Rf-ldmos自對準的漏端場板結構及製作方法

2023-04-26 06:43:01 1

Rf-ldmos自對準的漏端場板結構及製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，包括電極層（1）、襯底（2）、外延層（3）、源極-襯底連接層（4）、漂移區（5）、固定電位區（7）、源極（8）、溝道（9）、漏極（15）、絕緣層（10）、柵極（20）、柵極金屬矽化物（21）、源極-溝道連接區（22），還包括SiO2層（23）、非晶矽（12）和金屬矽化物（17）;非晶矽（12）包括橫向延伸結構和縱向延伸結構，縱向延伸結構與漂移區（5）相接觸，橫向延伸結構設置在SiO2層（23）上；金屬矽化物（17）設置在非晶矽（12）上。本發明能夠提高器件的擊穿電壓，同時降低熱載流子效應，減小靜態電流的漂移，顯著降低Cds電容。
【專利說明】RF-LDMOS自對準的漏端場板結構及製作方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及RF-LDMOS (射頻橫向擴散金屬氧化物半導體)領域，尤其涉及一種RF-LDMOS漏端場板結構及其製作方法。

【背景技術】
[0002]RF LDMOS電晶體的效率，主要取決於電晶體的導通電阻和輸出電容。此外，電晶體的視頻帶寬，也跟電晶體的輸出電容，有很大的關係。低的輸出電容，可以獲得高的視頻帶寬。如圖1所示，電晶體的輸出電容，主要取決於漂移區(NLDD) 5和漏極15的寬度。漂移區(NLDD)的寬度，是由擊穿電壓決定，對於28V RF LDMOS器件，通常要求NLDD的寬度是3um。漏極15的寬度由CT34和金屬矽化物30決定，金屬矽化物30需要完全覆蓋CT，並留有一定的餘量，漏極15也需要完全覆蓋金屬矽化物，並留有一定的餘量，否則會造成大的漏電。正因為如此，漏極15的寬度通常比較寬，這樣嚴重增加了輸出電容。


【發明內容】

[0003]本發明克服了現有技術的不足，提供一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構及其製作方法。非晶矽包含包括橫向延伸結構和縱向延伸結構，橫向延伸結構起到了漏極場板的作用，漏端的形成是在沉積非晶矽之前，自對準形成的。非晶矽上面沉積了一層金屬矽化物，降低了通孔和非晶矽的導通電阻。
[0004]本發明採用的技術方案為:
一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，包括電極層、襯底、外延層、源極-襯底連接層、漂移區、固定電位區、源極、溝道、漏極、絕緣層、柵極、柵極金屬矽化物、源極-溝道連接區，其特徵在於，還包括S12層、非晶矽和金屬矽化物；
襯底設置在電極層上，外延層和源極-襯底連接層設置在襯底上，漏極設置在外延層上，固定電位區和溝道設置在源極-襯底連接層上，源極設置在固定電位區上，漂移區設置外延層上，並與溝道相連接，溝道兩側分別連接源極和漂移區；源極-襯底連接層連接源極和襯底；
源極-溝道連接區設置在固定電位區上，絕緣層覆蓋在漂移區、溝道和源極上，柵極設置在絕緣層上，柵極金屬矽化物設置在柵極上，非晶矽設置在漂移區上，柵極與非晶矽之間設置有S12層；
非晶矽一般為L型，包括橫向延伸結構和縱向延伸結構，縱向延伸結構與漂移區相接觸，橫向延伸結構設置在絕緣層上；
金屬矽化物設置在非晶矽上，金屬矽化物是與外電路連接的埠，它通過非晶矽與漏極相連，即金屬矽化物、非晶矽、漏極電連接。絕緣層和絕緣層均絕緣，伸入到非晶矽；非晶矽包括橫向延伸結構和縱向延伸結構，這個橫向延伸結構起到了漏極場板的作用。漏極是在澱積非晶矽之前利用自對準形成的。在非晶矽上方澱積金屬矽化物是為了降低外電路到漏極之間的導通電阻。
[0005]襯底的電阻率為0.005-0.05 Ω.cm，外延層的電阻率為10-100 Ω.cm，外延層的厚度跟擊穿電壓有關。
[0006]源極和漏極的摻雜濃度為11Vcm3以上。
[0007]源極-溝道連接區為金屬或者是金屬矽化物，用來連接源極和固定電位區，從而給溝道一個確定的電位，即源極、源極-溝道連接區和固定電位區7電連接，同時固定電位區與溝道相連接，給溝道一個確定的電位。
[0008]橫向延伸結構，形成漏極場板，橫向延伸結構與S12層接觸面的長度大於S12層和絕緣層厚度之和。這樣可以增加漏極邊緣的電場強度，使得漂移區的電場分布更加均勻，這樣能夠提高器件的擊穿電壓，同時降低熱載流子效應，減小靜態電流的漂移。
[0009]形成漏場板是這個結構所必須要求的特徵，這樣可以增加漏極邊緣的電場強度，使得漂移區的電場分布更加均勻，這樣能夠提高器件的擊穿電壓，同時降低熱載流子效應，減小靜態電流的漂移。
[0010]S12層和絕緣層與非晶矽的接觸面為斜面。在這個情況下，通過對刻蝕液的選取，可以保證對絕緣層和S12層的刻蝕不是垂直的，而是有一定的斜坡。形成這樣的結構，能夠更好的優化漂移區的電場分布，器件的性能能夠得到更好的提升。
[0011 ] 一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構的製作方法，具體包括以下步驟:
S01，通過自對準方式形成漏極的方式為:刻蝕絕緣層和S12層形成窗口，然後進行N型注入，由於刻蝕絕緣層和S12層的阻擋作用，僅在窗口區才會有離子進入體內，從而形成漏極。通過自對準方式形成的漏極，帶來的好處是漏極的面積可以做的非常好，僅由工藝的最短線寬決定。但是，如果在後續的工藝過程中，包含很多的高溫工藝，注入的施主離子，會在矽中進行擴散，這回增加重摻雜N型區的寬度，從而增加Cds的電容。此外，在以前的工藝中，也有很多離子注入，包括形成溝道時的P型注入。這些高溫工藝，都會改變之前離子注入的摻雜分布，影響器件性能。因此，進行了步驟S02操作；
S02，漏極形成以後，在緣層和S12層的遠離柵極的端部沉積上一層非晶矽。沉積非晶娃的好處是，沉積非晶娃的溫度很低，一般小於500度。這樣注入娃中的施主離子不會擴散，能夠顯著降低Cds電容。而如果沉積多晶矽，一般要求溫度大於700度，這樣施主離子會擴散，造成Cds電容的增加。採用沉積非晶矽的方法，能夠避免這種情況。
[0012]S03,在非晶娃上面,沉積一層金屬娃化物，這樣能夠降低CT和多晶娃的方塊電阻。
[0013]S04，在步驟S03的金屬矽化物上完成CT和金屬連線。
[0014]與現有技術相比，本發明的有益效果有:本發明包括S12層、非晶矽和金屬矽化物；非晶矽，包括其橫向延伸結構，形成了一個漏極場板，可以增加漏極邊緣的電場強度，使得漂移區的電場分布更加均勻，這樣能夠提高器件的擊穿電壓，同時降低熱載流子效應，減小靜態電流的漂移，非晶矽的底部跟漏端的接觸面積比較小，而頂部的面積比較大。這樣可以保證在非晶矽頂部有足夠的面積製作與外界電路連接的通孔。漏極通過自對準的方式形成，漏極僅由工藝的最短線寬決定，漏極形成以後，在沉積上一層非晶矽，沉積非晶矽的好處是，沉積非晶娃的溫度很低，溫度一般小於500度。這樣注入娃中的施主離子不會擴散，這樣能夠顯著降低Cds電容。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術漏端場板結構的結構示意圖；
圖2為本發明RF-LDMOS自對準的漏端場板結構的結構示意圖；
圖3為本發明述S12層和絕緣層與非晶矽的接觸面為斜面的實施例結構示意圖。

【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0017]如圖2所不,一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構,包括電極層1、襯底2、外延層
3、源極-襯底連接層4、漂移區5、固定電位區7、源極8、溝道9、漏極15、絕緣層10、柵極20、柵極金屬矽化物21、源極-溝道連接區22，其特徵在於，還包括S12層23、非晶矽12和金屬矽化物17 ；
襯底2設置在電極層I上，外延層3和源極-襯底連接層4設置在襯底2上，漏極15設置在外延層3上，固定電位區7和溝道9設置在源極-襯底連接層4上，源極8設置在固定電位區7上，漂移區5設置外延層3上，並與溝道9相連接，溝道9兩側分別連接源極8和漂移區5 ;源極-襯底連接層4連接源極8和襯底2 ；
源極-溝道連接區22設置在固定電位區7上，絕緣層10覆蓋在漂移區5、溝道9和源極8上，柵極20設置在絕緣層10上，柵極金屬矽化物21設置在柵極20上，非晶矽12設置在漂移區5上，柵極20與非晶矽12之間設置有S12層23 ；
非晶矽12為L型，包括橫向延伸結構和縱向延伸結構，縱向延伸結構與漂移區5相接觸，橫向延伸結構設置在S12層23上；
金屬矽化物17設置在非晶矽12上。金屬矽化物17是與外電路連接的埠，它通過非晶矽12與漏極15相連。非晶矽12包含橫向延伸結構和縱向延伸結構，橫向延伸結構(圖3中的a部分)起到了漏極場板的作用。漏極15是在澱積非晶矽12之前利用自對準形成的。在非晶矽12上方澱積金屬矽化物17是為了降低外電路到漏極15之間的導通電阻。
[0018]以N型LDMOS為例，對於P型LDMOS可以根據N型LDMOS對應的原理和描述推導出來。襯底2的電阻率為0.005-0.05 Ω.cm，外延層3的電阻率為10-100 Ω.cm，外延層的厚度跟擊穿電壓有關。
[0019]源極8和漏極15為重摻雜的N型組成的，用來做源和漏的，的摻雜濃度為11Vcm3以上。
[0020]漂移區5是一段N型摻雜的漂移區，用來提高LDMOS器件的擊穿電壓。7是由P型重摻雜組成的，是用來給P-型溝道提供一個固定的電位。溝道9是P-Body，是用來形成LDMOS的溝道的，調節它的摻雜濃度可以改變LDMOS的閾值電壓，此外也可以防止溝道的Punch-Through。源極-襯底連接層4是通常是由P型重摻雜組成，它是用來連接源和高摻雜的襯底，這樣源的接觸就可以通過高摻雜襯底背面貼著的金屬引出，這樣減小了源端的寄生電感，提高了器件的射頻特性。如果沒有源極-襯底連接層4，源端通過13金屬連線引出。10是絕緣層，防止10直接和矽襯底接在一起(此處描述錯誤，防止？和矽襯底連接在一起)，通常是由二氧化矽組成的。柵極20通常是有多晶矽組成的，柵極金屬矽化物21是柵上面的一層金屬娃化物，以減低柵的方塊電阻。
[0021]源極-溝道連接區22為金屬或者是金屬矽化物，用來連接源極8和固定電位區7，從而給溝道一個確定的電位，即源極8、源極-溝道連接區22和固定電位區7電連接，同時固定電位區7與溝道9相連接，給溝道9 一個確定的電位。橫向延伸結構，形成漏極場板，橫向延伸結構與S12層23接觸面的長度a大於S12層23和絕緣層10厚度之和b。這樣可以增加漏極邊緣的電場強度，使得漂移區的電場分布更加均勻，這樣能夠提高器件的擊穿電壓，同時降低熱載流子效應，減小靜態電流的漂移。
[0022]形成漏場板是這個結構所必須要求的特徵，這樣可以增加漏極邊緣的電場強度，使得漂移區的電場分布更加均勻，這樣能夠提高器件的擊穿電壓，同時降低熱載流子效應，減小靜態電流的漂移。
[0023]如圖3所示，S12層23和絕緣層10與非晶矽12的接觸面為斜面。在這個情況下，通過對刻蝕液的選取，可以保證對絕緣層10和S12層23的刻蝕不是垂直的，而是有一定的斜坡。形成這樣的結構，能夠更好的優化漂移區的電場分布，器件的性能能夠得到更好的提升。
[0024]一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構的製作方法，具體包括以下步驟:
S01，把絕緣層10和S12層23刻開，然後進行N型注入，形成漏極15 ;這樣漏極15通過自對準的方式形成，這樣做會帶來的好處漏極15的面積可以做的非常好，僅由工藝的最短線寬決定。但是，如果在後續的工藝過程中，包含很多的高溫工藝，注入的施主離子，會在矽中進行擴散，這回增加重摻雜N型區的寬度，從而增加Cds的電容。此外，在以前的工藝中，也有很多離子注入，包括9 P-Body的形成。這些高溫工藝，都會對以前改變以前離子注入的分布，影響期間性能。
[0025]為此，採用如下解決方法:
S02，漏極15形成以後，在緣層10和S12層23的遠離柵極20的端部沉積上一層非晶娃12。沉積非晶娃的好處是,沉積非晶娃的溫度很低,溫度一般小於500度。這樣注入娃中的施主離子不會擴散，這樣能夠顯著降低Cds電容。如果沉積多晶矽，一般要求溫度大於700度，這樣施主離子會擴散，造成Cds電容的增加。採用沉積非晶矽的方法，能夠避免這種情況。
[0026]S03,在非晶娃12上面,沉積一層金屬娃化物；在多晶娃上面在沉積一層金屬娃化物，能夠降低CT和多晶矽的方塊電阻。
[0027]S04，在步驟S03的金屬矽化物上完成CT和金屬連線。
[0028]以上僅是本發明的優選實施方式，應當指出:對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
【權利要求】
1.一種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，包括電極層(I)、襯底(2)、外延層(3)、源極-襯底連接層(4)、漂移區(5)、固定電位區(7)、源極(8)、溝道(9)、漏極(15)、絕緣層(10)、柵極(20)、柵極金屬矽化物(21)、源極-溝道連接區(22)，其特徵在於，還包括3102層(23)、非晶矽(12)和金屬矽化物(17)； 襯底(2 )設置在電極層(I)上，所述外延層(3 )和源極-襯底連接層(4 )設置在襯底(2 )上，所述漏極(15)設置在外延層(3)上，固定電位區(7)和溝道(9)設置在源極-襯底連接層(4)上，源極(8)設置在固定電位區(7)上，所述漂移區(5)設置外延層(3)上，並與所述溝道(9)相連接，溝道(9)兩側分別連接源極(8)和漂移區(5);所述源極-襯底連接層(4)連接源極(8)和襯底(2); 源極-溝道連接區(22)設置在固定電位區(7)上，絕緣層(10)覆蓋在漂移區(5)、溝道(9 )和源極(8 )上，柵極(20 )設置在絕緣層(10 )上，柵極金屬矽化物(21)設置在所述柵極(20)上，非晶矽(12)設置在漂移區(5)上，所述柵極(20)與所述非晶矽(12)之間設置有S12層(23);所述源極-溝道連接區(22)連接源極(8)和固定電位區(7)，固定電位區(7)與溝道(9)相連接； 所述非晶矽(12 )包括橫向延伸結構和縱向延伸結構，所述縱向延伸結構與漂移區(5 )相接觸，所述橫向延伸結構設置在所述S12層(23)上； 所述金屬矽化物(17)設置在所述非晶矽(12)上，所述金屬矽化物(17)通過非晶矽(12)與漏極(15)相連。
2.根據權利要求1所述的RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，其特徵在於， 所述襯底(2)的電阻率為0.005-0.05 Ω.cm,所述外延層(3)的電阻率為10-100 Ω.cm。
3.根據權利要求1所述的RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，其特徵在於，源極(8)和漏極(15)的摻雜濃度為11Vcm3以上。
4.根據權利要求1所述的RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，其特徵在於，源極-溝道連接區(22)為金屬或者是金屬矽化物，用來連接源極(8)和固定電位區(7)。
5.根據權利要求1所述的RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，其特徵在於，所述橫向延伸結構，形成漏極場板，所述橫向延伸結構與3102層(23接觸面的長度(a)大於5102層(23)和絕緣層(10)厚度之和(b)。
6.根據權利要求1所述的RF-LDMOS自對準的漏端場板結構，其特徵在於，所述S12層(23)和絕緣層(10)與所述非晶矽(12)的接觸面為斜面。
7.—種RF-LDMOS自對準的漏端場板結構的製作方法，其特徵在於，具體包括以下步驟: S01，通過自對準方式形成漏極:刻蝕絕緣層(10)和S12層(23)形成窗口，然後進行N型注入，由於刻蝕絕緣層(10)和S12層(23)的阻擋作用，僅在窗口區才會有離子進入體內，從而形成漏極(15)； S02，漏極(15)形成以後，在緣層(10)和S12層(23)的遠離柵極(20)的端部沉積上一層非晶娃(12)； S03,在非晶娃(12)上面,沉積一層金屬娃化物(17); S04，在步驟S03所述的金屬矽化物(17)上完成CT和金屬連線。
【文檔編號】H01L21/336GK104183632SQ201410395633
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】劉正東, 曾大傑, 張耀輝 申請人:崑山華太電子技術有限公司