具有平行層狀漏極結構的mosfet及其漏極製造方法
2023-06-06 09:01:01 5
專利名稱：具有平行層狀漏極結構的mosfet及其漏極製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有平行層狀漏極結構的M0SFET及其漏極製造方法。
背景技術：
高壓MOSFET(金屬氧化物半導體場效應電晶體)器件(工作電壓高於10V) 作為LCD等小型功率產品中的驅動，有著廣泛應用。高壓器件中，溝道內的 縱向、橫向電場急劇增加，從而存在較為嚴重的熱載流子效應(HCI)可靠性 問題，限制了電晶體的使用壽命。襯底電流(Isub)是一種常用且方便的表徵HCI 的方法。在常見的電晶體中，IsuB曲線只有一個Isub峰，是由柵極邊緣的碰撞 電離區域引起的。如圖l所示，高壓器件的村底電流具有兩個峰，第一個峰 (VGS=4 V,VDS=18V),第二個峰(Vgs-18 V，VDS=18 V)，高壓I則第一個峰是由 溝道內的強電場引起碰撞電離，產生新的載流子導致的。減小襯底電流的峰 值，從而減少熱載流子效應是急需要解決的問題。
發明內容
本發明提供的一種具有平行層狀漏極結構的M0SFET及其漏極製造方法， 採用平行於溝道表面方向的層狀漏極結構，以減少溝道內^f黃向電場的增大引 起的熱載流子效應，從而提高器件的可靠性。
為了達到上述目的，本發明提供一種具有平行層狀漏極結構的M0SFET, 包含一個具有P阱的半導體基片， 一個形成在所述P阱表面上的絕緣膜上的 柵極， 一個形成在P阱表面中的源極結構， 一個形成在P阱表面中的漏極結 構， 一個形成在P阱表面中的襯底結構；
所述的源極結構為高摻雜的N型擴散區n+;
所述的襯底結構為高摻雜的P型擴散區p+;
所述的漏極結構為平行於溝道的層狀三明治結構，包含依次排列的緩變
摻雜的N型緩變漏才及NGRD (N-type graded drain), P阱，高摻雜的N型擴 散區n+;
所述的漏極結構中的P阱的長度是緩變摻雜的N型緩變漏極長度的 16%~50%;
所述平行層狀漏極結構的製造方法包含以下步驟 步驟l、注入緩變摻雜的N型緩變漏極；
步驟2、確定預留P阱的長度，與N型緩變漏才及間隔該長度的距離，注 入高摻雜的N型擴散n+;
所述的N型緩變漏極的摻雜濃度數量級為1012cnf2;
所述的高摻雜的N型擴散區n+的摻雜濃度數量級為1015cnf2;
本發明提供的一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET及其漏極製造方法， 有效降低柵極邊緣導致熱載流子注入效應的高橫向電場，提高了器件的可靠 性，而且由於源極結構中省略了 N型緩變漏極，從而減小了電晶體的尺寸， 集成度更高。
圖l是背景技術中襯底電流的峰值圖2是本發明提供的一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET的結構示意
圖3是沒有使用本發明的漏極結構的高壓器件在測試條件下襯底電流 I,第一個峰的電場分布；
圖4是具有本發明漏極結構的高壓器件在測試條件下襯底電流IsUB第一
個峰的電場分布。
具體實施例方式
以下根據圖3 ~圖5具體說明本發明的較佳實施方式 如圖3所示，本發明提供一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET，包含一 個具有P阱的半導體基片， 一個形成在所述P阱表面上的絕緣膜上的柵極， 一個形成在P阱表面中的源極結構， 一個形成在P阱表面中的漏極結構，一
個形成在P阱表面中的村底結構；
所述的源極結構為高摻雜的N型擴散區n+; 所述的襯底結構為高摻雜的P型擴散區p+;
所述的漏極結構為平行於溝道的層狀三明治結構，包含依次排列的緩變 摻雜的N型緩變漏極NGRD (N-type graded drain), P阱，高摻雜的N型擴 散區N+;
所述的P阱的長度是緩變摻雜的N型緩變漏極長度的16% ~ 50%; 所述的絕緣膜為氧化物；
所述平行層狀漏極結構的製造方法包含以下步驟 步驟1、注入緩變摻雜的磷摻雜N型緩變漏極；
步驟2、確定預留P阱的長度，與N型緩變漏極間隔該長度的距離，注 入高摻雜的砷摻雜N型擴散n+;
所述的N型緩變漏極的摻雜濃度為1012cm—2;
所述的高摻雜的N型擴散區n+的摻雜濃度為10"cm—2。
如圖3所示，是沒有使用本發明的漏極結構的高壓器件在測試條件下襯 底電流IsuB第一個峰的電場分布，如圖4所示，是具有本發明漏極結構的高 壓器件在測試條件下襯底電流IsuB第一個峰的電場分布，可以明顯看出，使 用本發明的11+1-11結構，柵極邊緣的橫向電場被降低了很多。
本發明提供的一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET及其漏極製造方法， 有效降低柵極邊緣導致熱載流子注入效應的高橫向電場，提高了器件的可靠 性，而且由於源極結構中省略了 N型緩變漏極，從而減小了電晶體的尺寸，
集成度更高。
權利要求
1.一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET，包含一個具有P阱的半導體基片，一個形成在所述P阱表面上的絕緣膜上的柵極，一個形成在P阱表面中的源極結構，一個形成在P阱表面中的漏極結構，一個形成在P阱表面中的襯底結構，其特徵在於，所述的漏極結構為平行於溝道的層狀三明治結構，包含依次排列的緩變摻雜的N型緩變漏極NGRD，P阱，高摻雜的N型擴散區n+。
2. 如權利要求1所述的具有平行層狀漏極結構的M0SFET,其特徵在於，所 述的源極結構為高摻雜的N型擴散區n+。
3. 如權利要求1所述的具有平行層狀漏極結構的M0SFET，其特徵在於，所 述的襯底結構為高摻雜的P型擴散區p+。
4. 如權利要求1所述的具有平行層狀漏極結構的M0SFET,其特徵在於，所 述的P阱的橫向長度是緩變摻雜的N型緩變漏極長度的16%~ 50%。
5. 如權利要求1所述的具有平行層狀漏極結構的M0SFET，其特徵在於；所 述的絕緣膜為氧化物。
6. 製造權利要求1所述的漏極結構的方法，其特徵在於，包含以下步驟步驟l、注入緩變摻雜的N型緩變漏極；步驟2、確定預留P阱的長度，與N型緩變漏極間隔該長度的距離， 注入高摻雜的N型擴散n+。
7. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述的N型緩變漏極的摻雜濃度 為1012cnf2。
8. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述的高摻雜的N型擴散區n+ 的摻雜濃度為1015cm—2。
9. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述的N型緩變漏極為磷摻雜的 N型緩變漏極。
10. 如權利要求6所述的方法，其特徵在於，所述的高摻雜的N型擴散區n+ 為砷摻雜的N型擴散區。
全文摘要
一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET，所述的漏極結構為平行於溝道的層狀三明治結構，包含依次排列的緩變摻雜的N型緩變漏極，P阱，高摻雜的N型擴散區n+。在製造該層狀漏極結構時，先注入緩變摻雜的N型緩變漏極，然後確定無摻雜P區的長度，與N型緩變漏極間隔該長度的距離，注入高摻雜的N型擴散n+。本發明提供的一種具有平行層狀漏極結構的MOSFET及其漏極製造方法，採用平行於溝道表面方向的層狀漏極結構，以減少溝道內橫向電場的增大引起的熱載流子效應，從而提高器件的可靠性。
文檔編號H01L29/66GK101179094SQ20071017227
公開日2008年5月14日 申請日期2007年12月13日 優先權日2007年12月13日
發明者葉景良, 廖寬仰, 戴明志 申請人:上海宏力半導體製造有限公司