一种LDMOS器件及其制备方法与流程

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种ldmos器件及其制备方法。

背景技术：

1、ldmos（lateral double diffusion mos，横向双扩散金属氧化物晶体管）器件是整个功率集成电路的关键组成部分，并广泛应用于电源电路，其结构性能直接影响到功率集成电路的性能。衡量ldmos性能的主要参数有导通电阻和击穿电压，导通电阻越小越好，击穿电压越大越好。事实上，导通电阻ron和击穿电压（breakdown voltage，bv）是互相矛盾的两个参数。

2、如图1所示，传统的ldmos器件包括p型衬底中形成p型阱区pwell和n型漂移区ndrift，在p型阱区pwell和n型漂移区n drift的交界处的p型衬底上形成多晶硅结构，其中，多晶硅结构包括连接的多晶硅栅极和多晶硅场板，而传统的ldmos的击穿电压bv较差。为了提高击穿电压bv，如图2所示，在n型漂移区n drift中形成浅沟槽隔离结构sti，浅沟槽隔离结构sti与多晶硅结构具有重叠区域。为了进一步提高击穿电压bv，可以增加浅沟槽隔离结构sti的高度（即厚度），这样可以更大限度的减小漏电流，同时承受更大的击穿电压bv，但是又会对ldmos器件的导通电阻ron造成影响。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供一种ldmos器件及其制备方法，可以同时提高击穿电压bv以及降低导通电阻ron。

2、为了解决以上问题，本发明提供一种ldmos器件，包括相邻设置在半导体衬底中的第一阱区和第二阱区，在所述第二阱区中设置有浅沟槽隔离结构，所述第一阱区和第二阱区交界处的半导体衬底上设置有栅极结构，所述栅极结构外侧的第一阱区中设置有源区，所述第二阱区中设置有漏区，所述第一阱区和第二阱区的导电类型相反，在所述第二阱区上设置有漏极场板结构，所述栅极结构和漏极场板结构绝缘且间隔设置，所述漏极场板结构和漏区电连接，其中，所述漏极场板结构包括从下至上依次设置的第一子场板和第二子场板，所述第一子场板和第二子场板的导电类型相反，所述第二子场板和第二阱区的导电类型相同。

3、可选的，所述第一子场板和第一阱区均具有第一导电类型，所述第二子场板、第二阱区、源区和漏区均具有第二导电类型。

4、可选的，所述第一子场板的厚度不小于所述第二子场板的厚度。

5、进一步的，所述第二子场板的厚度为所述第一子场板和第二子场板总厚度的30%~50%。

6、可选的，所述栅极结构从下至上依次包括栅氧层和多晶硅栅极，所述栅极结构和漏极场板结构之间的间隔宽度大于所述栅氧层的厚度。

7、进一步的，所述栅极结构和漏极场板结构之间的间隔宽度为所述栅氧层厚度的两倍。

8、可选的，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述栅极结构和漏极场板结构之间。

9、另一方面，本发明还提供一种ldmos器件的制备方法，包括以下步骤：

10、提供半导体衬底，所述半导体衬底中形成有相邻设置的第一阱区和第二阱区，在所述第二阱区中形成有浅沟槽隔离结构，其中，所述第一阱区和第二阱区的导电类型相反；

11、在所述半导体衬底上形成绝缘且间隔设置的栅极结构和初始的漏极场板结构，所述栅极结构位于所述第一阱区和第二阱区交界处，初始的所述漏极场板结构位于所述第二阱区上；

12、执行第一导电离子注入工艺，以形成第一子场板，再执行第二离子注入工艺以形成第二子场板、源区和漏区，从而形成漏极场板结构，其中，所述源区位于所述栅极结构外侧的第一阱区中，所述漏区位于所述第二阱区中，所述第一子场板和所述第二子场板的导电类型相反，所述第二子场板和第二阱区的导电类型相同。

13、可选的，形成绝缘且间隔设置的栅极结构和初始的漏极场板结构的步骤包括：

14、在所述半导体衬底上形成栅氧层、第一氧化层和场氧层，所述栅氧层位于所述第一阱区和第二阱区交界处，所述第一氧化层和场氧层均位于所述第二阱区上方，且所述第一氧化层位于所述栅氧层和场氧层之间；

15、在所述栅氧层和场氧层上沉积多晶硅材料，以形成多晶硅栅极和多晶硅场板；

16、在所述第一氧化层上形成绝缘层。

17、进一步的，执行第一导电离子注入工艺和第二导电离子注入工艺具体包括：

18、对所述多晶硅场板的预设深度处以及所述第一阱区表面执行第一导电离子注入工艺，以在所述多晶硅场板靠近所述半导体衬底一侧形成预设厚度的第一子场板，在所述第一阱区中形成体接触区，其中，所述第一导电离子注入离子具有第一导电类型；

19、对所述多晶硅场板的表面、所述第一阱区表面和第二阱区表面执行第二离子注入工艺，以在所述多晶硅场板表面形成第二子场板，在所述第一阱区中形成源区，在第二阱区形成漏区，其中，所述源区和体接触区相邻且接触设置，所述源区位于所述体接触区和多晶硅栅极之间，所述第二导电离子注入离子具有第二导电类型。

20、与现有技术相比，本发明具有以下意想不到的技术效果：

21、本发明提供一种ldmos器件及其制备方法，ldmos器件包括相邻设置在半导体衬底中的第一阱区和第二阱区，在所述第二阱区中设置有浅沟槽隔离结构，所述第一阱区和第二阱区交界处的半导体衬底上设置有栅极结构，所述栅极结构外侧的第一阱区中设置有源区，所述第二阱区中设置有漏区，所述第一阱区和第二阱区的导电类型相反，在所述第二阱区上设置有漏极场板结构，所述栅极结构和漏极场板结构绝缘且间隔设置，所述漏极场板结构和漏区电连接，其中，所述漏极场板结构包括从下至上依次设置的第一子场板和第二子场板，所述第一子场板和第二子场板的导电类型相反，所述第二子场板和第二阱区的导电类型相同。本发明通过漏极场板结构的第一子场板和第二子场板，所述第一子场板的导电类型和所述第二子场板的导电类型相反，所述第二子场板的导电类型与所述第二阱区的导电类型相同，取得意想不到的技术效果是：可通过漏极端的高压在ldmos器件表面形成更多的可移动电子，从而降低导通电阻，同时通过横向pn结来控制漏极端高压在ldmos器件的关态击穿电压。

技术特征：

1.一种ldmos器件，包括相邻设置在半导体衬底中的第一阱区和第二阱区，在所述第二阱区中设置有浅沟槽隔离结构，所述第一阱区和第二阱区交界处的半导体衬底上设置有栅极结构，所述栅极结构外侧的第一阱区中设置有源区，所述第二阱区中设置有漏区，所述第一阱区和第二阱区的导电类型相反，其特征在于，在所述第二阱区上设置有漏极场板结构，所述栅极结构和漏极场板结构绝缘且间隔设置，所述漏极场板结构和漏区电连接，其中，所述漏极场板结构包括从下至上依次设置的第一子场板和第二子场板，所述第一子场板和第二子场板的导电类型相反，所述第二子场板和第二阱区的导电类型相同。

2.如权利要求1所述的ldmos器件，其特征在于，所述第一子场板和第一阱区均具有第一导电类型，所述第二子场板、第二阱区、源区和漏区均具有第二导电类型。

3.如权利要求1所述的ldmos器件，其特征在于，所述第一子场板的厚度不小于所述第二子场板的厚度。

4.如权利要求3所述的ldmos器件，其特征在于，所述第二子场板的厚度为所述第一子场板和第二子场板总厚度的30%~50%。

5.如权利要求1所述的ldmos器件，其特征在于，所述栅极结构从下至上依次包括栅氧层和多晶硅栅极，所述栅极结构和漏极场板结构之间的间隔宽度大于所述栅氧层的厚度。

6.如权利要求5所述的ldmos器件，其特征在于，所述栅极结构和漏极场板结构之间的间隔宽度为所述栅氧层厚度的两倍。

7.如权利要求1所述的ldmos器件，其特征在于，还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述栅极结构和漏极场板结构之间。

8.一种ldmos器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，形成绝缘且间隔设置的栅极结构和初始的漏极场板结构的步骤包括：

10.如权利要求9所述的ldmos器件的制备方法，其特征在于，执行第一导电离子注入工艺和第二导电离子注入工艺具体包括：

技术总结
本发明提供一种LDMOS器件及其制备方法，LDMOS器件包括相邻设置在半导体衬底中的第一阱区和第二阱区，在第二阱区中的浅沟槽隔离结构，第一阱区和第二阱区交界处的半导体衬底上设置有栅极结构，第一阱区的源区，第二阱区的漏区，第一阱区和第二阱区的导电类型相反，在第二阱区上的漏极场板结构，栅极结构和漏极场板结构绝缘且间隔设置，漏极场板结构和漏区电连接，漏极场板结构包括从下至上依次设置的第一子场板和第二子场板，第一子场板和第二子场板的导电类型相反，第二子场板和第二阱区的导电类型相同，可通过漏极端的高压在LDMOS器件表面形成更多的可移动电子，从而降低导通电阻，同时通过横向PN结来控制漏极端高压在LDMOS器件的关态击穿电压。

技术研发人员：桑华煜,杨宗凯,程洋,汪华
受保护的技术使用者：合肥晶合集成电路股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/8/13