特表 2024-544735 Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイス及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-12-03

(54)【発明の名称】Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイス及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/336 20060101AFI20241126BHJP

   H01L 21/8234 20060101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H01L29/78 301D

H01L27/088 A

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024538146

(86)(22)【出願日】2022-11-30

(85)【翻訳文提出日】2024-06-21

(86)【国際出願番号】 CN2022135331

(87)【国際公開番号】W WO2023160084

(87)【国際公開日】2023-08-31

(31)【優先権主張番号】202210181654.3

(32)【優先日】2022-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】502041886

【氏名又は名称】▲東▼南大学

【氏名又は名称原語表記】ＳＯＵＴＨＥＡＳＴ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．２ Ｓｉｐａｉｌｏｕ，Ｘｕａｎｗｕ Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１００９６ Ｃｈｉｎａ

(71)【出願人】

【識別番号】512154998

【氏名又は名称】無錫華潤上華科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＣＳＭＣ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ ＦＡＢ２ ＣＯ．， ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８ Ｘｉｎｚｈｏｕ Ｒｏａｄ Ｗｕｘｉ Ｎｅｗ Ｄｉｓｔｒｉｃｔ，Ｊｉａｎｇｓｕ ２１４０２８ Ｃｈｉｎａ

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チャン ロン

(72)【発明者】

【氏名】へ ナイロン

(72)【発明者】

【氏名】ツイ ヨンジウ

(72)【発明者】

【氏名】チャン セン

(72)【発明者】

【氏名】ワン シャオナ

(72)【発明者】

【氏名】リン フォン

(72)【発明者】

【氏名】マ ジェ

(72)【発明者】

【氏名】リウ スーヤン

(72)【発明者】

【氏名】サン ウェイフォン

【テーマコード（参考）】

5F048

5F140

【Ｆターム（参考）】

5F048AC06

5F048BA02

5F048BB05

5F048BC03

5F048BC07

5F048BG12

5F140AC01

5F140AC21

5F140BA01

5F140BA05

5F140BA16

5F140BC12

5F140BF04

5F140BH30

5F140BH47

5F140BH49

5F140CB01

5F140CD01

5F140CD08

(57)【要約】

Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法は、基板（２１０）内にＮ型埋め込み層（２２０）を形成し、Ｎ型埋め込み層（２２０）上に位置するＰ型領域（２３０）を形成し、Ｐ型領域（２３０）上に位置するマスク層（２４０）を形成するステップと、マスク層（２４０）をパターン化して、少なくとも２つの注入窓（２４１、２４３、２４５）を形成するステップと、少なくとも２つの注入窓（２４１、２４３、２４５）を介してＮ型イオン注入を行って、高圧Ｎウェルドーピング領域（２３１）及び低圧Ｎウェルドーピング領域（２３３）を形成するステップと、酸化層（２４４）を形成するステップと、少なくとも一部のマスク層（２４０）を除去するステップと、Ｐ型領域（２３０）にＰ型イオン注入を行って、Ｐ型ドーピング領域（２３４）を形成するステップと、熱アニールによってＰ型ドーピング領域（２３４）を拡散させてドリフト領域（２３６）及び２つのＰ型ウェル領域（２３８）を形成し、高圧Ｎウェルドーピング領域（２３１）を拡散させて高圧Ｎ型ウェル領域（２３５）を形成し、低圧Ｎウェルドーピング領域（２３３）を拡散させて低圧Ｎ型ウェル領域（２３７）を形成するステップと、ソースドーピング領域（２５２）、ドレインドーピング領域（２５４）及びゲート（２６０）を形成するステップとを含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板内にＮ型埋め込み層を形成し、前記Ｎ型埋め込み層上に位置するＰ型領域を形成し、前記Ｐ型領域上に位置するマスク層を形成するステップと、
前記マスク層をパターン化して、少なくとも２つの注入窓を形成するステップと、
前記少なくとも２つの注入窓を介してＮ型イオン注入を行って、前記Ｐ型領域内に高圧Ｎウェルドーピング領域及び低圧Ｎウェルドーピング領域を形成するステップであって、前記低圧Ｎウェルドーピング領域のドーピング濃度が前記高圧Ｎウェルドーピング領域のドーピング濃度よりも高いステップと、
各前記注入窓での前記Ｐ型領域の表面に酸化層を形成するステップと、
少なくとも一部の前記マスク層を除去するステップと、
前記Ｐ型領域にＰ型イオン注入を行って、Ｐ型ドーピング領域を形成するステップと、
熱アニールによって、前記Ｐ型ドーピング領域を拡散させてドリフト領域及び２つのＰ型ウェル領域を形成し、前記高圧Ｎウェルドーピング領域を拡散させて高圧Ｎ型ウェル領域を形成し、前記低圧Ｎウェルドーピング領域を拡散させて低圧Ｎ型ウェル領域を形成するステップであって、前記ドリフト領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記低圧Ｎ型ウェル領域との間に位置し、前記２つのＰ型ウェル領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域の両側にそれぞれ位置し、且つそのうちの１つの前記Ｐ型ウェル領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記ドリフト領域との間に位置するステップと、
ソースドーピング領域、ドレインドーピング領域及びゲートを形成するステップであって、前記ソースドーピング領域は、前記低圧Ｎ型ウェル領域内に位置し、前記ドレインドーピング領域は、前記Ｐ型ウェル領域内に位置し、且つ前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記ドリフト領域との間に位置し、前記ゲートは、前記ソースドーピング領域と前記ドレインドーピング領域との間に位置し、前記ソースドーピング領域と前記ドレインドーピング領域は、Ｐ型ドーピングを有するステップと、を含む、ことを特徴とするＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法。

【請求項2】

前記少なくとも２つの注入窓は、高圧Ｎウェル注入窓及び低圧Ｎウェル注入窓を含み、
各前記注入窓を介してＮ型イオン注入を行い、前記Ｐ型領域内に前記高圧Ｎウェルドーピング領域及び前記低圧Ｎウェルドーピング領域を形成するステップは、
前記高圧Ｎウェル注入窓及び前記低圧Ｎウェル注入窓を介して１回目のＮ型イオン注入を行って、前記高圧Ｎウェルドーピング領域を形成することと、
前記Ｐ型領域上に、前記高圧Ｎウェル注入窓を被覆し、且つ前記低圧Ｎウェル注入窓を露出させるフォトレジスト層を形成することと、
前記低圧Ｎウェル注入窓を介して２回目のＮ型イオン注入を行って、前記Ｐ型領域内に、前記低圧Ｎウェルドーピング領域を形成することとを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記少なくとも２つの注入窓は、前記高圧Ｎウェル注入窓と前記低圧Ｎウェル注入窓との間に位置する複数のＮ型イオン注入窓をさらに含み、
前記１回目のＮ型イオン注入は、前記複数のＮ型イオン注入窓を介して前記Ｐ型領域内に、対応する数のＮ型のドリフト領域のドーピング調整領域を形成することを含み、
前記フォトレジスト層は前記複数のＮ型イオン注入窓を被覆する、ことを特徴とする請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記複数のＮ型イオン注入窓のうち、隣接する窓の間隔は、１．０～２．０μｍである、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項5】

各Ｎ型イオン注入窓の幅は、２．０～４．０μｍである、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項6】

前記Ｐ型イオン注入のドーズ量は、前記１回目のＮ型イオン注入のドーズ量よりも大きい、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項7】

前記マスク層は、二酸化シリコン層と前記二酸化シリコン層上に位置する窒化シリコン層とを含み、前記少なくとも一部の前記マスク層を除去するステップは、前記窒化シリコン層を除去することである、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

前記ゲートを形成する前に、さらに、
前記ドリフト領域上に電界効果酸化層を形成し、前記電界効果酸化層が前記ソースドーピング領域と前記ドレインドーピング領域との間に位置し、前記ゲートがポリシリコンゲートであり、前記ポリシリコンゲートは、前記電界効果酸化層上まで延在することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項9】

ソース金属電極、ドレイン金属電極及びゲート金属電極を形成することをさらに含み、
前記ソース金属電極は、前記ソースドーピング領域上に位置し、且つ前記ソースドーピング領域に電気的に接続され、前記ドレイン金属電極は、前記ドレインドーピング領域上に位置し、且つ前記ドレインドーピング領域に電気的に接続され、前記ゲート金属電極は、前記ゲート上に位置し、且つ前記ゲートに電気的に接続され、前記ドレイン金属電極の電界効果酸化層の上方に位置する部分は、ドレイン金属フィールドプレートとされ、前記ゲート金属電極の前記電界効果酸化層の上方に位置する部分は、ゲート金属フィールドプレートとされる、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。

【請求項10】

基板引き出し領域を形成し、前記基板引き出し領域が前記高圧Ｎ型ウェル領域の前記ドリフト領域から離反する側のＰ型ウェル領域内に形成され、前記基板引き出し領域がＰ型ドーピングを有することと、
ボディ領域を形成し、前記ボディ領域が前記低圧Ｎ型ウェル領域内に形成され、前記ボディ領域が、Ｎ型ドーピングを有し、前記ソースドーピング領域が前記ボディ領域と前記ドリフト領域との間に位置することと、をさらに含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項11】

前記Ｎ型イオン注入のＮ型イオン源は、リンであり、ドーピング濃度が、１ｅ^１１ｃｍ^－２～１ｅ^１３ｃｍ^－２であり、前記Ｐ型イオン注入のＰ型イオン源は、ホウ素であり、ドーピング濃度が１ｅ^１１ｃｍ^－２～１ｅ^１３ｃｍ^－２である、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項12】

前記ドリフト領域のドーピング濃度は、前記Ｐ型ウェル領域のドーピング濃度よりも低い、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項13】

前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記低圧Ｎ型ウェル領域は、いずれも前記Ｎ型埋め込み層に接触する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項14】

Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスであって、
基板と、Ｎ型埋め込み層と、Ｐ型領域と、高圧Ｎ型ウェル領域、低圧Ｎ型ウェル領域、ドリフト領域及び２つのＰ型ウェル領域と、電界効果酸化層と、ゲートと、ボディ領域及びソースドーピング領域と、基板引き出し領域と、ドレインドーピング領域とを含み、
前記Ｎ型埋め込み層は、前記基板内に設けられ、
前記Ｐ型領域は、前記Ｎ型埋め込み層及び前記基板上に設けられ、
前記高圧Ｎ型ウェル領域、前記低圧Ｎ型ウェル領域、前記ドリフト領域及び前記２つのＰ型ウェル領域は、前記Ｐ型領域内に設けられ、
前記電界効果酸化層は、前記Ｐ型領域上に設けられ、
前記ゲートは、前記低圧Ｎ型ウェル領域及び前記電界効果酸化層上に位置し、
前記ボディ領域及び前記ソースドーピング領域は、前記低圧Ｎ型ウェル領域内に設けられ、前記ボディ領域は、前記ボディ領域の金属電極に接続され、前記ソースドーピング領域は、前記ゲートと前記ボディ領域との間に位置し、且つソース金属電極に接続され、
前記基板引き出し領域は、一方の前記Ｐ型ウェル領域に設けられ、且つ前記基板引き出し領域の金属電極に接続され、
前記ドレインドーピング領域は、他方の前記Ｐ型ウェル領域に設けられ、前記ドレインドーピング領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記ドリフト領域との間に位置し、且つドレイン金属電極に接続されている、ことを特徴とするＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイス。

【請求項15】

前記ドリフト領域のドーピング濃度は、前記Ｐ型ウェル領域のドーピング濃度よりも低い、ことを特徴とする請求項１４に記載のＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、半導体集積回路の技術分野に関し、特にＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスに関し、さらにＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本出願は、２０２２年２月２５日に出願された、出願番号が２０２２１０１８１６５４３、発明の名称が「Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイス及びその製造方法」である中国特許出願の優先権を主張し、ここで参照として、その全文は参照により本願に組み込まれる。

【0003】

高圧集積回路は、パワーエレクトロニクスの重要な分野であり、高電圧パワーデバイスと信号処理システム及び周辺インタフェース回路、保護回路、検出回路などを１つのチップに集積して、システムの信頼性、安定性を向上させるだけでなく、システムの電力消費、体積、重量及びコストを減少させる。高圧集積回路において、ハイサイド回路の電位が高圧である場合、高圧側パワーデバイスを駆動するために、低圧信号を高圧部分に伝送するレベルシフト技術が必要である。レベルシフト回路は、高低圧回路を接続するブリッジであり、前段のデッドゾーン生成回路が出力する低圧信号を高圧信号に引き上げ、後段の高圧回路の使用に供し、前後段の高低圧信号の相互クロストークを防止する。高圧電力変換デバイスＬＤＭＯＳは、レベルシフト回路の重要なデバイスであり、そのゲート端は、ローサイド回路の信号を受信し、そのドレイン端を介して高圧信号を出力するため、ＬＤＭＯＳは、ハイサイド回路の電圧に耐える必要がある。ブレークダウン電圧は、ＬＤＭＯＳデバイスを評価するための重要なパラメータの１つであり、ブレークダウン電圧とは、ＬＤＭＯＳのドレイン端に高電圧が印加され、ゲートとソースがゼロ電位にある際、ドレイン端が耐えられる最大の電圧である。ドレイン端の電圧がデバイスのブレークダウン電圧を超えると、デバイスは、アバランシェブレークダウンが発生し、デバイスが長時間アバランシェブレークダウンの状態にあると、焼損が発生してしまう。ＬＤＭＯＳは、優れたスイッチング特性及び高いブレークダウン電圧を有するため、高圧電力集積回路に広く応用されている。

【0004】

ＰＬＤＭＯＳは、ＬＤＭＯＳの１種であり、ＬＤＭＯＳの優れた性能を有するとともに、ＰＬＤＭＯＳは、ハイサイド駆動として電力集積回路の複雑度を簡略化し、チップの面積を小さくすることができる。しかしながら、通常のＮＬＤＭＯＳの製造プロセスと異なり、例示的なＰＬＤＭＯＳの製造プロセスのフローはより複雑である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

いくつかの実施例によれば、Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法は、
基板内にＮ型埋め込み層を形成し、前記Ｎ型埋め込み層上に位置するＰ型領域を形成し、前記Ｐ型領域上に位置するマスク層を形成するステップと、
前記マスク層をパターン化して、少なくとも２つの注入窓を形成するステップと、
前記少なくとも２つの注入窓を介してＮ型イオン注入を行って、前記Ｐ型領域内に高圧Ｎウェルドーピング領域及び低圧Ｎウェルドーピング領域を形成するステップであって、前記低圧Ｎウェルドーピング領域のドーピング濃度が前記高圧Ｎウェルドーピング領域のドーピング濃度よりも高いステップと、
各注入窓での前記Ｐ型領域の表面に酸化層を形成するステップと、
少なくとも一部の前記マスク層を除去するステップと、
前記Ｐ型領域にＰ型イオン注入を行って、Ｐ型ドーピング領域を形成するステップと、
熱アニールによって、前記Ｐ型ドーピング領域を拡散させてドリフト領域及び２つのＰ型ウェル領域を形成し、前記高圧Ｎウェルドーピング領域を拡散させて高圧Ｎ型ウェル領域を形成し、前記低圧Ｎウェルドーピング領域を拡散させて低圧Ｎ型ウェル領域を形成するステップであって、前記ドリフト領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域と低圧Ｎ型ウェル領域との間に位置し、前記２つのＰ型ウェル領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域の両側にそれぞれ位置し、且つそのうちの１つの前記Ｐ型ウェル領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域とドリフト領域との間に位置するステップと、
ソースドーピング領域、ドレインドーピング領域及びゲートを形成するステップであって、前記ソースドーピング領域は、前記低圧Ｎ型ウェル領域内に位置し、前記ドレインドーピング領域は、前記Ｐ型ウェル領域内に位置し、且つ前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記ドリフト領域との間に位置し、前記ゲートは、前記ソースドーピング領域とドレインドーピング領域との間に位置し、前記ソースドーピング領域と前記ドレインドーピング領域は、Ｐ型ドーピングを有するステップと、を含む。

【0007】

Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスは、基板と、Ｎ型埋め込み層と、Ｐ型領域と、高圧Ｎ型ウェル領域、低圧Ｎ型ウェル領域、ドリフト領域及び２つのＰ型ウェル領域と、電界効果酸化層と、ゲートと、ボディ領域及びソースドーピング領域と、基板引き出し領域と、ドレインドーピング領域とを含み、
前記Ｎ型埋め込み層は、前記基板内に設けられ、
前記Ｐ型領域は、前記Ｎ型埋め込み層及び前記基板上に設けられ、
前記高圧Ｎ型ウェル領域、前記低圧Ｎ型ウェル領域、前記ドリフト領域及び前記２つのＰ型ウェル領域は、前記Ｐ型領域内に設けられ、
前記電界効果酸化層は、前記Ｐ型領域上に設けられ、
前記ゲートは、前記低圧Ｎ型ウェル領域及び前記電界効果酸化層上に位置し、
前記ボディ領域及び前記ソースドーピング領域は、前記低圧Ｎ型ウェル領域内に設けられ、前記ボディ領域は、ボディ領域の金属電極に接続され、前記ソースドーピング領域は、前記ゲートと前記ボディ領域との間に位置し、且つソース金属電極に接続され、
前記基板引き出し領域は、一方の前記Ｐ型ウェル領域に設けられ、且つ基板引き出し領域の金属電極に接続され、
前記ドレインドーピング領域は、他方の前記Ｐ型ウェル領域に設けられ、前記ドレインドーピング領域は、前記高圧Ｎ型ウェル領域と前記ドリフト領域との間に位置し、且つドレイン金属電極に接続されている。

【0008】

本出願の１つまたは複数の実施例の詳細は、添付の図面および以下の説明に記載される。本出願の他の特徴、目的および利点は、明細書、図面及び特許請求の範囲から明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本明細書に開示される本発明の実施例及び／又は例示をよりよく記述および説明するために、１つ以上の図面が参照され得る。図面を説明するために使用される追加の詳細または例示は、開示される発明、現在説明されている実施例及び／又は例示、ならびにそのような発明の現在理解されている最良の形態のいずれかの範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

【図1】一実施例におけるＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法を示すフローチャートである。

【図2a】一実施例におけるステップＳ１２０が完了後のデバイスの構成を示す断面模式図である。

【図2b】一実施例におけるステップＳ１３０の第１ステップの注入が完了後のデバイスの構成を示す断面模式図である。

【図2c】一実施例におけるステップＳ１３０の第２ステップの注入が完了後のデバイスの構成を示す断面模式図である。

【図2d】一実施例におけるステップＳ１４０が完了後のデバイスの構成を示す断面模式図である。

【図2e】一実施例におけるステップＳ１６０が完了後のデバイスの構成を示す断面模式図である。

【図2f】一実施例における２回目の熱アニール後のドリフト領域、Ｐ型ウェル領域、高圧Ｎ型ウェル領域及び低圧Ｎ型ウェル領域の構成を示す模式図である。

【図3】一実施例におけるＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の理解を容易にするために、添付の図面を参照して本発明をより完全に説明する。本発明の好ましい実施例を添付の図面に示す。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記載の実施例に限定されない。むしろ、これらの実施例は、本発明をより徹底かつ完全にするために提供される。

【0011】

他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語は、具体的実施例を説明することのみを目的とし、本発明を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数の任意およびすべての組合せを含む。

【0012】

要素または層は、他の要素または層「上に位置する」、「に隣接する」、「に接続される」、または「結合される」と言及されるとき、直接他の要素または層上に位置するか、隣接するか、接続されるか、または結合され得るか、あるいは介在要素または層が存在し得ることを理解されたい。対照的に、要素が、他の要素または層「上に直接位置する」、「に直接隣接する」、「に直接接続される」、または「直接結合される」と言及されるとき、介在要素または層は存在しない。第１、第２、第３などの用語は、様々な要素、部材、領域、層、及び／又は部分を説明するために使用され得るが、これらの要素、部材、領域、層、及び／又は部分は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、１つの要素、部材、領域、層、または部分を別の要素、部材、領域、層、または部分と区別するためにのみ使用される。したがって、本発明の教示から逸脱しない限り、以下に説明される第１の要素、部材、領域、層、または部分は、第２の要素、部材、領域、層、または部分と示すことができる。

【0013】

「下に」、「下方に」、「下の」、「の下に」、「上に」、「上の」などの空間関係用語は、本明細書では、説明を容易にするために、図面に示される１つの要素または特徴と別の要素または特徴との関係を説明するために使用され得る。空間関係用語は、図面に示される向きに加えて、使用中および操作中のデバイスの異なる向きを包含することが意図されることを理解されたい。例えば、図中のデバイスがひっくり返された場合、他の要素の「下に」または「下方に」または「の下に」として説明される要素または特徴は、他の要素または特徴の「上に」配向されるであろう。したがって、例示的な用語「下方に」および「下に」は、上および下の両方の配向を含むことができる。デバイスは、別様に配向され（９０度または他の配向で回転され）、本明細書で使用される空間的記述語は、それに応じて解釈され得る。

【0014】

本明細書で使用される用語は、特定の実施例を説明することのみを目的としており、本発明を限定するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「１」、「１つ」、および「前記／当該」は、文脈がそうでないことを明確に示さない限り、複数形も含むことが意図される。「からなる」及び／又は「を含む」という用語は、本明細書で使用される場合、述べられた特徴、整数、ステップ、動作、要素及び／又は構部材の存在を特定するが、１つまたは複数の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、部材及び／又はグループの存在または追加を排除しないことがさらに理解されたい。本明細書で使用される場合、「及び／又は」という用語は、関連する列挙された項目の任意およびすべての組合せを含む。

【0015】

本発明の実施例は、本発明の理想的な実施例（および中間構造）の概略図である断面図を参照して本明細書に記載される。したがって、例えば、製造技術及び／又は公差による、図示された形状からの変動が予想され得る。したがって、本発明の実施例は、本明細書に示される領域の特定の形状に限定されるべきではなく、例えば、製造に起因する形状の偏差を含むべきである。例えば、矩形として示された注入領域は、典型的には、注入領域から非注入領域へのバイナリ変化ではなく、その縁部に丸みを帯びた又は湾曲した特徴及び／又は注入濃度勾配を有する。同様に、注入によって形成された埋め込み領域は、埋め込み領域と注入が行われる表面との間の領域にいくらかの注入をもたらし得る。したがって、図面に示される領域は本質的に概略的であり、それらの形状は、デバイスの領域の実際の形状を示すことを意図するものではなく、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。

【0016】

本明細書で使用される半導体分野の用語は当業者が常用する技術用語であり、例えばＰ型及びＮ型不純物に対して、ドーピング濃度を区別するために、Ｐ＋型は、高ドーピング濃度のＰ型を表し、Ｐ型は、中ドーピング濃度のＰ型を表し、Ｐ－型は、低ドーピング濃度のＰ型を表し、Ｎ＋型は、高ドーピング濃度のＮ型を表し、Ｎ型は、中ドーピング濃度のＮ型を表し、Ｎ－型は、低ドーピング濃度のＮ型を表す。

【0017】

ＰＬＤＭＯＳの製造プロセスを簡略化して、ＮＬＤＭＯＳの製造プロセスと両立させるために、一実施例によれば、Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法を提案する。図１を参照すると、この方法は、以下のステップを含む。

【0018】

ステップＳ１１０において、基板にＮ型埋め込み層を形成し、前記Ｎ型埋め込み層に位置するＰ型領域を形成し、前記Ｐ型領域に位置するマスク層を形成する。

【0019】

図２ａを参照すると、本出願の一実施例では、基板２１０は、半導体基板であり、その材料は、ドープされていない単結晶シリコン、不純物がドープされた単結晶シリコン、シリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）、積層シリコン・オン・インシュレータ（ＳＳＯＩ）、積層シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（Ｓ―ＳｉＧｅＯＩ）、シリコン・ゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＳｉＧｅＯＩ）及びゲルマニウム・オン・インシュレータ（ＧｅＯＩ）などを用いることができる。図２ａに示す実施例では、基板２１０の材料は、単結晶シリコン、即ちＰ型シリコン基板である。Ｎ型埋め込み層２２０は、基板２１０内に設けられている。Ｐ型領域２３０は、Ｎ型埋め込み層２２０上に位置する。Ｐ型領域２３０は、エピタキシャルの方式で形成されてもよく、非エピタキシャルの方式で形成されてもよい（１つの完全な基板に対して、埋め込み層ＤＮを注入し、そして、Ｐを注入してＰドーピング領域を形成する）。マスク層２４０は、Ｐ型領域２３０上に位置し、シリコン酸化物層２４６とシリコン酸化物層２４６上のシリコン窒化物層２４８とを含む。具体的には、シリコン酸化物層２４６の材質は、二酸化シリコンであってもよく、シリコン窒化物層２４８の材質は、窒化シリコンであってもよい。

【0020】

一実施例において、まず、基板２１０にＮ型埋め込み層２２０を形成し、そして、Ｎ型埋め込み層２２０上にＰ型領域２３０を形成し、さらにＰ型領域２３０上にシリコン酸化物層２４６及びシリコン窒化物層２４８を堆積させてマスク層２４０を形成してもよい。

【0021】

ステップＳ１２０において、マスク層をパターン化して、少なくとも２つの注入窓を形成する。

【0022】

一実施例において、マスク層２４０にフォトレジストを塗布し、そして、Ｎウェルフォトマスクによりフォトレジストを露光し、現像した後、図２ａに示すフォトレジスト層２９２を得る。次に、フォトレジスト層２９２をエッチングバリア層としてマスク層２４０をエッチングし、余分なマスク層２４０を除去して図２ａに示す複数の注入窓を形成する。これらの複数の注入窓は、高圧Ｎウェル注入窓２４１及び低圧Ｎウェル注入窓２４３を含み、高圧Ｎウェル注入窓２４１と低圧Ｎウェル注入窓２４３との間に位置する複数のＮ型イオン注入窓２４５をさらに含んでもよい。図２ａを参照すると、一実施例において、複数のＮ型イオン注入窓２４５のうち、隣接する窓の間隔ｄは、１．０～２．０μｍであり、各Ｎ型イオン注入窓２４５の幅ｗは、２．０～４．０μｍである。

【0023】

一実施例において、各注入窓でのＰ型領域２３０表面に薄い酸化層２４２がさらに形成されている。

【0024】

ステップＳ１３０において、当該複数の注入窓を介してＮ型イオン注入を行って、Ｐ型領域内に高圧Ｎウェルドーピング領域及び低圧Ｎウェルドーピング領域を形成する。

【0025】

一実施例において、ステップＳ１３０のＮ型イオン注入は、２回の注入である。図２ｂを参照すると、１回目のＮ型イオン注入は、各注入窓の下方のＰ型領域２３０に高圧Ｎウェルドーピング領域２３１を形成する。そして、フォトレジスト層２９２を除去し、再びフォトレジストを塗布し、低圧Ｎウェルフォトマスクにより、フォトレジストを露光し、露光後のフォトレジスト層は、高圧Ｎウェル注入窓２４１及び各Ｎ型イオン注入窓を被覆するが、低圧Ｎウェル注入窓２４３を露出させる。図２ｃに示すように、２回目のＮ型イオン注入は、低圧Ｎウェル注入窓２４３を介して下方のＰ型領域２３０に注入を行い、第１ステップで注入されたＮ型イオンを重ね合わせて低圧Ｎウェルドーピング領域２３３を形成する。一実施例において、２回目の注入のＮ型イオン注入のドーズ量は、１回目の注入のＮ型イオン注入のドーズ量よりも高いため、低圧Ｎウェルドーピング領域２３３のドーピング濃度は、高圧Ｎウェルドーピング領域２３１のドーピング濃度よりも高い。

【0026】

図２ｂを参照すると、本実施例において、１回目の注入は、各Ｎ型イオン注入窓２４５の下方にドリフト領域のドーピング調整領域２３２を形成する。Ｎ型ドーピングのドリフト領域のドーピング調整領域２３２は、後続のステップで形成されたドリフト領域のドーピング濃度を調整することができる。

【0027】

一実施例において、ステップＳ１３０の２回のＮ型イオン注入のイオン源は、リンである。

【0028】

ステップＳ１４０において、各注入窓でのＰ型領域の表面に酸化層を形成する。

【0029】

図２ｄを参照すると、一実施例において、高温酸化によって、各注入窓に位置するＰ型領域２３０の表面の薄い酸化層２４２を厚くして酸化層２４４を形成する。高温酸化は、酸素を通す熱アニール、又は酸素を通す他の高温処理である。ステップＳ１３０で注入されたＮ型イオンは、アニールの過程で拡散する。

【0030】

ステップＳ１５０において、少なくとも一部のマスク層を除去する。

【0031】

後続のＰ型イオン注入がマスク層２４０の位置から注入されるため、本ステップでは、一部のマスク層２４０を除去する。一実施例において、ステップＳ１５０では、マスク層２４０におけるシリコン窒化物層２４８を除去し、シリコン酸化物層２４６を残す。

【0032】

ステップＳ１６０において、Ｐ型領域にＰ型イオン注入を行って、Ｐ型ドーピング領域を形成する。

【0033】

図２ｅを参照すると、Ｐ型領域２３０にＰ型イオンの注入を行う際、酸化層２４４は、Ｐ型イオンの注入を阻止する。Ｐ型イオンは、前のステップでシリコン酸化物層２４６によって被覆された位置から注入され、Ｐ型ドーピング領域２３４を形成する。Ｐ型イオンは、Ｐ型領域２３０のうち、Ｎ型イオンが注入された領域まで拡散すると、Ｎ型イオンによって中和される。

【0034】

一実施例において、ステップＳ１６０でのＰ型イオン注入のイオン源は、ホウ素である。

【0035】

ステップＳ１７０において、熱アニールを行う。

【0036】

図２ｆを参照すると、再び熱アニールを行い、高圧Ｎウェルドーピング領域２３１、低圧Ｎウェルドーピング領域２３３及びＰ型ドーピング領域２３４の拡散を促進し、それらの底部をＮ型埋め込み層２２０に到達させる。高圧Ｎウェルドーピング領域２３１は、熱アニール後に高圧Ｎ型ウェル領域２３５を形成し、低圧Ｎウェルドーピング領域２３３は、熱アニール後に低圧Ｎ型ウェル領域２３７を形成する。高圧Ｎ型ウェル領域２３５と低圧Ｎ型ウェル領域２３３は、いずれもＮ型埋め込み層２２０に接触する。Ｐ型ドーピング領域２３４は、熱アニール後にドリフト領域２３６及び２つのＰ型ウェル領域２３８を形成する。２つのＰ型ウェル領域２３８は、高圧Ｎ型ウェル領域２３５の両側にそれぞれ形成され、ドリフト領域２３６は、低圧Ｎ型ウェル領域２３７に近接するＰ型ウェル領域２３８と低圧Ｎ型ウェル領域２３７との間に形成される。ドリフト領域２３６が位置する領域にＮ型のドリフト領域のドーピング調整領域２３２が予め形成されているため、ステップＳ１７０でＰ型ドーピング領域２３４が熱アニール後にドリフト領域２３６を形成する過程では、Ｎ型のドリフト領域のドーピング調整領域２３２は、一部のドリフト領域２３６のＰ型イオンを中和し、それにより、ドリフト領域２３６のドーピング濃度は、Ｐ型ウェル領域２３８のドーピング濃度よりも低くなる。なお、ステップＳ１６０でのＰ型イオン注入のドーズ量をステップＳ１３０での１回目のＮ型イオン注入のドーズ量より大きくすることで、ステップＳ１７０でＰ型ドーピング領域２３４が熱アニール後にＰ型のドリフト領域２３６を形成することを効果的に確保することができる。

【0037】

一実施例において、高圧Ｎ型ウェル領域２３５のドーピング濃度は、低圧Ｎ型ウェル領域２３７のドーピング濃度よりも低い。高圧Ｎ型ウェル領域２３５及び低圧Ｎ型ウェル領域２３７のドーピング濃度の範囲は、１ｅ^１１ｃｍ^－２～１ｅ^１３ｃｍ^－２である。

【0038】

一実施例において、ドリフト領域２３６及びＰ型ウェル領域２３８のドーピング濃度の範囲は、１ｅ^１１ｃｍ^－２～１ｅ^１３ｃｍ^－２である。

【0039】

ステップＳ１８０において、ソースドーピング領域、ドレインドーピング領域及びゲートを形成する。

【0040】

図３を参照すると、一実施例において、フォトリソグラフィ及びイオン注入プロセスによって、低圧Ｎ型ウェル領域２３７にソースドーピング領域２５２を形成する。フォトリソグラフィ及びイオン注入プロセスによって、高圧Ｎ型ウェル領域２３５とドリフト領域２３６との間のＰ型ウェル領域２３８にドレインドーピング領域２５４を形成する。ソースドーピング領域２５２とドレインドーピング領域２５４は、Ｐ型ドーピングを有する。具体的には、ソースドーピング領域２５２とドレインドーピング領域２５４は、Ｐ＋領域である。堆積、フォトリソグラフィ及びエッチングプロセスによって、ソースドーピング領域２５２とドレインドーピング領域２５４との間にゲート２６０を形成する。

【0041】

一実施例において、ゲート２６０を形成する前に、当該方法は、ドリフト領域２３６に電界効果酸化層２５０を形成するステップをさらに含む。ポリシリコンで形成されたゲート２６０は、ソースドーピング領域２５２の縁部からドレインドーピング領域２５４の方向に電界効果酸化層２５０の上方まで延在する。

【0042】

一実施例において、ステップＳ１８０の後、当該方法は、ソース金属電極Ｓ、ドレイン金属電極Ｄ及びゲート金属電極Ｇを形成するステップをさらに含む。ソース金属電極Ｓは、ソースドーピング領域２５２に位置し、且つソースドーピング領域２５２に電気的に接続されている。ドレイン金属電極Ｄは、ドレインドーピング領域２５４に位置し、且つドレインドーピング領域２５４に電気的に接続されている。ゲート金属電極Ｇは、ゲート２６０に位置し、且つゲート２６０に電気的に接続されている。ドレイン金属電極Ｄの電界効果酸化層２５０の上方に位置する部分は、ドレイン金属フィールドプレートとされ、ゲート金属電極Ｇの電界効果酸化層２５０の上方に位置する部分は、ゲート金属フィールドプレートとされる。

【0043】

一実施例において、当該方法は、基板引き出し領域２５６及びボディ領域２５８を形成するステップをさらに含む。基板引き出し領域２５６は、高圧Ｎ型ウェル領域２３５のドリフト領域２３６から離反する側のＰ型ウェル領域２３８に形成され、基板引き出し領域２５６は、Ｐ型ドーピングを有する。ボディ領域２５８は、低圧Ｎ型ウェル領域２３７内に形成され、ボディ領域２５８は、Ｎ型ドーピングを有する。ソースドーピング領域２５２は、ボディ領域２５８とドリフト領域２３６との間に位置する。本出願の一実施例において、基板引き出し領域２５６は、Ｐ＋領域であり、ボディ領域２５８は、Ｎ＋領域である。

【0044】

一実施例において、上述した電界効果酸化層２５０を形成するステップと同時に、基板引き出し領域２５６とドレインドーピング領域２５４との間のドリフト領域２３６の表面に電界効果酸化層２５０を形成し、且つボディ領域２５８の両側のドリフト領域２３６の表面に電界効果酸化層２５０を形成する。

【0045】

上記Ｐ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法によれば、パターン化されたマスク層は、セグメント化された注入窓２４５を形成し、Ｎ型イオンの注入後、注入窓の表面に酸化層２４４を被覆することにより、後続のＰ型イオンの注入時に、酸化層２４４をバリア層とすることができるため、Ｐ型イオン注入は、フォトマスクを別途用意する必要がなく、ＰＬＤＭＯＳデバイスの製造プロセスを効果的に簡略化してＮＬＤＭＯＳの製造プロセスと両立させることができる。

【0046】

一実施例によれば、さらに、ブレークダウン電圧が６００Ｖの高圧集積回路に適用できるＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイス（ＰＬＤＭＯＳ）を提供する。当該ＰＬＤＭＯＳは、上記いずれかの実施例に係るＰ型横方向拡散金属酸化物半導体デバイスの製造方法で製造することができる。図３を参照すると、当該ＰＬＤＭＯＳは、Ｐ型の基板２１０を含み、基板２１０内にＮ型埋め込み層２２０が設けられ、Ｎ型埋め込み層２２０及び基板２１０上に１層のＰ型領域が設けられている。Ｐ型領域内に高圧Ｎ型ウェル領域２３５、低圧Ｎ型ウェル領域２３７、Ｐ型ドーピングのドリフト領域２３６及びＰ型ウェル領域２３８が設けられている。Ｐ型領域上には、電界効果酸化層２５０が設けられ、電界効果酸化層２５０上には、ゲート２６０、具体的にはポリシリコンゲートが設けられ、且つゲート２６０は、低圧Ｎ型ウェル領域２３７及び電界効果酸化層２５０の上方に位置する。低圧Ｎ型ウェル領域２３７には、カソードＮ型重ドーピング領域（ボディ領域２５８とする）及びカソードＰ型重ドーピング領域（ソースドーピング領域２５２とする）が設けられ、ボディ領域２５８は、ボディ領域の金属電極ｂｕｌｋに接続されている。ソースドーピング領域２５２は、ゲート２６０とボディ領域２５８との間に位置し、且つソース金属電極Ｓに接続されている。Ｐ型ウェル領域２３８にアノードＰ型重ドーピング領域（基板引き出し領域２５６とする）が設けられ、基板引き出し領域２５６は、基板引き出し領域の金属電極Ｓｕｂに接続されている。Ｐ型ウェル領域２３８にアノードＰ型重ドーピング領域（ドレインドーピング領域２５４とする）が設けられ、ドレインドーピング領域２５４は、高圧Ｎ型ウェル領域２３５とドリフト領域２３６との間に位置し、且つドレイン金属電極Ｄに接続されている。

【0047】

図３を参照すると、ドレインの正面金属層（即ち、ドレイン金属電極Ｄ）の第１側面は、ドレインドーピング領域２５４と基板引き出し領域２５６との間の電界効果酸化層２５０の上方に位置し、第２側面は、ドリフト領域２３６上の電界効果酸化層２５０の上方に位置し、ドリフト領域２３６の方向に延在してドレイン金属フィールドプレートを形成する。ゲートの正面金属層（即ち、ゲート金属電極Ｇ）の第１側面は、ドリフト領域２３６上の電界効果酸化層２５０の上方に位置し、第２側面は、ゲート２６０の上方に位置し、第１側面は、ドリフト領域２３６の上方に延在してゲート金属フィールドプレートを形成する。

【0048】

本出願のフローチャートにおける様々なステップは、矢印によって示されるように連続して示されているが、これらのステップは、必ずしも矢印によって示される順序で連続して実行されるとは限らないことを理解されたい。本明細書で明示的に述べられない限り、これらのステップは、厳密な実行順序がなく、他の順序で実行され得る。さらに、本出願のフローチャートにおけるステップの少なくとも一部は、複数のステップ又は複数の段階を含むことができ、これらのステップ又は段階は、必ずしも同時に実行されるとは限らず、異なる時点で実行されてもよく、これらのステップ又は段階は、必ずしも順次に実行されるとは限らず、他のステップ又は他のステップにおけるステップ又は段階の少なくとも一部と順番に又は交互に実行されてもよい。

【0049】

上記実施例の各技術的特徴は、任意に組み合わせることができる。説明を簡潔にするために、上記実施例の各技術的特徴の全ての可能な組み合わせを説明していないが、これらの技術的特徴の組み合わせに矛盾がない限り、いずれも本明細書に記載の範囲と見なされるべきである。

【0050】

上記実施例は、本出願のいくつかの実施形態のみを示し、その説明は、より具体的で詳細であるが、これにより特許の保護範囲を限定するものと理解すべきではない。なお、当業者であれば、本出願の概念から逸脱することなく、さらに複数の変形及び改良を行うことができ、これらはいずれも本出願の保護範囲に属する。従って、本出願の特許の保護範囲は、添付の特許請求の範囲を基準とすべきである。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図2d】

【図2e】

【図2f】

【図3】

【国際調査報告】