横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件，特别是涉及一种LDMOS器件的制造方法。
【背景技术】
[0002]随着横向扩散金属氧化物半导体(LDMOS)器件在集成电路中的应用越来越广泛，对于关态崩溃电压(off-BV)更高，导通电阻(Rdson)更小的LDMOS的需求越来越迫切。
[0003]一种降低导通电阻的方法是缩短沟道长度。以NLDMOS为例，一种传统的获得短沟道的方法是在多晶硅(POLY)刻蚀后，利用多晶硅自对准注入P-body，然后通过一定的热过程，使P-body横扩形成沟道区。此方法可以使靠近源极的沟道区浓度最高,从而在获得较短的沟道长度的同时，保持较高的关态崩溃电压。其形成过程如图1和图2所示，图1中先使用POLY刻蚀的光刻版，光刻后得到如图1所示的光刻胶131，并刻蚀形成gate及POLY搭场部分130，之后去胶。图2中再使用P-body注入的光刻版，光刻后得到如图1所示的光刻胶132，露出P-body注入区，并利用多晶硅自对准注入P-body。
[0004]然而，这种方法在P-body注入后需要经历较长的热过程，才能形成沟道区。且受限于POLY厚度，注入能量不可能太高，难以形成所需长度的沟道区。这就使得此层POLY只能作为LDMOS的栅极，而不能作为低压器件的栅极，因为低压器件的Vt注入不适合经历较长的热过程。此外，P-body经历较长的热过程，其横扩后的P型杂质也会使漂移区的N型杂质浓度降低，Rdson升高。
【发明内容】
[0005]基于此，有必要提供一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，以期获得更低的导通电阻。
[0006]一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括下列步骤:淀积多晶硅；进行光刻及第一次多晶硅栅刻蚀，定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端，并去除光刻胶；进行光刻及第二次多晶硅栅刻蚀，对所述多晶硅栅极的另一端进行刻蚀以形成完整的多晶硅栅极；以第二次多晶硅刻蚀中剩余的光刻胶为掩蔽层，进行离子注入形成沟道区。
[0007]在其中一个实施例中，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括场氧区，所述淀积多晶硅的步骤之前包括形成场氧区的步骤，所述定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端的步骤是定义出所述多晶硅栅极的搭场部分。
[0008]在其中一个实施例中，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括浅沟槽隔离结构，所述淀积多晶硅的步骤之前包括形成浅沟槽隔离结构的步骤，所述定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端的步骤是定义出所述多晶硅栅极搭在所述浅沟槽隔离结构上的一端。
[0009]在其中一个实施例中，所述横向扩散金属氧化物半导体器件的漂移区内不设置场区和浅沟槽隔离结构。
[0010]在其中一个实施例中，所述以第二次多晶硅刻蚀中剩余的光刻胶为掩蔽层进行离子注入形成沟道区的步骤中，离子注入的能量为50千电子伏?300千电子伏。
[0011]在其中一个实施例中，所述横向扩散金属氧化物半导体器件是N沟道横向扩散金属氧化物半导体器件。
[0012]上述横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，沟道区的形成不需要经历太多额外的推阱热过程，甚至可以完全通过离子注入形成沟道区、而没有额外的推阱过程。因此该POLY可以同时作为低压器件的栅极。此外，由于热过程少(甚至没有)，沟道区注入的杂质横扩较少，漂移区浓度不会因此降低，Rdson更小。
【附图说明】
[0013]图1是一种传统的获得短沟道的方法使用POLY刻蚀的光刻版刻蚀后器件的剖面示意图；
[0014]图2是在图1的基础上使用P-body注入的光刻版光刻后器件的不意图；
[0015]图3是一实施例中横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法的示意图；
[0016]图4a_图4d是采用本发明横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法制造的NLDMOS在制造过程中的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0017]为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0018]图3是一实施例中横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法的示意图，包括下列步骤:
[0019]S10，淀积多晶硅。
[0020]请参照图4a，包括衬底210、场氧区220及多晶硅层230。本实施例中器件带有场区，多晶硅层230覆盖于场氧区220上。
[0021 ] S20，进行光刻及第一次多晶硅栅刻蚀。
[0022]请参照图4b，用POLY刻蚀光刻版光刻定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端(即图4b中多晶硅232的右侧)的边缘位置，之后进行第一次多晶硅栅刻蚀，并去除光刻胶231。在本实施例中，是刻蚀出多晶硅栅极的搭场部分，得到多晶硅232。而多晶硅232的另一端(图4b中多晶硅232的左侧)则只刻蚀一部分，其余留待第二次多晶硅栅刻蚀(步骤S30)时再刻蚀成最终的形状。可以理解的，为了保证在步骤S30中能将多余的多晶硅全部刻蚀掉，本步骤中应该将多晶硅232的左侧也刻蚀至合适的位置，例如刻蚀至沟道区上方的某一位置。
[0023]S30，进行光刻及第二次多晶硅栅刻蚀。
[0024]参照图4c,用P-body注入光刻版光刻定义出P_body的注入窗口，然后进行刻蚀，形成完整的多晶硅栅极234。这样得到的多晶硅栅极234与光刻胶233的边缘平齐。
[0025]S40，以第二次多晶硅刻蚀中剩余的光刻胶为掩蔽层，进行离子注入形成沟道区。
[0026]以光刻胶233为掩蔽层，进行离子注入形成沟道区。由于光刻胶完整地覆盖于多晶硅栅极234之上，因此可以利用较高的注入能量进行离子注入，形成所需的沟道长度。在本实施例中，可以采用高达50Kev?300Kev的注入能量进行注入。
[0027]图4d是在图4c结构的基础上，于P-body中形成了 P+的衬底引出区、N+的源极，并在N型漂移区中形成N+的漏极后的NLDMOS。
[0028]本实施例中的横向扩散金属氧化物半导体器件是带有场区的NLDM0S，但上述方法同样适用于带浅沟槽隔离(STI)结构的或无场区的NLDM0S，以及相应的PLDM0S。
[0029]上述横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，沟道区的形成不需要经历太多额外的推阱热过程，甚至可以完全通过离子注入形成沟道区、而没有额外的推阱过程。因此该POLY可以同时作为低压器件的栅极。此外，由于热过程少(甚至没有)，沟道区注入的杂质(P型)横扩较少，漂移区(N型)浓度不会因此降低，Rdson更小。利用上述横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法制作的NLDM0S，其沟道长度更短，沟道电阻减小的同时，总尺寸更小，使总的Rdson更低，比传统的NLDMOS的Rdson可以低10%至30%。
[0030]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括下列步骤: 淀积多晶硅； 进行光刻及第一次多晶硅栅刻蚀，定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端，并去除光刻胶； 进行光刻及第二次多晶硅栅刻蚀，对所述多晶硅栅极的另一端进行刻蚀以形成完整的多晶娃棚极； 以第二次多晶硅刻蚀中剩余的光刻胶为掩蔽层，进行离子注入形成沟道区。
2.根据权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括场氧区，所述淀积多晶硅的步骤之前包括形成场氧区的步骤，所述定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端的步骤是定义出所述多晶硅栅极的搭场部分。
3.根据权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述横向扩散金属氧化物半导体器件包括浅沟槽隔离结构，所述淀积多晶硅的步骤之前包括形成浅沟槽隔离结构的步骤，所述定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端的步骤是定义出所述多晶硅栅极搭在所述浅沟槽隔离结构上的一端。
4.根据权利要求1所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述横向扩散金属氧化物半导体器件的漂移区内不设置场区和浅沟槽隔离结构。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述以第二次多晶硅刻蚀中剩余的光刻胶为掩蔽层进行离子注入形成沟道区的步骤中，离子注入的能量为50千电子伏?300千电子伏。
6.根据权利要求5所述的横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，其特征在于，所述横向扩散金属氧化物半导体器件是N沟道横向扩散金属氧化物半导体器件。
【专利摘要】本发明涉及一种横向扩散金属氧化物半导体器件的制造方法，包括下列步骤：淀积多晶硅；进行光刻及第一次多晶硅栅刻蚀，定义出多晶硅栅极远离沟道区的一端，并去除光刻胶；进行光刻及第二次多晶硅栅刻蚀，对所述多晶硅栅极的另一端进行刻蚀以形成完整的多晶硅栅极；以第二次多晶硅刻蚀中剩余的光刻胶为掩蔽层，进行离子注入形成沟道区。本发明沟道区的形成不需要经历太多额外的推阱热过程，甚至可以完全通过离子注入形成沟道区、而没有额外的推阱过程。因此该POLY可以同时作为低压器件的栅极。此外，由于热过程少（甚至没有），沟道区注入的杂质横扩较少，漂移区浓度不会因此降低，Rdson更小。
【IPC分类】H01L21-336
【公开号】CN104851803
【申请号】CN201410053355
【发明人】韩广涛
【申请人】无锡华润上华半导体有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2014年2月17日