本發(fā)明屬于半導體，涉及一種雙柵ldmos器件及其制備方法。

背景技術：

1、后摩爾時代，集成電路的發(fā)展趨勢由微型化向功能化轉變，功率集成電路在電源控制、汽車電子、消費和通信電子等眾多領域都得到了廣泛應用。bcd(bipolar-cmos-dmos)技術是目前最關鍵的單芯片功率集成電路技術，是一種將bipolar(雙極型)、cmos(互補金屬氧化物半導體)和dmos(雙擴散金屬氧化物半導體)結構融合于一體的制造工藝。與傳統(tǒng)的雙極功率工藝相比，bcd技術具有顯著的優(yōu)勢，其最基本的優(yōu)勢在于設計者能夠在高精度模擬的雙極、高度集成的cmos以及作為功率級的dmos之間進行靈活選擇。由于dmos的工藝與cmos工藝相兼容，并具有高效率(低損耗)、高強度(無二次擊穿)、高耐壓等特性，因此dmos結構特別適用于功率集成電路。

2、在bcd技術中采用的dmos結構中，橫向擴散金屬氧化物半導體(lateral?double-diffused?metal?oxide?semiconductor,ldmos)被廣泛應用于功率集成電路。ldmos利用橫向雙擴散技術，在同一窗口同時摻雜b(硼)和p(磷)兩種離子，利用不同離子的擴散速度不同，形成溝道結構。橫向雙擴散技術能夠精確控制器件溝道尺寸，使得ldmos具有較大的輸入阻抗，在驅動應用中功耗較低且易于與前級耦合。此外，ldmos具有負溫特性，漏電流在高溫時可自動均流，因此不易形成局部熱點，具有較高的可靠性。由于ldmos器件的源極、漏極、柵極均在芯片表面，因此可以與cmos、bipolar進行集成，非常適合用作功率輸出器件。隨著電機驅動、電源管理以及汽車電子等中低壓消費電子應用的發(fā)展，集成了ldmos器件的高密度小尺寸bcd工藝技術逐漸成為主流平臺技術，而ldmos也成為bcd技術中器件設計的重點和難點，因此研究如何開發(fā)穩(wěn)定的ldmos工藝具有重要的經(jīng)濟效益。

3、如何平衡ldmos的關態(tài)擊穿電壓和開態(tài)導通電阻是ldmos器件研發(fā)的難點。傳統(tǒng)的ldmos結構依靠較低摻雜的漂移區(qū)承擔電壓，較低的摻雜濃度意味著載流子數(shù)目的減小，根據(jù)公式σ＝nqμn+pqμp，ρ＝1/σ可知電阻率會因低摻雜上升，令導通電阻變大，電流減??；若想降低導通電阻，則需提高漂移區(qū)摻雜濃度，而這又會導致關態(tài)承壓時電場峰值的上升，降低關態(tài)擊穿電壓。因此，傳統(tǒng)ldmos的開態(tài)導通電阻和關態(tài)擊穿電壓之間存在著不可調和的矛盾，在器件研發(fā)時要對二者做出取舍，這種矛盾只能通過新型ldmos器件結構的研發(fā)來解決。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的第一個目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種雙柵ldmos器件。

2、一種雙柵ldmos器件，包括襯底，位于襯底上的埋柵層，位于埋柵層上方的p型體區(qū)和n型漂移區(qū)，位于p型體區(qū)內且與埋柵層同一側的體電極和源極，位于n型漂移區(qū)頂部的淺槽隔離，位于n型漂移區(qū)內部的漏極，位于p型體區(qū)和n型漂移區(qū)上方的柵氧化層，位于柵氧化層上方的第二柵極；所述埋柵層由下至上依次包括第一氧化層、第一柵極和第二氧化層；所述第二柵極兩端設有側墻。

3、作為優(yōu)選，所述第一氧化層與第二氧化層的厚度之和占埋柵層總厚度的20％～90％。

4、作為優(yōu)選，所述第二柵極與側墻之間設有隔離氧化層。

5、作為優(yōu)選，所述襯底的材質為硅，所述側墻的材質為氮化硅。

6、作為優(yōu)選，所述埋柵層的位置可在p型體區(qū)和n型漂移區(qū)內上下調節(jié)。

7、本發(fā)明的第二個目的是提供一種上述雙柵ldmos器件的制備方法，包括以下步驟：

8、對襯底進行摻雜，然后在襯底表面形成第一氧化層、第一柵極和第二氧化層，完成埋柵層的制備；

9、在埋柵層上生長外延層，摻雜后形成n型漂移區(qū)和p型體區(qū)；

10、在n型漂移區(qū)頂部刻蝕出淺槽隔離；

11、在外延層表面生長柵氧化層，然后在柵氧化層表面形成第二柵極；

12、在第二柵極兩側形成隔離氧化層和側墻，離子注入形成體電極/源極和漏極。

13、與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

14、本發(fā)明提供了一種具有埋柵層的雙柵結構ldmos，用以解決ldmos開態(tài)導通電阻降低和關態(tài)擊穿電壓提高不能同時實現(xiàn)的矛盾。在ldmos的設計中，耗盡區(qū)是一個關鍵的概念，它指的是由于摻雜濃度差異而在半導體材料中形成的電荷耗盡區(qū)域。耗盡區(qū)的存在對于控制器件的電氣特性至關重要。在本發(fā)明中，將第一柵極、第二柵極均設置在整體器件結構內部可以使得耗盡區(qū)在n型漂移區(qū)延展更多，降低源極和漏極之間的電場強度，進而提高關態(tài)耐壓能力；此外，這種柵極設置在器件內部的結構設計還使得該結構可在開態(tài)時于埋柵層處產生溝道，進而增加電流路徑，使得在相同的電壓下導通電流增大，即導通電阻下降，實現(xiàn)了在提高關態(tài)擊穿電壓的同時降低了開態(tài)導通電阻；且本發(fā)明結構較為簡單，易于制備，具有可操作性。

15、本發(fā)明中埋柵層位置可上下調節(jié)，當埋柵層位置位于中部偏下時，可以同時提升擊穿電壓并降低導通電阻；若埋柵層位置靠上則只能降低導通電阻，擊穿電壓會降低，靠下則擊穿電壓上升，導通電阻優(yōu)化較小，可以根據(jù)實際需求進行調節(jié)。

技術特征：

1.一種雙柵ldmos器件，其特征在于，包括襯底(1)，位于襯底(1)上的埋柵層(2)，位于埋柵層(2)上方的體區(qū)和漂移區(qū)；所述埋柵層(2)由下至上依次包括第一氧化層(2-1)、第一柵極(2-2)和第二氧化層(2-3)；

2.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述第一氧化層(2-1)與第二氧化層(2-3)的厚度之和占埋柵層(2)總厚度的20％～90％。

3.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述第二柵極(7)與側墻(9)之間設有隔離氧化層(8)。

4.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述襯底(1)的材質為硅。

5.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述側墻(9)的材質為氮化硅。

6.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述埋柵層(2)的位置可在雙柵ldmos器件內上下調節(jié)。

7.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述體區(qū)為p型體區(qū)(3)。

8.根據(jù)權利要求1所述的雙柵ldmos器件，其特征在于，所述漂移區(qū)為n型漂移區(qū)(4)。

9.一種權利要求1-8任一項所述雙柵ldmos器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術總結
本發(fā)明公開一種雙柵LDMOS器件及其制備方法，所述雙柵LDMOS器件包括襯底、埋柵層、體區(qū)和漂移區(qū)，位于體區(qū)內且與埋柵層同一側的體電極和源極，位于漂移區(qū)頂部的淺槽隔離，位于漂移區(qū)內部的漏極，位于體區(qū)和漂移區(qū)上方的柵氧化層，位于柵氧化層上方的第二柵極；所述埋柵層由下至上依次包括第一氧化層、第一柵極和第二氧化層；所述第二柵極兩端設有側墻。本發(fā)明結構埋柵層的設置可以使得耗盡區(qū)在N型漂移區(qū)延展更多，降低源極和漏極之間的電場強度，進而提高關態(tài)耐壓能力；此外，本發(fā)明結構可在開態(tài)時于埋柵層處產生溝道，進而增加電流路徑，使得在相同的電壓下導通電流增大，實現(xiàn)了在提高關態(tài)擊穿電壓的同時降低了開態(tài)導通電阻。

技術研發(fā)人員：姚一洋,綦殿禹,許凱,吳永玉,高大為
受保護的技術使用者：浙江大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/30