技術領域

本發明涉及半導體器件設計領域，具體涉及一種LDMOS場效應管及其制備方法。

背景技術

LDMOS場效應管，即橫向擴散金屬氧化物半導體器件。隨著對擊穿電壓要求的提高，對LDMOS場效應管中場板要求也高。

現有的LDMOS場效應管，在制備過程中，由于結構限制，場氧化層與淺氧化層的交界位置氧含量較低，導致生長速度慢，場氧化層和淺氧化層交界的位置出現一薄弱的擊穿點，該擊穿點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，對該擊穿點的優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，提升場效應管的整體耐壓水平，此舉直接影響是場效應管的面積對應增加。這種改進，毫無疑問會增加材料，從而增加制造成本，且擊穿點依然存在于場氧化層與淺氧化層之間的交界位置附近，并未從根本上優化該擊穿點。

發明內容

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

本發明提供一種LDMOS場效應管的制備方法，方法步驟包括：

1、提供半導體襯底，對半導體襯底進行刻蝕以得到若干個溝槽區。襯底的材質為硅、碳、鍺、鎵和砷中的一種或多種。單晶、多晶或非晶結構。

2、在溝槽區內形成介質層，使介質層覆蓋于溝槽區的底面與側壁。

3、對溝槽區內的介質層進行離子注入。注入成分包括碳離子與氫離子。具體細分為：

（1）控制半導體襯底進行轉動，在半導體襯底轉動的過程中，對轉動的介質層進行離子注入；

（2）沿預設方向逐漸改變對介質層的離子注入位置；

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

1）將離子注入設備的離子注入端對準溝槽區的底部，以一初始離子注入劑量、初始離子注入能量對介質層的底部進行離子注入；

2）控制半導體襯底進行轉動；

3）控制離子注入端朝著溝槽區的頂部逐漸移動，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，將離子注入設備的離子注入端對準溝槽區的頂部，以一初始離子注入劑量、初始離子注入能量對介質層的頂部進行離子注入；

5）控制離子注入端朝著溝槽區的底部逐漸移動，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，改變了介質層內某一深度區域的屬性，如硬度的提升。在對介質層刻蝕時，刻蝕至離子改性層后，無法進一步深入，刻蝕被截止，從而精準控制介質層的刻蝕深度。

5、采用熱氧化工藝，按照第一熱氧化條件，在溝槽區內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，在溝槽區內的介質層之內形成淺氧化層；

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

6、采用熱氧化工藝，按照第二熱氧化條件，在半導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內的底面低于介質層的頂面，形成LDMOS場效應管的場板。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體襯底之上的厚度等于淺氧化層與半導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

實現對LDMOS縱向耗盡的調節，進而提升LDMOS場效應管的BV水平。淺氧化層與場氧化層交界的附近位置并非尖角，能夠有效的優化淺氧化層與場氧化層之間的薄弱擊穿點，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場效應管的耐壓水平。

實驗結果分析

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

綜上，在本發明所示的LDMOS場效應管的制備過程中，通過降低介質層的傾斜角度，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場效應管的器件耐壓。