅极场板结构，解决了相关技术中采用阶梯型氧化层或sti结构作为栅极场板结构所导致的氧化硅质量较差的问题，提高了器件的可靠性。
附图说明
33.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。
34.图1是本技术一个示例性实施例提供的ldmos器件的制作方法的流程图；
35.图2至图9是本技术一个示例性实施例提供的ldmos器件的制作示意图。
具体实施方式
36.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。
37.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。
38.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。
39.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。
40.参考图1，其示出了本技术一个示例性实施例提供的ldmos器件的制作方法的流程图，如图1所示，该方法包括：
41.步骤s1，提供一衬底，该衬底上形成第一氧化层，衬底中形成有第一浅槽隔离(shallow trench isolation，sti)结构、第二sti结构和第三sti结构。
42.参考图2，其示出了本技术一个示例性实施例提供的形成有sti结构的衬底的剖面示意图。示例性的，如图2所示，衬底210中形成有第一sti结构2111、第二sti结构2112和第三sti结构2113，衬底210上形成有第一氧化层220，第一氧化层220覆盖衬底210的上表面和第一sti结构2111、第二sti结构2112、第三sti结构2113。
43.其中，从俯视角度观察，第一sti结构2111和第三sti结构2113呈环绕的形状，其环绕区域为ldmos器件的有源区(active area，aa)，同时，第二sti结构2112和第三sti结构
2113呈环绕的形状。上述环绕的形状可以是圆形、矩形、椭圆形或子弹形。
44.步骤s2，在衬底中形成第一掺杂区，第一掺杂区包括相连的第一区域和第二区域，第一区域是第一sti结构和第二sti结构之间的区域，第二区域是第二sti结构和第三sti结构所环绕的区域中的预定区域。
45.参考图3，其示出了在衬底中形成第一掺杂区的剖面示意图。示例性的，如图3所示，可通过光刻工艺覆盖光阻(图3中未示出)，暴露出第一掺杂区2101上方的区域，进行离子注入，在衬底210中形成第一掺杂区2101，去除光阻。
46.其中，第一掺杂区2101可以是相连的第一区域和第二区域，第一区域是第一sti结构2111和第二sti结构2112之间的区域，第二区域是第二sti结构和第三sti结构所环绕的区域中的预定区域(即，第一掺杂区2101覆盖第一sti结构2111和第二sti结构2112之间的区域以及部分第二sti结构和第三sti结构所环绕的区域)，第一掺杂区2101又可称为体(body)区。
47.步骤s3，在衬底中形成第二掺杂区，第二掺杂区覆盖第二sti结构和第三sti结构所环绕的区域中除第一掺杂区所覆盖的区域以外的其它区域。
48.步骤s4，通过热氧化(thermal oxidation)工艺加厚第二掺杂区上方的第一氧化层。
49.在一些实施例中，步骤s3包括但不限于：在衬底上形成硬掩模层；通过光刻工艺在硬掩模层上覆盖光阻，暴露出第二目标区域，第二目标区域为二掺杂区上方所对应的区域；进行离子注入，形成第二掺杂区。
50.在一些实施例中，步骤s4包括但不限于：去除第二目标区域的硬掩模层；去除光阻；通过热氧化工艺加厚第二掺杂区上方的第一氧化层；去除剩余的硬掩模层。
51.参考图4，其示出了在衬底上形成硬掩模层的剖面示意图。示例性的，如图4所示，可通过化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)工艺(例如，等离子体增强化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor deposition，pe cvd)工艺)在衬底210上沉积氮化硅(sin)形成硬掩模层230。
52.参考图5，其示出了在衬底中形成第二掺杂区的剖面示意图。示例性的，如图5所示，可通过光刻工艺在硬掩模层230上覆盖光阻300，暴露出第二目标区域，进行离子注入，形成第二掺杂区2102，第二掺杂区2102又被称为漂移(drift)区，其覆盖了第二sti结构和第三sti结构所环绕的区域中除第一掺杂区2101所覆盖的区域以外的其它区域。
53.参考图6，其示出了去除第二目标区域的硬掩模层以及去除光阻后的剖面示意图。示例性的，如图6所示，可通过刻蚀去除第二目标区域的硬掩模层230，通过灰化(ashing)工艺去除光阻300。
54.参考图7，其示出了通过热氧化工艺加厚第二掺杂区上方的第一氧化层的剖面示意图；参考图8，其示出了去除剩余的硬掩模层的剖面示意图。示例性的，如图7和图8所示，以硬掩模层230为掩模，通过热氧化工艺加厚第二掺杂区2102上方的第一氧化层220，加厚的区域的第一氧化层220的顶端高于其它区域的第一氧化层220的顶端，加厚的区域的第一氧化层220的底端低于其它区域的第一氧化层220的底端，可通过湿法刻蚀去除剩余的硬掩模层230。
55.步骤s5，去除第一目标区域的第一氧化层，剩余的第一氧化层形成ldmos器件的栅
极场板结构。
56.步骤s6，在栅极场板结构上形成ldmos器件的栅极和栅极两侧的侧墙。
57.步骤s7，在第一掺杂区和第二掺杂区中形成第一重掺杂区，第一掺杂区中的第一重掺杂区形成于第二sti结构和栅极之间，第二掺杂区中的第一重掺杂区形成于第三sti结构和栅极之间。
58.步骤s8，在第一sti结构和第二sti结构之间的衬底中形成第二重掺杂区。
59.在一些实施例中，在步骤s8之后，还包括：在栅极、第一重掺杂区和第二重掺杂区的顶部区域形成金属硅化物层。
60.综上所述，本技术实施例中，通过在ldmos器件的制作过程中，通过热氧化工艺加厚衬底上的氧化层，从而形成氧化硅质量较高的栅极场板结构，解决了相关技术中采用阶梯型氧化层或sti结构作为栅极场板结构所导致的氧化硅质量较差的问题，提高了器件的可靠性。
61.参考图9，其示出了本技术一个示例性实施例提供的ldmos器件的剖面示意图，该器件可通过上述实施例制作得到，如图9所示，该器件包括：
62.栅极240，其形成于栅极场板结构220上，栅极240两侧形成有侧墙，栅极场板结构220形成于衬底210上，栅极场板结构220包括第一部分(图9中栅极场板结构220中右侧较厚的部分)和第二部分(图9中栅极场板结构220中左侧较薄的部分)，第一部分的厚度大于第二部分的厚度，且第一部分的顶端高于第二部分的顶端，第一部分的底端低于第二部分的底端。
63.其中，栅极240两侧的侧墙从内向外依次包括第一侧墙241和第二侧墙242。第一侧墙241可包括第二氧化层，第二侧墙242可包括氮化层。
64.衬底210中形成有第一sti结构2111、第二sti结构2112和第三sti结构2113。从俯视角度观察，第一sti结构2111和第三sti结构2113呈环绕的形状，其环绕区域为ldmos器件的有源区，同时，第二sti结构2112和第三sti结构2113呈环绕的形状。上述环绕的形状可以是圆形、矩形、椭圆形或子弹形。
65.衬底210中形成有第一掺杂区2101和第二掺杂区2102，第一掺杂区2101包括相连的第一区域和第二区域，第一区域是第一sti结构2111和第二sti结构2112之间的区域，第二区域是第二sti结构2112和第三sti结构2113所环绕的区域中的预定区域；第二掺杂区2102覆盖第二sti结构2112和第三sti结构2113所环绕的区域中除第一掺杂区2101所覆盖的区域以外的其它区域。
66.第一掺杂区2101和第二掺杂区2102中形成有第一重掺杂区2103、2104，第一掺杂区2101中的第一重掺杂区2103形成于第二sti结构2112和栅极240之间，第二掺杂区2102中的第一重掺杂区2104形成于第三sti结构2113和栅极240之间。
67.第一sti结构2111和第二sti结构2112之间的衬底210中形成有第二重掺杂区2105。
68.在一些实施例中，栅极240的顶部区域中形成有金属硅化物(salicide)层251，第一重掺杂区2103的顶部区域中形成有金属硅化物层252，第一重掺杂区2104的顶部区域中形成有金属硅化物层253，第二重掺杂区2105的顶部区域中形成有金属硅化物层254。
69.需要说明的是，本技术实施例中，衬底210中包含的杂质为第一类型的杂质，第一
掺杂区2101中包含的杂质为第一类型的杂质，第二掺杂区2102中包含的杂质为第二类型的杂质，第一重掺杂区2103、2104中包含的杂质为第二类型的杂质，第二重掺杂区2105中包含的杂质为第一类型的杂质，第一重掺杂区2103、2104，以及第二重掺杂区2105的杂质浓度高于其它掺杂区的杂质浓度。
70.当第一类型的杂质为p(positive)型时，第二类型的杂质为n(negative)型；当第一类型的杂质为n型时，第二类型的杂质为p型。
71.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。