技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件設(shè)計領(lǐng)域，具體涉及一種LDMOS場效應(yīng)管及其制備方法。

背景技術(shù)

LDMOS場效應(yīng)管，即橫向擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體器件。隨著對擊穿電壓要求的提高，對LDMOS場效應(yīng)管中場板要求也高。

現(xiàn)有的LDMOS場效應(yīng)管，在制備過程中，由于結(jié)構(gòu)限制，場氧化層與淺氧化層的交界位置氧含量較低，導(dǎo)致生長速度慢，場氧化層和淺氧化層交界的位置出現(xiàn)一薄弱的擊穿點(diǎn)，該擊穿點(diǎn)將在一定程度上降低LDMOS器件的擊穿電壓，即降低了LDMOS器件的耐壓水平。

目前，對該擊穿點(diǎn)的優(yōu)化通常是將場氧化層與淺氧化層共同形成的場板面積增大，提升場效應(yīng)管的整體耐壓水平，此舉直接影響是場效應(yīng)管的面積對應(yīng)增加。這種改進(jìn)，毫無疑問會增加材料，從而增加制造成本，且擊穿點(diǎn)依然存在于場氧化層與淺氧化層之間的交界位置附近，并未從根本上優(yōu)化該擊穿點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種LDMOS場效應(yīng)管及其制備方法，旨在通過優(yōu)化場氧化層和淺溝槽氧化層交界附近位置薄弱擊穿點(diǎn)，無需增加場板面積即可有效提升LDMOS場效應(yīng)管的耐壓水平。

本發(fā)明提供一種LDMOS場效應(yīng)管的制備方法，方法步驟包括：

1、提供半導(dǎo)體襯底，對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕以得到若干個溝槽區(qū)。襯底的材質(zhì)為硅、碳、鍺、鎵和砷中的一種或多種。單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)。

2、在溝槽區(qū)內(nèi)形成介質(zhì)層，使介質(zhì)層覆蓋于溝槽區(qū)的底面與側(cè)壁。

3、對溝槽區(qū)內(nèi)的介質(zhì)層進(jìn)行離子注入。注入成分包括碳離子與氫離子。具體細(xì)分為：

（1）控制半導(dǎo)體襯底進(jìn)行轉(zhuǎn)動，在半導(dǎo)體襯底轉(zhuǎn)動的過程中，對轉(zhuǎn)動的介質(zhì)層進(jìn)行離子注入；

（2）沿預(yù)設(shè)方向逐漸改變對介質(zhì)層的離子注入位置；

（3）位置改變的同時，逐漸改變注入能量，以在介質(zhì)層內(nèi)的預(yù)設(shè)深度形成傾斜的、向下厚度遞增的離子改性層。介質(zhì)層的傾斜角度為77°—83°。此步驟又具體包括：

1）將離子注入設(shè)備的離子注入端對準(zhǔn)溝槽區(qū)的底部，以一初始離子注入劑量、初始離子注入能量對介質(zhì)層的底部進(jìn)行離子注入；

2）控制半導(dǎo)體襯底進(jìn)行轉(zhuǎn)動；

3）控制離子注入端朝著溝槽區(qū)的頂部逐漸移動，并在逐漸移動的過程中減少離子注入劑量以及離子注入能量；

4）或者，將離子注入設(shè)備的離子注入端對準(zhǔn)溝槽區(qū)的頂部，以一初始離子注入劑量、初始離子注入能量對介質(zhì)層的頂部進(jìn)行離子注入；

5）控制離子注入端朝著溝槽區(qū)的底部逐漸移動，并在逐漸移動的過程中增加離子注入劑量以及離子注入能量。

4、對離子改性層刻蝕，隨著深度增加，該離子改性層的厚度遞增，且頂部齊平于半導(dǎo)體襯底的表面。離子改性層的傾斜角度為77°—83°。由于離子注入，改變了介質(zhì)層內(nèi)某一深度區(qū)域的屬性，如硬度的提升。在對介質(zhì)層刻蝕時，刻蝕至離子改性層后，無法進(jìn)一步深入，刻蝕被截止，從而精準(zhǔn)控制介質(zhì)層的刻蝕深度。

5、采用熱氧化工藝，按照第一熱氧化條件，在溝槽區(qū)內(nèi)的離子改性層之上形成淺氧化層，使淺氧化層的頂面低于介質(zhì)層的頂面。此步驟又具體包括：

1）采用熱氧化工藝，按照第一熱氧化條件，在溝槽區(qū)內(nèi)的介質(zhì)層之內(nèi)形成淺氧化層；

2）對淺氧化層的頂部進(jìn)行刻蝕，使淺氧化層的頂面呈水平，且低于周圍介質(zhì)層的頂面。

6、采用熱氧化工藝，按照第二熱氧化條件，在半導(dǎo)體襯底與淺氧化層之上沉積場氧化層，使場氧化層于溝槽區(qū)內(nèi)的底面低于介質(zhì)層的頂面，形成LDMOS場效應(yīng)管的場板。此步驟又具體包括：

1）采用熱氧化工藝，按照第二熱氧化條件，在半導(dǎo)體襯底與淺氧化層之上沉積場氧化層；

2）控制場氧化層于半導(dǎo)體襯底之上的厚度等于淺氧化層與半導(dǎo)體襯底表面的高度差。

7、其中，第一熱氧化條件與第二熱氧化條件均包括溫度條件、氧含量條件與氧流速條件。具體要求是：第一溫度小于第二溫度，第一氧含量高于第二氧含量，第一氧流速高于第二氧流速。

有益效果

實(shí)現(xiàn)對LDMOS縱向耗盡的調(diào)節(jié)，進(jìn)而提升LDMOS場效應(yīng)管的BV水平。淺氧化層與場氧化層交界的附近位置并非尖角，能夠有效的優(yōu)化淺氧化層與場氧化層之間的薄弱擊穿點(diǎn)，不再需要將場板加大，也就不需要被動的增加芯片面積，提升了LDMOS場效應(yīng)管的耐壓水平。

實(shí)驗結(jié)果分析

在本發(fā)明中，通過降低介質(zhì)層的傾斜角度，在其它參數(shù)不變的情況下，LDMOS場效應(yīng)管的BV值具有一定的提升，當(dāng)然，介質(zhì)層的傾斜角度并非越小越好，通常限制于75°以上；而在介質(zhì)層的傾斜角度相同、第一氧流速與第二氧流速更大的情況下，LDMOS場效應(yīng)管的BV值更大；而在同時降低介質(zhì)層的傾斜角度，增加第一溫度、第一氧流速以及增加第二溫度、第二氧流速時，LDMOS場效應(yīng)管的BV值提升較為明顯，如第五實(shí)施例，其BV值達(dá)到峰值；相反的，對比例中由于場氧化層與介質(zhì)層無接觸，即使在制備參數(shù)不變的情況下，其BV值也略有下降。

綜上，在本發(fā)明所示的LDMOS場效應(yīng)管的制備過程中，通過降低介質(zhì)層的傾斜角度，以及提升淺氧化層、場氧化層制備過程中的溫度與氧流速，能夠有效提升LDMOS場效應(yīng)管的器件耐壓。