半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，且特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體(LDMOS)器件是一種輕摻雜的MOS器件，與CMOS工藝具有非常好的兼容性，并具有良好的熱穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性、高的增益和耐久性、低的反饋電容和電阻，廣泛應(yīng)用于射頻電路。
[0003]在B⑶工藝中通常需要漏端可承受高壓的P型LDMOS器件。在現(xiàn)有技術(shù)中，常規(guī)的P型LDMOS器件的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，包括:半導(dǎo)體襯底100，位于半導(dǎo)體襯底上的N阱101 ;位于N阱101內(nèi)的溝道區(qū)102和漂移區(qū)103 ;位于漂移區(qū)103內(nèi)的隔離區(qū)104 ;柵極105橫跨溝道區(qū)102、N阱101以及漂移區(qū)103并部分覆蓋隔離區(qū)104 ;漏區(qū)106位于漂移區(qū)103內(nèi)，源區(qū)107位于溝道區(qū)102內(nèi)。從圖2中可得，該種結(jié)構(gòu)的P型LDMOS漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)表面電場(chǎng)較大，器件的擊穿電壓受限于漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)表面電場(chǎng)，擊穿電壓較低。
[0004]為提高P型LDMOS的擊穿電壓，目前的方法是通過在漏區(qū)額外注入一層與漂移區(qū)導(dǎo)電類型相反的注入?yún)^(qū)，該注入?yún)^(qū)可改變器件電荷分布及耗盡區(qū)，提高器件的擊穿電壓。但在制造工藝中，增加注入?yún)^(qū)的P型LDMOS需額外增加一層掩膜版，不僅增加了制造工藝，同時(shí)也大大增加了制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有LDMOS器件擊穿電壓低的問題，提供一種具有高擊穿電壓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其成形方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成體區(qū)；在體區(qū)內(nèi)形成漂移區(qū)，漂移區(qū)的摻雜類型與體區(qū)的摻雜類型相反；在體區(qū)內(nèi)形成溝道區(qū)，溝道區(qū)部分向漂移區(qū)所在的方向延伸，形成至少一個(gè)溝道延伸區(qū)，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)之間形成交叉指狀分布，溝道區(qū)的摻雜類型與體區(qū)的摻雜類型相同；在漂移區(qū)內(nèi)形成隔離區(qū)，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)的端部位于隔離區(qū)的下方；在半導(dǎo)體襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的溝道區(qū)內(nèi)形成源區(qū)，在漂移區(qū)內(nèi)形成漏區(qū)，漏區(qū)位于隔離區(qū)遠(yuǎn)離溝道區(qū)的一側(cè)。
[0007]于本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)的形成過程為:在半導(dǎo)體襯底表面形成溝道區(qū)掩膜層，溝道區(qū)掩膜層上具有至少一個(gè)向漂移區(qū)所在的方向延伸的溝道區(qū)注入窗口，以溝道區(qū)掩膜層為掩膜進(jìn)行注入，在至少一個(gè)溝道區(qū)注入窗口所對(duì)應(yīng)的體區(qū)內(nèi)形成溝道延伸區(qū)。
[0008]于本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)接觸。
[0009]于本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)之間具有設(shè)定距離。
[0010]于本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為P型LDMOS時(shí)，體區(qū)的摻雜類型和溝道區(qū)的摻雜類型均為N型，漂移區(qū)的摻雜類型、源區(qū)的摻雜類型以及漏區(qū)的摻雜類型為P型；當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為N型LDMOS時(shí)，體區(qū)的摻雜類型和溝道區(qū)的摻雜類型均均為P型，漂移區(qū)的摻雜類型、源區(qū)的摻雜類型以及漏區(qū)的摻雜類型均為N型。
[0011]于本發(fā)明一實(shí)施例中，溝道區(qū)的注入濃度大于漂移區(qū)的注入濃度，溝道區(qū)的注入濃度和漂移區(qū)的注入濃度均為117CnT3量級(jí)。
[0012]本發(fā)明技術(shù)方案還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括半導(dǎo)體襯底、體區(qū)、漂移區(qū)、溝道區(qū)、隔離區(qū)、柵極結(jié)構(gòu)、源區(qū)以及漏區(qū)。體區(qū)位于半導(dǎo)體襯底內(nèi)；漂移區(qū)位于體區(qū)內(nèi)，漂移區(qū)的摻雜類型與體區(qū)的摻雜類型相反；溝道區(qū)位于體區(qū)內(nèi)，溝道區(qū)部分向漂移區(qū)所在的方向延伸，形成至少一個(gè)溝道延伸區(qū)，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)之間形成交叉指狀分布，溝道區(qū)的摻雜類型與體區(qū)的摻雜類型相同；隔離區(qū)位于漂移區(qū)內(nèi)，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)的端部位于隔離區(qū)的下方；柵極結(jié)構(gòu)位于半導(dǎo)體襯底的表面；源區(qū)位于柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的溝道區(qū)內(nèi)；漏區(qū)位于漂移區(qū)內(nèi)且位于隔離區(qū)遠(yuǎn)離溝道區(qū)的一側(cè)。
[0013]于本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)的形狀為長條狀的矩形或梯形。
[0014]于本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)相接觸。
[0015]于本發(fā)明一實(shí)施例中，至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)之間具有設(shè)定距離。
[0016]于本發(fā)明一實(shí)施例中，當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為P型LDMOS時(shí)，體區(qū)的摻雜類型和溝道區(qū)的摻雜類型均為N型，漂移區(qū)的摻雜類型、源區(qū)的摻雜類型以及漏區(qū)的摻雜類型為P型；當(dāng)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為N型LDMOS時(shí)，體區(qū)的摻雜類型和溝道區(qū)的摻雜類型均為P型，漂移區(qū)的摻雜類型、源區(qū)的摻雜類型以及漏區(qū)的摻雜類型為N型。
[0017]于本發(fā)明一實(shí)施例中，隔離區(qū)為局部場(chǎng)氧隔離區(qū)或淺槽隔離區(qū)。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0019]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，在體區(qū)內(nèi)形成溝道區(qū)和漂移區(qū)，溝道區(qū)部分向漂移區(qū)所在的方向延伸，形成至少一個(gè)溝道延伸區(qū)。至少一個(gè)溝道延伸區(qū)與漂移區(qū)之間形成交叉指狀分布。該設(shè)置使得本發(fā)明提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在體區(qū)和漂移區(qū)之間的縱向PN結(jié)形成耗盡區(qū)的同時(shí)，溝道延伸區(qū)和漂移區(qū)之間形成橫向耗盡區(qū)，該橫向耗盡區(qū)使得漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)的表面電場(chǎng)得到降低，從而提高器件的擊穿電壓。
[0020]進(jìn)一步的，可設(shè)置溝道延伸區(qū)和漂移區(qū)接觸，兩者之間形成橫向PN結(jié)，該橫向PN結(jié)在較小反向偏壓下即可實(shí)現(xiàn)橫向耗盡。但由于體區(qū)和漂移區(qū)間的縱向PN結(jié)在縱向耗盡的同時(shí)也會(huì)沿橫向耗盡，因此，在設(shè)計(jì)時(shí)可設(shè)置溝道延伸區(qū)和漂移區(qū)不直接接觸，兩者之間具有設(shè)定距離。當(dāng)體區(qū)和漂移區(qū)間的縱向PN結(jié)在發(fā)生橫向耗盡時(shí)進(jìn)入溝道延伸區(qū)內(nèi)，隨著外加電壓的增加，漂移區(qū)和溝道延伸區(qū)之間沿橫向逐漸耗盡，同樣可達(dá)到降低漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)的表面電場(chǎng)的效果。為便于器件的生產(chǎn)及符合設(shè)計(jì)規(guī)則，設(shè)置溝道延伸區(qū)的形狀為長條狀的矩形或梯形。
[0021]為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
【附圖說明】
[0022]圖1所示為現(xiàn)有P型LDMOS器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2所示為圖1中P型LDMOS器件沿AA’線的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖3至圖9所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖10所示為本發(fā)明一實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]請(qǐng)參考圖1和圖2，其中圖2是圖1沿AA’線的剖面示意圖。現(xiàn)有的P型LDMOS器件的制作中，由于漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)具有較大的表面電場(chǎng)，該表面電場(chǎng)限制了 P型LDMOS器件擊穿電壓。發(fā)明人經(jīng)研宄發(fā)現(xiàn)，通過降低漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)的表面電場(chǎng)可有效提高LDMOS器件的擊穿電壓。
[0027]為此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其形成方法，通過在體區(qū)內(nèi)形成交叉指狀分布的溝道區(qū)和漂移區(qū)，溝道區(qū)上的溝道延伸區(qū)和漂移區(qū)之間形成橫向耗盡。該橫向耗盡在柵極結(jié)構(gòu)的長度方向擴(kuò)展至整個(gè)漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)，該設(shè)置可有效降低漏端柵和隔離區(qū)交界的有源區(qū)的表面電場(chǎng)，從而達(dá)到提高半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)擊穿電壓的效果。
[0028]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例作詳細(xì)的說明。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0029]圖3至圖9所示為本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，圖7至圖9的剖面線的位置與圖5的剖面線的位置相同。
[0030]首先，如圖3所示，提供半導(dǎo)體襯底200，在半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成體區(qū)201，體區(qū)201的摻雜類型與半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型相反，兩者之間形成PN結(jié)隔離。于本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底200的材料為硅，其摻雜類型為P。然而，本發(fā)明對(duì)此不作任何限定。于其它實(shí)施例中，半導(dǎo)體材