專利名稱：Ldmos晶體管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及LDMOS晶體管及其形成方法。
背景技術(shù)：
橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(lateral double diffusion MOS, LDMOS)晶體管，由于具備高擊穿電壓，與互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)工藝兼容的特性，被廣泛應(yīng)用于功率器件中。傳統(tǒng)MOS晶體管的源極區(qū)域和漏極區(qū)域相對(duì)于柵極對(duì)稱；而LDMOS晶體管中的漏極區(qū)域比源極更遠(yuǎn)離柵極，在漏極區(qū)域與柵極之間有一個(gè)較長的輕摻雜區(qū)域，被稱為漂移區(qū)。LDMOS晶體管在源漏接高壓時(shí)，通過漂移區(qū)來承受較高的電壓降，獲得高擊穿電壓的目的。參考圖1，為現(xiàn)有工藝中N型LDMOS晶體管的示意圖，包括:半導(dǎo)體襯底101 ;位于半導(dǎo)體襯底101內(nèi)的P型阱區(qū)103 ；位于P型阱區(qū)103內(nèi)的P型重?fù)诫s區(qū)105 ；位于P型阱區(qū)103內(nèi)的N型漂移區(qū)107，所述N型漂移區(qū)107與所述P型重?fù)诫s區(qū)105相鄰；位于P型重?fù)诫s區(qū)105內(nèi)的N型源極區(qū)域111 ;位于N型漂移區(qū)107內(nèi)的N型漏極區(qū)域113 ；位于N型漂移區(qū)107內(nèi)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)115，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)115位于N型源極區(qū)域111和N型漏極區(qū)域113之間且與所述N型漏極區(qū)域113相鄰；位于半導(dǎo)體襯底101上表面的柵極結(jié)構(gòu)117，所述柵極結(jié)構(gòu)117覆蓋部分P型重?fù)诫s區(qū)105和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)115 ；其中，所述柵極結(jié)構(gòu)117包括位于半導(dǎo)體襯底101上表面的柵介質(zhì)層117a、位于所述柵介質(zhì)層117a上的柵極117b以及位于柵介質(zhì)層117a和柵極117b兩側(cè)半導(dǎo)體襯底101上表面的側(cè)墻117c。當(dāng)N型LDMOS晶體管開啟時(shí)，向N型源極區(qū)域111和N型漏極區(qū)域113施加電壓，電流可由N型源極區(qū)域111經(jīng)過P型重?fù)诫s區(qū)105、N型漂移區(qū)107，并聚集于N型漏極區(qū)域113。由于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)115的存在，N型漂移區(qū)107中的電場分布改變，淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)115承受了較大的電場，進(jìn)而可以獲得較高的LDMOS擊穿電壓。然而，上述結(jié)構(gòu)的LDMOS晶體管所占的面積大、工藝復(fù)雜。在公開號(hào)為CN101266930A的中國專利申請(qǐng)中還可以發(fā)現(xiàn)更多與LDMOS晶體管相關(guān)的信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種LDMOS晶體管及其形成方法，減小所形成LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻，降低LDMOS晶體管的內(nèi)耗。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種LDMOS晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，并在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)；在所述阱區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，并在所述重?fù)诫s區(qū)兩側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；在所述漂移區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域；在所述重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的隔離件，并在所述隔離件兩側(cè)的重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；在半導(dǎo)體襯底上形成與源極區(qū)域連接的金屬插塞?？蛇x的，在半導(dǎo)體襯底上形成與源極區(qū)域連接的金屬插塞包括:在半導(dǎo)體襯底上形成連接隔離件兩側(cè)源極區(qū)域的金屬插塞?？蛇x的，在所述漂移區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域之前，還包括:在所述漂移區(qū)內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)位于所述漏極區(qū)域靠近重?fù)诫s區(qū)一側(cè)的漂移區(qū)內(nèi)?？蛇x的，在形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之后，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于半導(dǎo)體襯底上的柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上柵極以及位于柵介質(zhì)層和柵極兩側(cè)半導(dǎo)體襯底上表面的側(cè)墻；在半導(dǎo)體襯底上形成連接隔離件兩側(cè)源極區(qū)域的金屬插塞之前，還包括:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底上表面以及柵極頂部的功能層。可選的，所述功能層的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳?？蛇x的，所述金屬插塞的材料為銅或者鎢?？蛇x的，所述第一導(dǎo)電類型為N型或者P型，所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型不同。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種LDMOS晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底；位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)；位于所述阱區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)；位于所述重?fù)诫s區(qū)兩側(cè)阱區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；位于所述重?fù)诫s區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的隔離件；位于所述隔離件兩側(cè)重?fù)诫s區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；位于所述漂移區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域；位于所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間漂移區(qū)內(nèi)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與漏極區(qū)域相鄰；位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)105和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；位于半導(dǎo)體襯底上連接所述源極區(qū)域的金屬插塞?？蛇x的，所述金屬插塞至少連接隔離件兩側(cè)的源極區(qū)域。可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于半導(dǎo)體襯底上的柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上柵極以及位于柵介質(zhì)層和柵極兩側(cè)半導(dǎo)體襯底上表面的側(cè)墻，所述LDMOS晶體管還包括:覆蓋所述半導(dǎo)體襯底上表面和柵極頂部的功能層?？蛇x的，所述功能層的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳?？蛇x的，所述金屬插塞的材料為銅或者鎢?？蛇x的，所述第一導(dǎo)電類型為N型或者P型，所述第一導(dǎo)電類型與第二導(dǎo)電類型不同。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
通過使兩個(gè)相同的LDMOS晶體管的源極區(qū)域共用一個(gè)第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，節(jié)約LDMOS晶體管所占的面積，同時(shí)，簡化了 LDMOS晶體管的形成工藝。進(jìn)一步的，在源極區(qū)域共用一個(gè)第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)的兩個(gè)LDMOS晶體管形成后，在半導(dǎo)體襯底上形成連接隔離件兩側(cè)源極區(qū)域的金屬插塞，使兩個(gè)LDMOS晶體管共用一個(gè)金屬插塞，在不違反設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，盡量縮小重?fù)诫s區(qū)中隔離件與源極區(qū)域之間的距離，在半導(dǎo)體襯底中電流相同的條件下，加大了半導(dǎo)體襯底中寄生三極管開啟的難度，使所形成的LDMOS晶體管具有更大的安全工作范圍。另外，由于增大了與源極區(qū)域連接的金屬插塞的橫截面積，單個(gè)金屬插塞的電阻減小，在半導(dǎo)體襯底面積相同的情況下，可增加設(shè)置于LDMOS晶體管源極區(qū)域上金屬插塞的數(shù)量，減小了 LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻，降低了所形成LDMOS晶體管的內(nèi)耗。


圖1為現(xiàn)有工藝中LDMOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明LDMOS晶體管的形成方法一實(shí)施方式的流程示意圖；圖3 圖9、圖11 圖13為本發(fā)明LDMOS晶體管的形成方法一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖10為圖7、圖8和圖12中N型LDMOS晶體管的安全工作范圍的示意圖；圖14 19為本發(fā)明LDMOS晶體管的形成方法另一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其它不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。在下文中，為示范目的，產(chǎn)品實(shí)施例參照方法實(shí)施例描述。然而，應(yīng)該理解本發(fā)明中產(chǎn)品和方法的實(shí)現(xiàn)互相獨(dú)立。也就是說，所公開的產(chǎn)品實(shí)施例可以依照其他方法制備，所公開的方法實(shí)施例不僅限于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)施例。正如背景技術(shù)部分所述，現(xiàn)有工藝形成的LDMOS晶體管的所占的面積大、工藝復(fù)雜。針對(duì)上述缺陷，本發(fā)明提供了一種LDMOS晶體管的形成方法，通過使相同LDMOS晶體管的源極區(qū)域共用一個(gè)第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)來節(jié)約LDMOS晶體管所占的面積；而且，在形成相同個(gè)數(shù)的相同LDMOS晶體管情況下，能夠減少了形成重?fù)诫s區(qū)的個(gè)數(shù)，簡化了LDMOS晶體管的形成工藝。參考圖2，為本發(fā)明LDMOS晶體管的形成方法的流程示意圖，包括:步驟SI，提供半導(dǎo)體襯底，并在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)；步驟S2，在所述阱區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，并在所述重?fù)诫s區(qū)兩側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；步驟S3，在所述漂移區(qū)內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)位于所述漏極區(qū)域靠近重?fù)诫s區(qū)一側(cè)的漂移區(qū)內(nèi)；步驟S4，在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；步驟S5，在所述漂移區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域；步驟S6，在所述重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的隔離件，并在所述隔離件兩側(cè)的重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；步驟S7，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底上表面以及柵極頂部的功能層；步驟S8，在半導(dǎo)體襯底上形成與源極區(qū)域連接的金屬插塞。需要說明的是，本發(fā)明并不限制步驟S5和步驟S6的先后順序，在其他實(shí)施方式中，還可先進(jìn)行步驟S6再進(jìn)行步驟S5，其不影響本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例一本實(shí)施例以形成N型LDMOS晶體管為例(S卩，第一導(dǎo)電類型為P型，第二導(dǎo)電類型為N型)，對(duì)本發(fā)明LDMOS晶體管的形成方法進(jìn)行說明。參考圖3，首先，提供半導(dǎo)體襯底201，并在所述半導(dǎo)體襯底201內(nèi)形成P型的阱區(qū)203 ;接著，在所述阱區(qū)203內(nèi)形成P型的重?fù)诫s區(qū)205，并在所述重?fù)诫s區(qū)205兩側(cè)的阱區(qū)203內(nèi)形成N型的漂移區(qū)207 ;再接著，在所述漂移區(qū)207內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)215，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)215位于靠近重?fù)诫s區(qū)205—側(cè)的漂移區(qū)207內(nèi)；再接著，在所述半導(dǎo)體襯底上201形成柵極結(jié)構(gòu)217，所述柵極結(jié)構(gòu)217覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)205和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)215，所述柵極結(jié)構(gòu)217進(jìn)一步包括位于所述半導(dǎo)體襯底201上表面的柵介質(zhì)層217a、位于所述柵介質(zhì)層217a上的柵極217b以及位于柵介質(zhì)層217a和柵極217b兩側(cè)半導(dǎo)體襯底201上表面的側(cè)墻217c ;再接著，在所述漂移區(qū)207內(nèi)形成N型的漏極區(qū)域213，在所述重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)形成P型的隔離件209，并在所述隔離件209兩側(cè)的重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)形成N型的源極區(qū)域211，所述隔離件209用于連接LDMOS晶體管的半導(dǎo)體襯底201。具體地，所述半導(dǎo)體襯底201可以為體硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底201為體硅襯底。所述P型的阱區(qū)203、重?fù)诫s區(qū)205和隔離件209可通過對(duì)半導(dǎo)體襯底201進(jìn)行導(dǎo)電類型為P型的離子摻雜形成；所述N型的漂移區(qū)207、源極區(qū)域211和漏極區(qū)域213可通過對(duì)半導(dǎo)體襯底201進(jìn)行導(dǎo)電類型為N型的離子摻雜形成。所述導(dǎo)電類型為P型的離子可包括硼離子、二氟化硼離子等，所述導(dǎo)電類型為N型的離子可包括磷離子、砷離子等。所述離子摻雜工藝已為本領(lǐng)域人員所熟知，在此不再贅述。參考圖4，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底201上表面以及柵極217b頂部的功能層219。本實(shí)施例中，所述功能層219的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳，形成所述功能層219的方法為化學(xué)氣相沉積工藝。所述功能層219能夠降低源極區(qū)域211與后續(xù)形成于源極區(qū)域211上方的金屬插塞之間的接觸電阻，進(jìn)而降低LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻。繼續(xù)參考圖4,在所述功能層219上形成介質(zhì)層221,所述介質(zhì)層221的上表面不低于所述柵極結(jié)構(gòu)217的頂部。本實(shí)施例中，所述介質(zhì)層221的材料可為低k材料或者超低k材料，形成所述介質(zhì)層221可為化學(xué)氣相沉積工藝。參考圖5，形成貫穿圖4中介質(zhì)層221厚度的開口 220，所述開口 220與重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)的源極區(qū)域211正對(duì)。本實(shí)施例中，在所述介質(zhì)層221內(nèi)形成開口 220可包括如下步驟:在所述介質(zhì)層221上形成光刻膠層(圖未示)；圖形化所述光刻膠層，在所述光刻膠層中形成光刻圖形，所述光刻圖形分別與半導(dǎo)體襯底201中各個(gè)源極區(qū)域211正對(duì)，所述光刻圖形的形狀與后續(xù)形成于介質(zhì)層221內(nèi)的金屬插塞的形狀對(duì)應(yīng)；以所述光刻膠層為掩模，沿光刻圖形刻蝕所述介質(zhì)層221，形成貫穿所述述介質(zhì)層221厚度的開口 220 ；去除所述光刻膠層。參考圖6，在所述開口 220內(nèi)填充金屬材料，形成金屬插塞218。本實(shí)施例中，所述金屬插塞218的材料為銅或者鎢，在所述開口 222內(nèi)填充金屬材料的方法可為物理氣相沉積工藝。參考圖7，為形成有多個(gè)圖6中LDMOS晶體管的半導(dǎo)體襯底的俯視圖，圖6為圖7沿AA方向的剖視圖。本實(shí)施例中，相鄰兩行LDMOS晶體管中重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)的隔離件209為延伸方向與柵極結(jié)構(gòu)217的延伸方向相同的一個(gè)條形區(qū)域，隔離件209兩側(cè)源極區(qū)域211分別通過金屬插塞218與外部電源連接，以向LDMOS晶體管的源極區(qū)域211施加電壓。如圖6所示，為了降低金屬插塞與源極區(qū)域211、漏極區(qū)域213以及柵極217b之間的接觸電阻，所述柵極217b頂部以及半導(dǎo)體襯底201上表面還形成有功能層219。所述功能層219的材料為金屬硅化物，如硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳。對(duì)于圖7中的隔離件209，其通過隔離件209表面的金屬硅化物與源極區(qū)域211上的金屬插塞218相連，以向其施加電壓。在其他實(shí)施例中，形成有多個(gè)上述LDMOS晶體管的半導(dǎo)體襯底的俯視圖還可如圖8所示，相鄰兩行LDMOS晶體管中重?fù)诫s區(qū)內(nèi)的隔離件209為沿柵極結(jié)構(gòu)217的延伸方向排列的若干個(gè)長方形區(qū)域。圖8沿BB方向的剖視圖如圖9所示。對(duì)于圖8中的隔離件209，則需在每個(gè)隔離件209上均設(shè)置至少一個(gè)金屬插塞225，以向其施加電壓。參考圖10，分別示出了圖7和圖8中N型LDMOS晶體管柵極結(jié)構(gòu)217與源極區(qū)域211之間的電壓Vgs為5伏(V)時(shí)，圖7和圖8中N型LDMOS晶體管的安全工作范圍，圖7和圖8中N型LDMOS晶體管漏極區(qū)域213與源極區(qū)域211之間電流Ids (單位:安/厘米)和電壓Vds (單位:伏)的關(guān)系分別滿足曲線331和333，圖7和圖8中N型LDMOS晶體管漏極區(qū)域213與源極區(qū)域211之間所能承受的最大電壓Vds分別為22伏和14伏。由圖10可知，上述形成LDMOS晶體管的方法盡管減小了單個(gè)LDMOS晶體管所占的面積，簡化了 LDMOS晶體管的形成工藝，但其安全工作范圍較小。發(fā)明人經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，上述工藝形成的LDMOS晶體管的安全工作范圍較小是由于設(shè)置于LDMOS晶體管上方金屬插塞218的橫截面積較小、電阻較大造成的；而且，由于金屬插塞218之間的距離需要大于一定的閾值(以0.18um工藝為例，相鄰金屬插塞之間距離應(yīng)大于0.25um,否則金屬插塞之間可能短路)，受此限制，設(shè)置于半導(dǎo)體襯底201上的金屬插塞218的數(shù)量有限，無法通過設(shè)置足夠多的金屬插塞218來降低LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻，導(dǎo)致LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻較大，所形成LDMOS晶體管的內(nèi)耗較大。鑒于上述原因，發(fā)明人在本實(shí)施例中對(duì)上述LDMOS晶體管的形成工藝做了進(jìn)一步改進(jìn)。在形成圖4中LDMOS晶體管之后，參考圖11，在圖4中所述介質(zhì)層221內(nèi)形成開口222，所述開口 222與重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)的隔離件209以及隔離件209兩側(cè)的源極區(qū)域211正對(duì)。本實(shí)施例中，圖5介質(zhì)層221內(nèi)開口 220的位置與圖11介質(zhì)層221內(nèi)開口 222的位置不同，但形成工藝類似，在此不再贅述。參考圖12，在圖11中所述開口 222內(nèi)填充金屬材料，形成金屬插塞223。本實(shí)施例中，所述金屬插塞223的材料為銅或者鎢，在所述開口 222內(nèi)填充金屬材料的方法可為物理氣相沉積工藝。所述隔離件209以及隔離件209兩側(cè)的源極區(qū)域211通過一個(gè)金屬插塞223連接，使兩個(gè)LDMOS晶體管共用一個(gè)金屬插塞223，在不違反設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，縮小了重?fù)诫s區(qū)205中隔離件209與源極區(qū)域211之間的距離，在半導(dǎo)體襯底201中電流相同的條件下，加大了半導(dǎo)體襯底201中寄生三極管開啟的難度，使所形成的LDMOS晶體管具有更大的安全工作范圍。另外，由于與源極區(qū)域211連接的金屬插塞223的橫截面積較大，單個(gè)金屬插塞223的電阻減小，在向相同數(shù)量個(gè)LDMOS晶體管的源極區(qū)域211施加電壓時(shí)，所需形成金屬插塞223的數(shù)量減半，以空出更大面積的半導(dǎo)體襯底201表面，在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范的前提下，可在相同半導(dǎo)體襯底201面積中增加設(shè)置于LDMOS晶體管源極區(qū)域211上金屬插塞223的數(shù)量，進(jìn)一步減小了 LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻，降低了所形成LDMOS晶體管的內(nèi)耗。參考圖13，為形成有多個(gè)圖12中LDMOS晶體管的半導(dǎo)體襯底的俯視圖，圖13中共用一個(gè)金屬插塞223的兩行LDMOS晶體管源極區(qū)域211之間的隔離件209為與柵極結(jié)構(gòu)217延伸方向相同的一個(gè)條形區(qū)域，隔離件209可通過其上方的功能層219與金屬插塞223連接，進(jìn)而與外部電源連接。圖12為圖13沿CC方向的剖視圖。參考圖10，還示出了圖12中N型LDMOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)217與源極區(qū)域211之間的電壓Vgs為5伏(V)時(shí)，圖12中N型LDMOS晶體管漏極區(qū)域213與源極區(qū)域211之間電流Ids (單位:安/厘米)和電壓Vds (單位:伏)的關(guān)系滿足圖10中曲線335，圖12中N型LDMOS晶體管漏極區(qū)域213與源極區(qū)域211之間所能承受的最大電壓Vds能達(dá)到48伏左右。由此可知，通過使兩個(gè)LDMOS晶體管共用一個(gè)金屬插塞223，增大了 LDMOS晶體管的安全工作范圍，LDMOS晶體管的性能有了很大的改善。如圖12所示,本實(shí)施例所形成的N型LDMOS晶體管包括:半導(dǎo)體襯底201;位于半導(dǎo)體襯底201內(nèi)的P型的阱區(qū)203 ；位于所述阱區(qū)內(nèi)的P型的重?fù)诫s區(qū)205 ；位于所述重?fù)诫s區(qū)205兩側(cè)阱區(qū)203內(nèi)的N型的漂移區(qū)207 ；位于所述重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)的P型的隔離件209 ；位于所述隔離件209兩側(cè)重?fù)诫s區(qū)205內(nèi)的N型的源極區(qū)域211 ；位于所述漂移區(qū)207內(nèi)的N型的漏極區(qū)域213 ；
位于所述源極區(qū)域211和漏極區(qū)域213之間漂移區(qū)207內(nèi)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)215，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)215與漏極區(qū)域213相鄰；位于所述半導(dǎo)體襯底201上的柵極結(jié)構(gòu)217，所述柵極結(jié)構(gòu)217覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)205和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)215 ；位于半導(dǎo)體襯底201上連接隔離件209及其兩側(cè)源極區(qū)域211的金屬插塞223。其中，所述柵極結(jié)構(gòu)217包括位于所述半導(dǎo)體襯底201上表面的柵介質(zhì)層217a、位于所述柵介質(zhì)層217a上的柵極217b以及位于柵介質(zhì)層217a和柵極217b兩側(cè)半導(dǎo)體襯底201上表面的側(cè)墻217c。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底201上表面以及柵極217b的頂部還形成有功能層219，所述功能層219的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳，用以減小金屬插塞223與源極區(qū)域211之間的接觸電阻，進(jìn)而減小LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻。需要說明的是，本實(shí)施例中，所述金屬插塞223還通過功能層219與所述隔離件209連接，用以向隔離件209施加電壓。還需要說明的是，所述柵極結(jié)構(gòu)217、漏極區(qū)域213上還形成有金屬插塞(圖未示)，用以向柵極結(jié)構(gòu)217、漏極區(qū)域213施加電壓。位于柵極結(jié)構(gòu)217、漏極區(qū)域213上的金屬插塞可與金屬插塞223同時(shí)形成，也可以分別形成，其不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在其他實(shí)施例中，還可以將上述阱區(qū)203、重?fù)诫s區(qū)205和隔離件209的導(dǎo)電類型由P型改為N型，將漂移區(qū)207、源極區(qū)域211和漏極區(qū)域213的導(dǎo)電類型改為P型，以形成P型LDMOS晶體管。本實(shí)施例中技術(shù)方案，通過將相鄰兩個(gè)相同的LDMOS晶體管(N型LDMOS晶體管或者P型LDMOS晶體管)的源極區(qū)域形成于同一重?fù)诫s區(qū)內(nèi)，節(jié)約了單個(gè)LDMOS晶體管的面積，且減少了形成重?fù)诫s區(qū)的工藝步驟，簡化了形成LDMOS晶體管的形成工藝。較佳的，將重?fù)诫s區(qū)205中隔離件209以及位于隔離件209兩側(cè)的源極區(qū)域211通過一個(gè)金屬插塞223與外部電源連接，在不違反設(shè)計(jì)規(guī)范的同時(shí)，縮小了重?fù)诫s區(qū)205中隔離件209與源極區(qū)域211之間的距離，使所形成LDMOS晶體管的安全工作范圍更大。而且，由于連接隔離件209以及其兩側(cè)的源極區(qū)域211的金屬插塞223的橫截面積更大，有效減小了單個(gè)金屬插塞223的電阻，增加了可設(shè)置于單位面積半導(dǎo)體襯底201上金屬插塞的數(shù)量，降低了 LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻，使LDMOS晶體管的內(nèi)耗較低。實(shí)施例二本實(shí)施例以形成P型LDMOS晶體管為例(即，第一導(dǎo)電類型為N型，第二導(dǎo)電類型為P型)，對(duì)本發(fā)明LDMOS晶體管的形成方法進(jìn)行說明。參考圖14，首先，提供半導(dǎo)體襯底301，并在所述半導(dǎo)體襯底301內(nèi)形成N型的阱區(qū)303 ;接著，在所述阱區(qū)303內(nèi)形成N型的重?fù)诫s區(qū)305，并在所述重?fù)诫s區(qū)305兩側(cè)的阱區(qū)303內(nèi)形成P型的漂移區(qū)307 ;再接著，在所述漂移區(qū)307內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)315，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)315位于靠近重?fù)诫s區(qū)305—側(cè)的漂移區(qū)307內(nèi)；再接著，在所述半導(dǎo)體襯底上301形成柵極結(jié)構(gòu)307，所述柵極結(jié)構(gòu)307覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)305和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)315，所述柵極結(jié)構(gòu)317進(jìn)一步包括位于所述半導(dǎo)體襯底301上表面的柵介質(zhì)層317a、位于所述柵介質(zhì)層317a上的柵極317b以及位于柵介質(zhì)層317a和柵極317b兩側(cè)半導(dǎo)體襯底301上表面的側(cè)墻317c ;再接著，在所述漂移區(qū)307內(nèi)形成P型的漏極區(qū)域313，在所述重?fù)诫s區(qū)305內(nèi)形成N型的隔離件309，并在所述隔離件309兩側(cè)的重?fù)诫s區(qū)305內(nèi)形成P型的源極區(qū)域311。具體地，所述半導(dǎo)體襯底301可以為體硅襯底、鍺硅襯底或絕緣體上硅襯底。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底301為體硅襯底。所述N型的阱區(qū)303、重?fù)诫s區(qū)305和隔離件309可通過對(duì)半導(dǎo)體襯底301進(jìn)行導(dǎo)電類型為N型的離子摻雜形成；所述P型的漂移區(qū)307、源極區(qū)域311和漏極區(qū)域313可通過對(duì)半導(dǎo)體襯底301進(jìn)行導(dǎo)電類型為P型的離子摻雜形成。所述導(dǎo)電類型為P型的離子可包括硼離子、二氟化硼離子等。所述導(dǎo)電類型為N型的離子可包括磷離子、砷離子等。所述離子摻雜工藝已為本領(lǐng)域人員所熟知，在此不再贅述。參考圖15，為形成有多個(gè)圖14中LDMOS晶體管的半導(dǎo)體襯底的俯視圖，圖15為圖14沿DD方向的剖視圖，圖15沿EE方向的剖視圖如圖16所示。參考圖17至圖19，在圖15中所述半導(dǎo)體襯底301和柵極結(jié)構(gòu)317上形成介質(zhì)層321，并在所述介質(zhì)層321中形成與隔離件309連接的金屬插塞325和與源極區(qū)域311連接的金屬插塞323。圖18和圖19分別為圖17沿DD方向和EE方向的剖視圖。需要說明的是，在形成與隔離件309連接的金屬插塞325和與源極區(qū)域311連接的金屬插塞323的同時(shí)，還可形成與柵極結(jié)構(gòu)317以及漏極區(qū)域313連接的金屬插塞(圖未示)，以向柵極結(jié)構(gòu)317以及漏極區(qū)域313施加電壓。在其他實(shí)施例中，與柵極結(jié)構(gòu)317以及漏極區(qū)域313連接的金屬插塞還可在金屬插塞323形成之前或者之后形成，其不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在其他實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底301和柵極結(jié)構(gòu)317上形成介質(zhì)層321之前，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底301上表面和柵極317b頂部形成功能層(圖未示)，以降低后續(xù)形成的金屬插塞323與源極區(qū)域311、金屬插塞325與隔離件309之間的接觸電阻，進(jìn)一步降低所形成LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻。所述功能層的材料以及形成方法請(qǐng)參考實(shí)施例一中功能層219的材料以及形成方法，在此不再贅述。本實(shí)施例中，所述介質(zhì)層321的材料可為低k材料或者超低k材料，所述金屬插塞323和325的材料為銅或者鶴,所述金屬插塞323與金屬插塞325的位置不重合。所述介質(zhì)層321以及金屬插塞323和325的形成方法與實(shí)施例一中介質(zhì)層221和金屬插塞223的方法類似，在此不再贅述。所述金屬插塞323用于向源極區(qū)域311施加電壓，所述金屬插塞325用以向隔離件309施加電壓。如圖17至19所示,本實(shí)施例所形成的P型LDMOS晶體管包括:半導(dǎo)體襯底301;位于半導(dǎo)體襯底301內(nèi)的N型的阱區(qū)303 ；位于所述阱區(qū)內(nèi)的N型的重?fù)诫s區(qū)305 ；位于所述重?fù)诫s區(qū)305兩側(cè)阱區(qū)303內(nèi)的P型的漂移區(qū)307 ；位于所述重?fù)诫s區(qū)305內(nèi)的N型的隔離件309 ；位于所述隔離件309兩側(cè)重?fù)诫s區(qū)305內(nèi)的P型的源極區(qū)域311 ；位于所述漂移區(qū)307內(nèi)的P型的漏極區(qū)域313 ；位于所述源極區(qū)域311和漏極區(qū)域313之間漂移區(qū)307內(nèi)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)315，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)315與漏極區(qū)域313相鄰；位于所述半導(dǎo)體襯底301上的柵極結(jié)構(gòu)317，所述柵極結(jié)構(gòu)317覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)305和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)315 ；位于半導(dǎo)體襯底301上連接隔離件309兩側(cè)源極區(qū)域311的金屬插塞323。其中，所述柵極結(jié)構(gòu)317進(jìn)一步包括位于半導(dǎo)體襯底301上表面的柵介質(zhì)層317a、位于所述柵介質(zhì)層317a上的柵極317b以及位于柵介質(zhì)層317a和柵極317b兩側(cè)半導(dǎo)體襯底301上表面的側(cè)墻317c。所述半導(dǎo)體襯底301上表面以及柵極317b頂部還可形成有功能層(圖未示)，所述功能層的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳，用以減小金屬插塞323與源極區(qū)域311之間的接觸電阻，進(jìn)而減小LDMOS晶體管的導(dǎo)通電阻。還需要說明的是，所述柵極結(jié)構(gòu)317、漏極區(qū)域313上還形成有金屬插塞(圖未示)，用以向柵極結(jié)構(gòu)317、漏極區(qū)域313施加電壓。位于柵極結(jié)構(gòu)317、漏極區(qū)域313上的金屬插塞可與金屬插塞323同時(shí)形成，也可以分別形成，其不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。在其他實(shí)施例中，還可以將上述阱區(qū)303、重?fù)诫s區(qū)305和隔離件309的導(dǎo)電類型由N型改為P型，將漂移區(qū)307、源極區(qū)域311和漏極區(qū)域313的導(dǎo)電類型由P型改為N型，以形成N型LDMOS晶體管。與實(shí)施例一圖13中共用一個(gè)金屬插塞223的兩行LDMOS晶體管相比，本實(shí)施例圖17中共用一個(gè)金屬插塞323兩行LDMOS晶體管源極區(qū)域311之間的隔離件309為沿柵極結(jié)構(gòu)317延伸方向間隔排列的若干個(gè)長方形區(qū)域，每個(gè)隔離件309上均形成有金屬插塞325，進(jìn)而與外部電源連接。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，并在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)； 在所述阱區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，并在所述重?fù)诫s區(qū)兩側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)； 在所述漂移區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域； 在所述重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的隔離件，并在所述隔離件兩側(cè)的重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域； 在半導(dǎo)體襯底上形成與源極區(qū)域連接的金屬插塞。
2.如權(quán)利要求1所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，在半導(dǎo)體襯底上形成與源極區(qū)域連接的金屬插塞包括:在半導(dǎo)體襯底上形成連接隔離件兩側(cè)源極區(qū)域的金屬插塞。
3.如權(quán)利要求2所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，在所述漂移區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域之前，還包括:在所述漂移區(qū)內(nèi)形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)位于所述漏極區(qū)域靠近重?fù)诫s區(qū)一側(cè)的漂移區(qū)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，在形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之后，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求4所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于半導(dǎo)體襯底上的柵 介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上柵極以及位于柵介質(zhì)層和柵極兩側(cè)半導(dǎo)體襯底上表面的側(cè)墻；在半導(dǎo)體襯底上形成連接隔離件兩側(cè)源極區(qū)域的金屬插塞之前，還包括:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底上表面以及柵極頂部的功能層。
6.如權(quán)利要求5所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述功能層的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳。
7.如權(quán)利要求1所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述金屬插塞的材料為銅或者鶴。
8.如權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的LDMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型為N型或者P型，所述第二導(dǎo)電類型與第一導(dǎo)電類型不同。
9.一種LDMOS晶體管，其特征在于，包括: 半導(dǎo)體襯底； 位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)； 位于所述阱區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)； 位于所述重?fù)诫s區(qū)兩側(cè)阱區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)； 位于所述重?fù)诫s區(qū)內(nèi)的第一導(dǎo)電類型的隔離件； 位于所述隔離件兩側(cè)重?fù)诫s區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域； 位于所述漂移區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域； 位于所述源極區(qū)域和漏極區(qū)域之間漂移區(qū)內(nèi)的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)與漏極區(qū)域相鄰； 位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)覆蓋部分重?fù)诫s區(qū)和部分淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)；位于半導(dǎo)體襯底上連接所述源極區(qū)域的金屬插塞。
10.如權(quán)利要求9所述的LDMOS晶體管，其特征在于，所述金屬插塞至少連接隔離件兩側(cè)的源極區(qū)域。
11.如權(quán)利要求10所述的LDMOS晶體管，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于半導(dǎo)體襯底上的柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上柵極以及位于柵介質(zhì)層和柵極兩側(cè)半導(dǎo)體襯底上表面的側(cè)墻，所述LDMOS晶體管還包括:覆蓋所述半導(dǎo)體襯底上表面和柵極頂部的功能層。
12.如權(quán)利要求11所述的LDMOS晶體管，其特征在于，所述功能層的材料為硅化鈷、硅化鈦或者硅化鎳。
13.如權(quán)利要求10所述的LDMOS晶體管，其特征在于，所述金屬插塞的材料為銅或者鎢。
14.如權(quán)利要求9至13任一項(xiàng)所述的LDMOS晶體管，其特征在于，所述第一導(dǎo)電類型為N型或者P型，所述第二導(dǎo) 電類型與第一導(dǎo)電類型不同。
全文摘要
一種LDMOS晶體管及其形成方法，所述LDMOS晶體管的形成方法包括提供半導(dǎo)體襯底，并在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的阱區(qū)；在所述阱區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的重?fù)诫s區(qū)，并在所述重?fù)诫s區(qū)兩側(cè)的阱區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漂移區(qū)；在所述漂移區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的漏極區(qū)域；在所述重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第一導(dǎo)電類型的隔離件，并在所述隔離件兩側(cè)的重?fù)诫s區(qū)內(nèi)形成第二導(dǎo)電類型的源極區(qū)域；在半導(dǎo)體襯底上形成與源極區(qū)域連接的金屬插塞。本發(fā)明所形成的LDMOS晶體管安全工作范圍較大，相同面積下導(dǎo)通電阻小、內(nèi)耗小。
文檔編號(hào)H01L29/78GK103077895SQ201210557308
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月19日
發(fā)明者劉正超 申請(qǐng)人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司