專利名稱：橫向擴散mos器件及其制備方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路領域，特別涉及一種橫向擴散MOS器件，以及這種橫 向擴散MOS器件的制備方法。
背景技術：
靜電對于電子產品的傷害一直是不易解決的問題，當今使用最多的ESD保護結構 多使用GGNMOS結構(Ground Gate匪OS)。但其主要應用于低壓電路的靜電保護。目前應 用于高壓電路的靜電保護結構比較流行的是橫向擴散M0S(Lateral Diffusion MOS)。如圖1所示，采用橫向擴散的NMOS解決高壓電路的靜電保護問題。該橫向擴散 NMOS結構在P型襯底上有N型深講，LDMOS就形成在該N型深阱中，包括一個多晶硅柵、一 個P阱，一個N型深講，多個N+擴散區，P+擴散區組成；其中所有的擴散區和P型注入區，P 阱均位于同一 N型深阱中；一個位于N型深阱中的N+擴散區和P型注入區組成漏極，在漏 極的N型擴散區和柵極多晶硅之間有一場氧化區隔離。柵極的多晶硅一部分跨在此場氧化 區上方，另一部分跨在N型深阱和P阱上方。多晶硅與P阱交匯區即為溝道區。在P阱中 的N型擴散區形成源極，其一側緊貼柵極多晶硅，另一側為場氧化區。在P阱中的P型擴散 區將P阱電位連出，與柵極多晶硅和源極N型擴散區一起均連接到地端。而漏極的N型擴 散區連接到輸出入焊墊端。在現有技術中，如圖8所示，制備橫向擴散NMOS器件一般包括以下步驟1. N型深 阱形成；2，高壓N阱形成；3，高壓P阱形成；4，場氧化區形成；5，低壓N阱的形成；6，低壓P 阱形成；7，多晶硅下薄氧化層形成；8，多晶硅柵形成；9，源漏N型擴散區形成；10，源漏P型 擴散區形成；11，接觸孔形成；12，連線金屬形成。對著類橫向擴散NMOS結構在ESD發生下的工作原理進行以下分析，如圖3所示， 在ESD正電荷從輸出入焊墊進入此結構后，導致此結構中的寄生三極管導通。一個是由漏 極N型深阱、源極的N+擴散區以及其溝道下的P阱組成的橫向三極管，另一個是由漏極N 型深阱、源極的N+擴散區以及其源區下的P阱組成的縱向三極管。在ESD來臨時，這兩個 寄生的三極管均會開啟瀉流。在漏極的N+擴散區和靠近柵極一側的場氧化區的交匯處容 易產生大的電場，對于圖1結構，漏區N型雜質的濃度在表面比硅深層處的濃度高，這樣造 成橫向三極管的通路電阻比縱向三極管的通路電阻小，ESD電流更多的從橫向三極管導通 路徑上經過，大的電流也會通過此交匯點，產生大量的熱，當溫度過高時，導致此處場氧化 區的物理損傷。橫向擴散PMOS的結構與上述圖1中的橫向擴散NMOS的結構相對應，其工作原理 與圖3中橫向擴散NMOS器件的工作原理想對應，其中的橫向寄生三極管的通路電阻比縱向 三極管的通路電阻小，因此ESD電流更多的從橫向三極管的導通路徑上經過，大的電流也 會通過此處的交匯點，造成物理損傷。現有技術中的橫向擴散MOS器件中電流大多從橫向寄生三極管導通路徑上經過， 造成器件漏區與場氧化區交匯點容易損傷，因此降低了 MOS器件的瀉流能力。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種橫向擴散MOS器件，能夠提高橫向擴散 MOS器件的瀉流能力，為此，本發明還提供一種橫向擴散MOS器件的制備方法。為解決上述技術問題，本發明一種橫向擴散MOS器件的技術方案是，在深阱中的 漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方還包括雜質類型與深阱雜質類型相反的 注入區。作為本發明的進一步改進是，當橫向擴散MOS器件為N型MOS器件，所述的深阱為 N型深阱，漏極的擴散區為N+擴散區，柵極的阱區為P阱，在N型深阱的漏極的N+擴散區和 柵極的P阱之間的場氧化區下方還包括P型注入區。本發明一種橫向擴散MOS器件的制備方法的技術方案是，還包括一個在深阱中的 漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的注入區的步
馬聚ο作為本發明的進一步改進是，當橫向擴散MOS器件為N型MOS器件，還包括一個在 N型深阱中的漏極的N+擴散區與柵極的P阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相 反的P型注入區的步驟。本發明橫向擴散MOS器件的制備方法通過在在深阱中的漏極的擴散區與柵極的 阱區之間的場氧化區下方注入與深阱雜質類型相反，從而在此處形成一個注入區，使得流 向漏端的電流較為均勻的分布在半導體體內和表面，從而有效的提高了橫向擴散MOS電路 中靜電保護(ESD)器件的穩定性。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細的說明
圖1為現有技術的橫向擴散NMOS結構和電流分布圖
圖2為本發明橫向擴散NMOS結構示意圖3為現有技術橫向擴散NMOS結構等效電路圖4為本發明橫向擴散NMOS結構的電流分布圖5為本發明橫向擴散NMOS結構的等效電路圖6為本發明橫向擴散NMOS結構的具體應用電路圖
圖7為本發明橫向擴散PMOS結構示意圖8為現有技術橫向擴散NMOS器件制備方法流程圖
圖9為本發明制備方法實施例一的流程圖10為本發明制備方法實施例二的流程圖11為本發明制備方法實施例三的流程圖。
具體實施例方式
如圖2所示，本發明實施例以橫向擴散NMOS器件為例，此結構在P型襯底上形成 一個N型深阱。包括一個多晶硅柵，一個P阱，多個N+擴散區，P+擴散區，還有一個P型注 入區，該P型注入區位于N型深阱中，并且其位置在漏極的N+擴散區和柵極的P阱之間的場氧化區下方。其中所有的擴散區(包括N+擴散區和P+擴散區)和P型注入區，P阱均位于同一 N型深阱中。一個位于N型深阱中的N+擴散區和P型注入區組成漏極，在漏極的N型擴散 區和柵極多晶硅之間有一場氧化區隔離，P型注入區位于此場氧化區下方。柵極的多晶硅 一部分跨在此場氧化區上方，另一部分跨在N型深阱和P阱上方。多晶硅與P阱交匯區即 為溝道區。在P阱中的N型擴散區形成源極，其一側緊貼柵極多晶硅，另一側為場氧化區。如圖5所示，在本發明的橫向擴散NMOS器件中也包括兩個寄生三極管，一個寄生 橫向NPN三極管，一個寄生縱向NPN三極管如圖5所示，在P阱中的P型擴散區將P阱電位連出，與柵極多晶硅和源極N型擴 散區一起均連接到地端。而漏極的N型擴散區連接到輸出入焊墊端。采用本發明的橫向擴散NMOS結構，在漏區的場氧化區下方注入P型雜質，使ESD 電流必須通過P型注入區下方流過，讓更多的電流通過縱向三極管來泄放。如圖4所示，本 發明的橫向擴散NMOS結構，其電流通過P型注入區下方流過。如圖7所示，本發明橫向擴散PMOS結構此結構在N型襯底上形成一個P型深阱。 包括一個多晶硅柵，一個N講，多個P+擴散區，N+擴散區，還有一個N型注入區，該N型注 入區位于P型深阱中，并且其位置在漏極的P+擴散區和柵極的N阱之間的場氧化區下方。其中所有的擴散區(包括N+擴散區和P+擴散區)和N型注入區，N阱均位于同一 P型深阱中。一個位于P型深阱中的P+擴散區和N型注入區組成漏極，在漏極的P型擴散 區和柵極多晶硅之間有一場氧化區隔離，N型注入區位于此場氧化區下方。柵極的多晶硅 一部分跨在此場氧化區上方，另一部分跨在P型深阱和N阱上方。多晶硅與N阱交匯區即 為溝道區。在N阱中的P型擴散區形成源極，其一側緊貼柵極多晶硅，另一側為場氧化區。本發明采用本發明的橫向擴散PMOS結構，在漏區的場氧化區下方注入N型雜質， 使ESD電流必須通過P型注入區下方流過，讓更多的電流通過縱向三極管來泄放。從而避 開漏區與場氧化區的容易損傷的交匯點，來提高此NMOS的ESD瀉流能力。本發明中可以采用通常的方法制造橫向擴散MOS器件，但是在其中增加一個注入 的步驟，用以在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方進行注入，形成 與深阱雜質類型相反的注入區。注入的能量要確保濃度的峰值處于場氧化區下方，并且注 入的劑量需使場氧化區下方的N型深阱雜質反型。當橫向擴散MOS器件為N型MOS器件時，所增加的注入步驟為，在N型深阱中的漏 極的N+擴散區與柵極的P阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的P型注入 區的步驟。當橫向擴散MOS器件為P型MOS器件，所增加的注入步驟為，在P型深阱中的漏極 的P+擴散區與柵極的N阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的N型注入區 的步驟。并且，所述的在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成與 深阱雜質類型相反的注入區的步驟可以在以下步驟中形成，一集成到形成橫向擴散MOS 器件中與該注入區雜質類型相同的阱的步驟中；二 集成到與該注入區雜質類型相同的注 入步驟中 ’三在形成橫向擴散MOS器件過程中單獨進行在深阱中的漏極的擴散區與柵極 的阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的注入區的步驟。
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如圖9所示，在本發明橫向擴散NMOS制備方法第一實施例中，制備橫向擴散NMOS 器件一般包括以下步驟1. N型深阱形成；2，高壓N阱形成；3，高壓P阱形成，同時形成P型 注入擴散區；4，場氧化區形成；5，低壓N阱的形成；6，低壓P阱形成；7，多晶硅下薄氧化層 形成；8，多晶硅柵形成；9，源漏N型擴散區形成；10，源漏P型擴散區形成；11，接觸孔形成； 12，連線金屬形成。即，在高壓P阱形成的同時，在常規工藝中進行高壓P阱注入的同時，用 同一個工序形成P型注入擴散區。如圖10所示，在本發明橫向擴散NMOS制備方法第二實施例中，制備橫向擴散NMOS 器件一般包括以下步驟1. N型深阱形成；2，高壓N阱形成；3，高壓P阱形成；4，場氧化區形 成；4’，進行低劑量、高能的離子注入形成P型注入擴散區；5，低壓N阱的形成；6，低壓P阱 形成；7，多晶硅下薄氧化層形成；8，多晶硅柵形成；9，源漏N型擴散區形成；10，源漏P型擴 散區形成；11，接觸孔形成；12，連線金屬形成。即，在常規工藝形成場氧化區之后，增加一 個步驟，進行低劑量、高能的離子注入形成P型注入擴散區。如圖11所示，在本發明橫向擴散NMOS制備方法第三實施例中，制備橫向擴散NMOS 器件一般包括以下步驟1. N型深阱形成；2，高壓N阱形成；3，高壓P阱形成；4，場氧化區形 成；5，低壓N阱的形成；6，低壓P阱形成，同時形成P型注入擴散區；7，多晶硅下薄氧化層 形成；8，多晶硅柵形成；9，源漏N型擴散區形成；10，源漏P型擴散區形成；11，接觸孔形成； 12，連線金屬形成。即，在常規工藝中進行低壓P阱注入的同時，用同一個工序形成P型注 入擴散區。橫向擴散NMOS制備方法與上述制備橫向擴散PMOS的方法相對應。本發明通過增加一個在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下 方形成與深阱雜質類型相反的注入區的步驟，在橫向擴散MOS器件的深阱中的漏極的擴散 區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成一個與深阱雜質類型相反的注入區，引導由寄生 晶體管來的電流大部分經體內流向ESD器件的源端。并且它不會改變ESD器件的擊穿電壓。 本發明的結構將大大減少LOCOS (Local Oxidation of Silicon，局部硅氧化隔離)邊沿出 的電路密度，使得相當部分的電流經半導體體內流向ESD器件的源端，從而提高了 ESD器件 的可靠性。另外，此結構通過共用漏極，源極，和柵極組成多指狀結構來提高整體的ESD能 力。
權利要求
一種橫向擴散MOS器件，其特征在于，在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方還包括雜質類型與深阱雜質類型相反的注入區。
2.根據權利要求1所述的橫向擴散MOS器件，其特征在于，當橫向擴散MOS器件為N型 MOS器件，所述的深阱為N型深講，漏極的擴散區為N+擴散區，柵極的阱區為P阱，在N型深 阱的漏極的N+擴散區和柵極的P阱之間的場氧化區下方還包括P型注入區。
3.根據權利要求1所述的橫向擴散MOS器件，其特征在于，當橫向擴散MOS器件為P型 MOS器件，所述的深阱為P型深講，漏極的擴散區為P+擴散區，柵極的阱區為N阱，在P型深 阱的漏極的P+擴散區和柵極的N阱之間的場氧化區下方還包括N型注入區。
4.一種制備權利要求1所述的橫向擴散MOS器件的制備方法，其特征在于，還包括一個 在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的 注入區的步驟。
5.根據權利要求4所述的橫向擴散MOS器件的制備方法，其特征在于，當橫向擴散MOS 器件為N型MOS器件，還包括一個在N型深阱中的漏極的N+擴散區與柵
極的P阱區之間的 場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的P型注入區的步驟。
6.根據權利要求4所述的橫向擴散MOS器件的制備方法，其特征在于，當橫向擴散MOS 器件為P型MOS器件，還包括一個在P型深阱中的漏極的P+擴散區與柵極的N阱區之間的 場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的N型注入區的步驟。
7.根據權利要求4、或5、或6所述的橫向擴散MOS器件的制備方法，其特征在于，所述 的在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反 的注入區的步驟集成到形成橫向擴散MOS器件中與該注入區雜質類型相同的阱的步驟中。
8.根據權利要求4、或5、或6所述的橫向擴散MOS器件的制備方法，其特征在于，所述 的在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反 的注入區的步驟集成到與該注入區雜質類型相同的注入步驟中。9.根據權利要求4、或5、或6所述的橫向擴散MOS器件的制備方法，其特征在于，在形 成橫向擴散MOS器件過程中單獨進行在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧 化區下方形成與深阱雜質類型相反的注入區的步驟。
全文摘要
本發明公開了一種橫向擴散MOS器件，在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方還包括雜質類型與深阱雜質類型相反的注入區。本發明還公開了一種橫向擴散MOS器件的制備方法，還包括一個在深阱中的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成與深阱雜質類型相反的注入區的步驟。本發明增加一個注入步驟，在深阱的漏極的擴散區與柵極的阱區之間的場氧化區下方形成一個與深阱雜質類型相反的注入區，從而引導油寄生晶體管來的電流大部分經體內流向ESD器件的源端，從而提高整體的ESD能力。
文檔編號H01L21/336GK101924131SQ20091005740
公開日2010年12月22日 申請日期2009年6月11日 優先權日2009年6月11日
發明者徐向明, 蘇慶 申請人:上海華虹Nec電子有限公司