基于BCD工艺的高压LDMOS器件及制造工艺

摘要

本发明公开了一种基于BCD工艺的高压LDMOS器件及制造工艺，高压LDMOS器件包括衬底，衬底为N型衬底，N型衬底上为P型埋层，P型埋层上为N型薄外延层，N阱位于N型薄外延层的一侧，N阱靠近多晶硅的一侧为被场氧化层覆盖的P型轻掺杂顶层，另一侧为N型注入层，N型注入层向上延伸至漏极，P阱位于N型薄外延层的另一侧，P阱的中上部为p型场区，p型场区上有短接N型注入层和短接P型注入层，短接N型注入层和短接P型注入层的连接处向上延伸至源极，N阱和P阱的连接处有栅极氧化层，栅极氧化层上为多晶硅，多晶硅外接栅极。本发明所述LDMOS器件的耐压区长度较小，能在保证击穿电压不变的条件下大幅度减少器件的导通电阻。

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压LDMOS器件及制造工艺，尤其涉及一种基于BCD工 艺的高压LDMOS器件及制造工艺。

背景技术

BCD是一种单片集成工艺技术，这种技术能够在同一芯片上制作双极管 bipolar、CMOS和DMOS器件，称为BCD工艺。LDMOS即横向扩散金属氧化 物半导体，高压LDMOS器件是在高压功率集成电路中常采用的器件，用于满 足耐高压、实现功率控制等方面的要求，常用于射频功率电路。

现有基于BCD工艺的高压LDMOS器件的衬底材料选择的是p型衬底，在 P型衬底上生长N型外延层，并采用singleresurf技术来提高耐压，这种结构的 LDMOS器件性能不高，在满足电压的前提下导通电阻较大。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高性能的基于BCD工艺 的高压LDMOS器件及制造工艺。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种基于BCD工艺的高压LDMOS器件，包括衬底，所述衬底为N型衬底， N型衬底上为P型埋层，P型埋层上为N型薄外延层，N阱位于N型薄外延层 的一侧，N阱靠近多晶硅的一侧为被场氧化层覆盖的P型轻掺杂顶层，另一侧 为N型注入层，N型注入层向上延伸至漏极，P阱位于N型薄外延层的另一侧， P阱的中上部为p型场区，p型场区上有短接N型注入层和短接P型注入层，短 接N型注入层和短接P型注入层的连接处向上延伸至源极，N阱和P阱的连接 处有栅极氧化层，栅极氧化层上为多晶硅，多晶硅外接栅极。

一种基于BCD工艺的高压LDMOS器件采用的制造工艺，包括以下步骤：

（1）选择掺杂为磷的N型衬底，厚度为0～1000um；

（2）进行硼注入以形成P型埋层，能量为0～1000kev，剂量为1e11～ 1e15/cm²；

（3）在P型埋层上进行外延生长得到N型薄外延层，厚度为0～30um；

（4）分别进行磷注入和硼注入，磷注入能量300kev、剂量4e12/cm²，硼注 入能量100kev、剂量1e13/cm²，然后在1100度温度下进行氮气退火形成N阱和 P阱，阱的深度能够和埋层穿通；

（5）进行硼注入，能量为100Kev，剂量为1e12/cm²，然后在1000度温度 下进行氮气退火形成P型轻掺杂顶层；

（6）采用两步离子注入形成p型场区，第一离子注入能量为1～200kev，剂 量为1e11～1e15/cm²，第二步离子注入为硼注入，能量为1～300kev，剂量为 1e11～1e15/cm²；

（7）栅极氧化层生长；

（8）多晶硅淀积，采用LPCVD（LowPressureChemicalVaporDeposition， 低压力化学气相沉积）的方式，方块电阻范围为1～100ohm/square；

（9）分别进行N型注入和P型注入，以形成源极、漏极的欧姆接触；

（10）淀积氧化层，作为层间介质；

（11）做源极/漏极的铝电极；

（12）钝化层淀积，膜层结构是PETEOS和PESIN，其中，PETEOS是指 采用PECVD（PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学 气相沉积）的方式，以TEOS为原材料，来生长出来的硅氧化层薄膜，PESIN 是指采用PECVD的方式来生长出来的氮化硅薄膜。

本发明的有益效果在于：

本发明所述LDMOS器件采用N型浓掺杂衬底上再生长轻掺杂的N型外延 层，并采用OVLD技术提高耐压，与传统的LDMOS器件相比，在同等耐压的 前提下，本发明所述LDMOS器件的耐压区长度较小,能在保证击穿电压不变的 条件下大幅度减少器件的导通电阻。

附图说明

图1是传统高压LDMOS器件的结构示意图；

图2是本发明所述高压LDMOS器件的结构示意图；

图3是本发明所述高压LDMOS器件加工过程中在形成N阱和P阱后的结 构示意图；

图4是本发明所述高压LDMOS器件加工过程中在形成栅极氧化层和多晶 硅后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图2所示，本发明所述基于BCD工艺的高压LDMOS器件，包括衬底， 所述衬底为N型衬底N-substrate，N型衬底N-substrate上为P型埋层P-bury， P型埋层P-bury上为N型薄外延层，N阱N-well位于N型薄外延层的一侧，N 阱N-well靠近多晶硅poly的一侧为被场氧化层oxide覆盖的P型轻掺杂顶层 P-top，另一侧为N型注入层n+，N型注入层n+向上延伸至漏极drain，P阱P-well 位于N型薄外延层的另一侧，P阱P-well的中上部为p型场区P-field，p型场区 P-field上有短接N型注入层n+和短接P型注入层p+，短接N型注入层n+和短 接P型注入层p+的连接处向上延伸至源极source，N阱N-well和P阱P-well的 连接处有栅极氧化层gateoxide，栅极氧化层gateoxide上为多晶硅poly，多晶 硅poly外接栅极gate。图2中还示出了硅的局部氧化层locos。

本发明所述基于BCD工艺的高压LDMOS器件采用的制造工艺，包括以下 步骤：

（1）选择掺杂为磷的N型衬底N-substrate，厚度为0～1000um；

（2）进行硼注入以形成P型埋层P-bury，能量为0～1000kev，剂量为1e11～ 1e15/cm²；

（3）在P型埋层P-bury上进行外延生长得到N型薄外延层，厚度为0～ 30um；

（4）分别进行磷注入和硼注入，磷注入能量300kev、剂量4e12/cm²，硼注 入能量100kev、剂量1e13/cm²，然后在1100度温度下进行氮气退火形成N阱 N-well和P阱P-well，阱的深度能够和埋层穿通；形成N阱N-well和P阱P-well 后的高压LDMOS器件如图3所示；

（5）进行硼注入，能量为100Kev，剂量为1e12/cm²，然后在1000度温度 下进行氮气退火形成P型轻掺杂顶层P-top；

（6）采用两步离子注入形成p型场区P-field，第一离子注入能量为 1～200kev，剂量为1e11～1e15/cm²，第二步离子注入为硼注入，能量为1～300kev， 剂量为1e11～1e15/cm²；

（7）栅极氧化层gateoxide的生长；

（8）多晶硅poly淀积，采用LPCVD的方式，方块电阻范围为 1～100ohm/square；形成栅极氧化层gateoxide和多晶硅poly后的高压LDMOS 器件如图4所示；

（9）分别进行N型注入和P型注入，以形成源极、漏极的欧姆接触；

（10）淀积氧化层locos，作为层间介质；

（11）做源极/漏极的铝电极；

（12）钝化层淀积，膜层结构是PETEOS和PESIN；最后得到的高压LDMOS 器件如图2所示。

如图1所示，传统高压LDMOS器件的衬底材料为p型衬底P-substrate，在 p型衬底P-substrate上做p型埋层p-bury，并在p型衬底P-substrate上生长N型 外延层N-epi，这种结构的LDMOS器件性能不高，在满足电压的前提下导通电 阻较大。