專利名稱：高壓晶體管制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體技術(shù)，特別涉及一種高壓晶體管制造方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體高壓器件通常都采用擴(kuò)散漂移區(qū)結(jié)構(gòu)，一方面提高漏端結(jié)擊穿 電壓，另一方面通過漂移區(qū)分壓，提高溝道的擊穿電壓。在常規(guī)工藝中， 通常采用單一的高能量漂移區(qū)離子注入，漂移區(qū)離子注入后進(jìn)行漂移區(qū)高 溫推進(jìn)，漂移區(qū)都是采用輕摻雜，漂移區(qū)表面雜質(zhì)濃度較低，雜質(zhì)分布不
緩變。圖1所示為一常規(guī)工藝制造的高壓麗os晶體管的漂移區(qū)結(jié)示意圖， 漂移區(qū)結(jié)的邊緣平緩。漂移區(qū)磷的縱向濃度分布如圖3所示，漂移區(qū)表面 雜質(zhì)濃度較低，雜質(zhì)分布不緩變。漂移區(qū)都是采用輕摻雜雖然獲得了高擊 穿電壓，但限制了高壓器件驅(qū)動(dòng)電流的提高，另外較低的漂移區(qū)表面雜質(zhì) 濃度帶來了嚴(yán)重的柵引入漏端漏電流效應(yīng)(GIDL)，引發(fā)較高的漏電流。 GIDL效應(yīng)是高壓器件漏電流的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種高壓晶體管制造方法，采用該 方法制造的高壓晶體管能提高驅(qū)動(dòng)能力，并減小高壓晶體管漏電流。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的高壓晶體管制造方法的技術(shù)方案是， 高壓阱注入后，先進(jìn)行低劑量、大能量的漂移區(qū)離子注入，然后相繼進(jìn)行 能量逐漸遞減的多次漂移區(qū)離子注入，并在漂移區(qū)表面采用低能量、中劑量的離子注入。
本發(fā)明的高壓晶體管的制造方法在高壓晶體管漂移區(qū)的形成中，采用 能量由高到低的多次離子注入，最后一次采取低能量、中劑量的離子注入。 注入能量由高到低的梯度離子注入獲得較緩變雜質(zhì)分布的漂移區(qū)，提高漂 移區(qū)的結(jié)擊穿電壓，特別是側(cè)向結(jié)的擊穿電壓；漂移區(qū)表面采用低能量、 中劑量的離子注入，獲得相對(duì)較高的表面雜質(zhì)濃度，較高的漂移區(qū)表面雜 質(zhì)分布減小了GIDL效應(yīng)，從而減小了晶體管的漏電流，還減小了漂移區(qū) 的串聯(lián)電阻，提高了晶體管的驅(qū)動(dòng)電流；由于雜質(zhì)分布不同，增大了有效 溝道長度，提高了溝道擊穿電壓。


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。 圖1是常規(guī)工藝制造的高壓NMOS晶體管的漂移區(qū)結(jié)示意圖； 圖2是本發(fā)明的高壓晶體管制造方法制造的高壓麗0S晶體管漂移區(qū) 結(jié)示意圖3是常規(guī)工藝制造的高壓NMOS晶體管及本發(fā)明的高壓晶體管制造 方法制造的高壓NM0S晶體管的漂移區(qū)磷濃度的縱向分布示意圖4是常規(guī)工藝制造的高壓NM0S晶體管及本發(fā)明的高壓晶體管制造 方法制造的高壓麗OS晶體管的漂移區(qū)漏端耗盡區(qū)的比較示意圖5是本發(fā)明的高壓晶體管制造方法一實(shí)施方式流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的高壓晶體管制造方法的一實(shí)施方式，如圖5所示，高壓阱注 入后，先進(jìn)行低劑量、大能量的漂移區(qū)離子注入，然后相繼進(jìn)行能量逐漸遞減的多次離子注入，形成雜質(zhì)分布較為緩變的漂移區(qū)，并在漂移區(qū)表面 采用低能量、中劑量的離子注入，增加了漂移區(qū)表面雜質(zhì)濃度，再進(jìn)行高 壓柵氧化層和多晶硅柵淀積、氧化硅或氮化硅側(cè)墻的淀積與刻蝕、源漏離 子注入等工藝最終完成高壓晶體管的制造。先進(jìn)行的低劑量、大能量的漂
移區(qū)離子注入實(shí)現(xiàn)了高的結(jié)擊穿電壓；雜質(zhì)分布較為緩變的漂移區(qū)，有效 增大了在漏端高壓偏置下漂移區(qū)未被耗盡的區(qū)域面積，從而增大了器件的 驅(qū)動(dòng)電流;能量梯度分布的多次離子注入使得常規(guī)工藝中漂移區(qū)的高溫推 進(jìn)工藝可以省略，減小了工藝成本；能量逐漸遞減的多次漂移區(qū)離子注入， 并在漂移區(qū)表面采用低能量、中劑量的離子注入，增加了漂移區(qū)表面雜質(zhì) 濃度，有效地減少了GIDL效應(yīng)，減小了漏電流。
作為一實(shí)施例，高壓麗0S器件的漂移區(qū)采用磷離子注入，先進(jìn)行 3el2cn^ 4el2cn^低劑量、150KeV 200KeV大能量的漂移區(qū)磷離子注入， 然后相繼進(jìn)行能量200KeV 30KeV逐漸遞減的多次磷離子注入，形成雜質(zhì) 分布較為緩變的漂移區(qū)，并在漂移區(qū)表面采用30KeV 70KeV低能量、 4el2cm—2 7el2cnf2中劑量的磷離子注入，增加了漂移區(qū)表面雜質(zhì)濃度； 高壓PM0S晶體管的漂移區(qū)采用硼離子注入，先進(jìn)行2el2cm—2 3el2cnf2 低劑量、100KeV 150KeV大能量的漂移區(qū)硼離子注入，然后相繼進(jìn)行能 量150KeV 20KeV逐漸遞減的多次硼離子注入，形成雜質(zhì)分布較為緩變 的漂移區(qū)，并在漂移區(qū)表面采用20KeV 50KeV低能量、3el2cm—2 5el2cm—2 中劑量的硼離子注入，增加了漂移區(qū)表面雜質(zhì)濃度。
本發(fā)明的高壓晶體管的制造方法在高壓晶體管漂移區(qū)的形成中，采用 能量由高到低的多次離子注入，最后一次采取低能量、中劑量的離子注入。注入能量由高到低的梯度離子注入獲得較緩變雜質(zhì)分布的漂移區(qū)，提高漂 移區(qū)的結(jié)擊穿電壓，特別是側(cè)向結(jié)的擊穿電壓；漂移區(qū)表面采用低能量、 中劑量的離子注入，獲得相對(duì)較高的表面雜質(zhì)濃度，較高的漂移區(qū)表面雜 質(zhì)分布減小了GIDL效應(yīng)，從而減小了晶體管的漏電流，還減小了漂移區(qū) 的串聯(lián)電阻，提高了晶體管的驅(qū)動(dòng)電流；由于雜質(zhì)分布不同，增大了有效 溝道長度，提高了溝道擊穿電壓。
本發(fā)明的方法制造的高壓NM0S晶體管的漂移區(qū)結(jié)示意圖如圖2所示， 漂移區(qū)結(jié)的邊緣更加陡直，有利于結(jié)的擊穿電壓提高，漂移區(qū)摻雜的磷的 縱向濃度分布如圖3所示，漂移區(qū)雜質(zhì)分布較緩變，漂移區(qū)表面磷的濃度 較高，提高了驅(qū)動(dòng)電流。
圖4是常規(guī)工藝制造的高壓NMOS晶體管及本發(fā)明的高壓晶體管制造 方法制造的高壓麗OS晶體管的漂移區(qū)漏端耗盡區(qū)的比較示意圖，本發(fā)明 的方法制造的高壓麗OS晶體管在漏端高壓偏置下，出現(xiàn)漂移區(qū)耗盡區(qū)的 夾斷，有利于器件擊穿電壓的提高。
表一為TCAD (計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù))模擬的常規(guī)工藝制造的高壓 麗OS晶體管和本發(fā)明的方法制造的高壓麗OS晶體管的特性比較。
表一:
閾值電壓 (V)飽和電流 (uA/um)擊穿電壓 (V)截止電流 (pA/um)
常規(guī)高壓麗os晶體管0. 7%53916.53
本發(fā)明高壓NMOS晶體管0. 79959918.82.6
從表一可以看出，本發(fā)明的方法制造的高壓晶體管的閾值電壓和截止 電流都能和常規(guī)器件保持一致，但飽和電流和擊穿電壓都有較大的提高，改善了器件性能。
本發(fā)明的方法制造的高壓晶體管的漂移區(qū)雜質(zhì)分布較緩變，有效提高
了該結(jié)的擊穿電壓，特別是側(cè)向結(jié)的擊穿電壓;漂移區(qū)表面雜質(zhì)分布較高， 減小了GIDL效應(yīng)，從而減小了晶體管的漏電流，還減小了漂移區(qū)的串聯(lián) 電阻，提高了晶體管的驅(qū)動(dòng)電流。本發(fā)明是通過優(yōu)化高壓晶體管漂移區(qū)中 的雜質(zhì)分布來提高高壓晶體管的驅(qū)動(dòng)電流，減小晶體管漏電流，解決高擊 穿電壓與高驅(qū)動(dòng)電流、低漏電流之間的矛盾。
權(quán)利要求
1、一種高壓晶體管制造方法，其特征在于，高壓阱注入后，先進(jìn)行低劑量、大能量的漂移區(qū)離子注入，然后相繼進(jìn)行能量逐漸遞減的多次漂移區(qū)離子注入，并在漂移區(qū)表面采用低能量、中劑量的離子注入。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓晶體管制造方法，其特征在于，高壓 麗0S晶體管的漂移區(qū)采用磷離子注入，先進(jìn)行3el2cm—2 4el2cm—2低劑量、 150KeV 200KeV大能量的漂移區(qū)磷離子注入；然后相繼進(jìn)行能量 200KeV 30KeV逐漸遞減的多次磷離子注入，形成雜質(zhì)分布緩變的漂移 區(qū)；在漂移區(qū)表面采用30KeV 70KeV低能量、4el2cm—2 7el2cm—2中劑量 的磷離子注入，增加了漂移區(qū)表面雜質(zhì)濃度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓晶體管制造方法，其特征在于，高壓 PM0S晶體管的漂移區(qū)采用硼離子注入，先進(jìn)行2el2cm—2 3el2cm—2低劑量、 100KeV 150KeV大能量的漂移區(qū)硼離子注入；然后相繼進(jìn)行能量 150KeV 20KeV逐漸遞減的多次硼離子注入，形成雜質(zhì)分布緩變的漂移 區(qū)；在漂移區(qū)表面采用20KeV 50KeV低能量、3el2cm—2 5el2cnT2中劑量 的硼離子注入，增加了漂移區(qū)表面雜質(zhì)濃度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高壓晶體管制造方法，高壓阱注入后，先進(jìn)行低劑量、大能量的漂移區(qū)離子注入，然后相繼進(jìn)行能量逐漸遞減的多次漂移區(qū)離子注入，并在漂移區(qū)表面采用低能量、中劑量的離子注入。采用該方法制造的高壓晶體管能提高驅(qū)動(dòng)能力，并減小高壓晶體管漏電流。
文檔編號(hào)H01L21/02GK101452839SQ200710094360
公開日2009年6月10日 申請(qǐng)日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者錢文生 申請(qǐng)人:上海華虹Nec電子有限公司