一種高壓器件及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，具體的說(shuō)是涉及一種高壓器件及其制造方法。本發(fā)明的高壓器件集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底上，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層、柵氧化層、場(chǎng)氧化層、金屬前介質(zhì)、多晶硅柵電極、源極金屬、漏極金屬，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層設(shè)置在場(chǎng)氧化層和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層之間。本發(fā)明的有益效果為，在相同的導(dǎo)通能力的情況下具有更小的芯片面積，優(yōu)化器件的表面電場(chǎng)，并且制備方法簡(jiǎn)單，工藝難度較低。本發(fā)明尤其適用于高壓器件。
【專利說(shuō)明】一種高壓器件及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，具體的說(shuō)是涉及一種高壓器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高壓器件是高壓功率集成電路發(fā)展必不可少的部分，高壓功率器件要求具有高的擊穿電壓，低的導(dǎo)通電阻和低的開關(guān)損耗。在功率LDMOS (Latral Double-diffusedM0SFET)器件設(shè)計(jì)中，比導(dǎo)通電阻和擊穿電壓存在矛盾關(guān)系，隨著擊穿電壓的提高，器件的比導(dǎo)通電阻急劇上升，從而限制了高壓LDMOS器件在高壓功率集成電路中的應(yīng)用，尤其是在要求低導(dǎo)通損耗和小芯片面積的電路中。為了克服高導(dǎo)通電阻的問(wèn)題，J.A.APPLES等人提出了 RESURF (Reduced SURface Field)降低表面場(chǎng)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于高壓器件的設(shè)計(jì)中，其中，triple RESURF是迄今為止，用于實(shí)際AC/DC等產(chǎn)品中的近乎最優(yōu)良的結(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善高壓器件的比導(dǎo)通電阻與耐壓是業(yè)界的需求，同時(shí)triple RESURF結(jié)構(gòu)的源端電場(chǎng)過(guò)高，影響器件可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題，就是針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種新型高壓器件及其制備方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種高壓器件，其元胞結(jié)構(gòu)包括第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底1、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、柵氧化層41、場(chǎng)氧化層42、金屬前介質(zhì)43、多晶娃柵電極51、源極金屬52和漏極金屬53，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I中，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的下表面，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31中并相互獨(dú)立，所述場(chǎng)氧化層42設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的上表面，所述柵氧化層41設(shè)置在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22的上表面、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的上表面并與場(chǎng)氧化層42連接，所述多晶硅柵電極51設(shè)置在柵氧化層41的上表面和部分場(chǎng)氧化層42的上表面，所述源極金屬52設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32的上表面、部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22的上表面，所述漏極金屬53設(shè)置在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23的上表面，所述金屬前介質(zhì)43填充在源極金屬52和漏極金屬53之間,源極金屬52和漏極金屬53在金屬前介質(zhì)43上表面延伸形成場(chǎng)板，其特征在于，還包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層由分為多段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成并設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34和場(chǎng)氧化層42之間。
[0005]其中，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層分為?6i多段，多個(gè)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i的分段區(qū)域大小可以相同或不同，區(qū)域間距隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近而逐漸減小，分段區(qū)域的間距可以相同或不相同，區(qū)域大小隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近而逐漸增大。
[0006]具體的，還包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中并位于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34的下表面。
[0007]本方案的優(yōu)點(diǎn)在于為器件提供另一條低阻的導(dǎo)電通道。
[0008]具體的，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中。
[0009]具體的，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I的上表面。
[0010]具體的，還包括SOI襯底2，所述SOI襯底2設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21之間并分別與第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21連接。
[0011]一種高壓器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0012]第一步:采用光刻和離子注入工藝，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I中注入第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，退火擴(kuò)散形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I的電阻率為10?200歐姆.厘米，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的注入劑量為lE12cnT2?2E13cnT2 ；
[0013]第二步:采用光刻和離子注入工藝，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I中注入第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，退火擴(kuò)散形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的注入劑量為lE12cm_2?5E13cm_2 ；
[0014]第三步:在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21上表面形成場(chǎng)氧化層42 ；
[0015]第四步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中注入第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)的注入劑量為IEllcnT2?2E13cnT2 ；
[0016]第五步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中注入第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，快速熱退火形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層的注入劑量為IEllcnT2?2E13cm_2 ；
[0017]第六步:在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22的上表面、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的上表面形成柵氧化層41，所述柵氧化層41的厚度為7nm?IOOnm ；
[0018]第七步:在柵氧化層41的上表面和部分場(chǎng)氧化層42的上表面形成多晶硅柵電極51，所述多晶硅柵極51的方塊電阻值為10?40歐姆/方塊；
[0019]第八步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31中形成相互獨(dú)立的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32的注入劑量為lE13cm2 ?2E16cm2 ；
[0020]第九步:在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源22的上表面、多晶硅柵極51的上表面、氧化層42的上表面和部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23的上表面淀積形成金屬前介質(zhì)43 ；
[0021]第十步:在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源22的上表面形成源極金屬52，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23的上表面形成漏極金屬53,源極金屬52和漏極金屬53與金屬前介質(zhì)43連接并在金屬前介質(zhì)43的上表面延伸形成場(chǎng)板。
[0022]具體的，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33可以防止寄生三極管導(dǎo)通，提高器件的性能，第四步也可以不形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33。
[0023]具體的，所述第五步中，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i通過(guò)快速熱退火工藝形成，其注入窗口大小相同或不同，窗口間距隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近而逐漸減小，注入窗口的間距相同或不相同，窗口大小隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近而逐漸增大。
[0024]進(jìn)一步的，還可以通過(guò)外延工藝形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21，或在SOI襯底材料上形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i采用分段摻雜，耐壓時(shí)引入多個(gè)表面場(chǎng)尖峰，優(yōu)化器件表面電場(chǎng)，同時(shí)避免源端電場(chǎng)過(guò)大，防止強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)。
[0025]本發(fā)明的有益效果為，在保持高的擊穿耐壓的情況下，可以大大的降低器件比導(dǎo)通電阻，同時(shí)減小高壓器件源端的電場(chǎng)峰值，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，提高器件的擊穿電壓，與傳統(tǒng)高壓器件相比，本發(fā)明提供的高壓器件在相同芯片面積的情況下具有更小的導(dǎo)通電阻，在相同的導(dǎo)通能力的情況下具有更小的芯片面積，并很好地優(yōu)化器件的表面電場(chǎng)，同時(shí)，本發(fā)明提供的制備方法簡(jiǎn)單，工藝難度較低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是傳統(tǒng)高壓器件的剖面示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6i間距逐漸減小，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)離子注入和推結(jié)工藝形成，集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上；
[0028]圖3是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)G1?6i寬度逐漸增大，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)2為通過(guò)離子注入和推結(jié)工藝形成，集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上；
[0029]圖4是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6i間距逐漸減小，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝形成，集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上；
[0030]圖5是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)G1?6i寬度逐漸增大，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21為通過(guò)外延工藝形成，集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上；
[0031]圖6是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6i間距逐漸減小，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝形成，集成在SOI襯底上；
[0032]圖7是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)G1?6i寬度逐漸增大，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝形成，集成在SOI襯底上；
[0033]圖8是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6i間距逐漸減小，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，位于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34下方；
[0034]圖9是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)G1?6i寬度逐漸增大，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，位于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34下方；
[0035]圖10是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6,間距逐漸減小，所有高壓器件結(jié)構(gòu)都設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中；
[0036]圖11是本發(fā)明的一種高壓器件的剖面示意圖，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏極重?fù)诫s區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)G1?6i寬度逐漸增大，，所有高壓器件結(jié)構(gòu)都設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中；
[0037]圖12是實(shí)施例1中第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i的多個(gè)注入窗口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖13是實(shí)施例1注入形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i示意圖；
[0039]圖14是實(shí)施例2中第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i的多個(gè)注入窗口結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖15是實(shí)施例2注入形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，詳細(xì)描述本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0042]如圖1所示，為傳統(tǒng)的高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，高壓器件集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32 ;第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34通過(guò)離子注入工藝實(shí)現(xiàn)、被第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21包圍；第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33位于第一種導(dǎo)電類型體區(qū)31和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I之間；源極金屬52位于第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31上側(cè)、與第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32相連，漏極金屬53與第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23相連；多晶硅柵電極51位于柵氧化層41上方，場(chǎng)氧化層43位于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21上方；多晶硅柵電極51、源極金屬52和漏極金屬53之間通過(guò)金屬前介質(zhì)43相互隔離。
[0043]如圖2所示，為本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53 ;其特征在于，所述高壓半導(dǎo)體器件還包括第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1?6i，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i位于場(chǎng)氧化層42和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34之間。其中，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34通過(guò)離子注入和推結(jié)工藝實(shí)現(xiàn)，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i通過(guò)離子注入和快速熱退火工藝實(shí)現(xiàn)，隨著向第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6i間距逐漸減小，該結(jié)構(gòu)不僅降低器件的比導(dǎo)通電阻，還降低器件源端電場(chǎng)分布，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，優(yōu)化器件表面電場(chǎng)，從而提高器件擊穿電壓，緩解耐壓和比導(dǎo)通電阻的矛盾關(guān)系。
[0044]如圖3所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1?61、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。其中，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34通過(guò)離子注入和推結(jié)工藝實(shí)現(xiàn)，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i通過(guò)離子注入和快速熱退火工藝實(shí)現(xiàn)，隨著向第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s區(qū)?6i寬度逐漸增大，其工作原理與圖2相似，降低器件源端電場(chǎng)分布，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，提高器件擊穿電壓，同時(shí)為電流提供低阻通道，降低器件比導(dǎo)通電阻，緩解比導(dǎo)通電阻和耐壓的矛盾關(guān)系。
[0045]如圖4所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1?61、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。其中，器件集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝實(shí)現(xiàn)，其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖2的說(shuō)明。
[0046]如圖5所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1?61、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。其中，器件集成在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I上，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝實(shí)現(xiàn)，其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖3的說(shuō)明。
[0047]如圖6所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1?61、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。其中，器件集成在SOI襯底材料上，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝實(shí)現(xiàn)，其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖2的說(shuō)明。
[0048]如圖7所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1?61、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。其中，器件集成在SOI襯底材料上，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21通過(guò)外延工藝實(shí)現(xiàn)，其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖3的說(shuō)明。
[0049]如圖8所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?61、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，其上表面與第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34相連，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24為高壓器件提高了另一條低阻通道，進(jìn)一步降低比導(dǎo)通電阻。其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖2的說(shuō)明。
[0050]如圖9所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?61、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，其上表面與第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34相連，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24為高壓器件提高了另一條低阻通道，進(jìn)一步降低比導(dǎo)通電阻。其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖3的說(shuō)明。
[0051]如圖10所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?61、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。高壓器件所有結(jié)構(gòu)都設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21實(shí)現(xiàn)自隔離。其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖2的說(shuō)明。
[0052]如圖11所示，是本發(fā)明提供的一種高壓器件結(jié)構(gòu)剖面圖，包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?61、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層24、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵電極51、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32、金屬前介質(zhì)43、源極金屬52、漏極金屬53。高壓器件所有結(jié)構(gòu)都設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21實(shí)現(xiàn)自隔離。其他工藝過(guò)程和工作原理參見對(duì)圖3的說(shuō)明。
[0053]本發(fā)明的工作原理為:
[0054]本發(fā)明的工作原理與傳統(tǒng)的高壓器件類似，都是應(yīng)用電荷平衡原理來(lái)提高器件的擊穿電壓，但本發(fā)明提供的橫向高壓器件導(dǎo)通損耗低于傳統(tǒng)橫向高壓器件。圖1為傳統(tǒng)的高壓器件，包括第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底1、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34、場(chǎng)氧化層42、柵氧化層41、多晶硅柵極51、金屬前介質(zhì)43、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32。器件導(dǎo)通時(shí)，電流從第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23區(qū)經(jīng)第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21流到第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22，由于第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的濃度較低，器件的導(dǎo)通電阻很大，導(dǎo)通損耗增加。如圖2所示，為本發(fā)明提供的高壓器件，與傳統(tǒng)橫向高壓器件相比，本發(fā)明提供的高壓器件通過(guò)離子注入工藝在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34，并通過(guò)離子注入和推結(jié)工藝在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21表面形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?開態(tài)時(shí)，高濃度的重?fù)诫s層?6i為高壓器件提供了大量的多數(shù)載流子，在器件表面形成一個(gè)低阻的導(dǎo)電通道，可以極大地減小器件導(dǎo)通電阻，從而大大的降低工藝成本。關(guān)態(tài)時(shí)，漏極金屬53加高壓，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I輔助耗盡第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1Nei，使得器件獲得較大的擊穿電壓。同時(shí)，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s
?6,降低器件的源端電場(chǎng)，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，在表面引入多個(gè)電場(chǎng)尖峰，調(diào)制漂移區(qū)21的表面電場(chǎng)，提高器件的耐壓，從而緩解了橫向高壓功率器件中比導(dǎo)通電阻和耐壓的矛盾關(guān)系。因此，在功率集成電路應(yīng)用中，同樣輸出電流能力的條件下，高壓半導(dǎo)體器件的面積得以降低。
[0055]本發(fā)明提供的一種高壓器件的制備方法步驟如下:
[0056]第一步:采用光刻和離子注入工藝，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I中注入第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，退火擴(kuò)散形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I的電阻率為10?200歐姆.厘米，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的注入劑量為lE12cnT2?2E13cnT2 ；
[0057]第二步:采用光刻和離子注入工藝，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底I中注入第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，退火擴(kuò)散形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的注入劑量為lE12cm_2?5E13cm_2 ；
[0058]第三步:在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21上表面形成場(chǎng)氧化層42 ；
[0059]第四步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中注入第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層33和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)的注入劑量為IEllcnT2?2E13cnT2 ；
[0060]第五步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中注入第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，快速熱退火形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層的注入劑量為IEllcnT2?2E13cm_2 ；
[0061]第六步:在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22的上表面、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的上表面形成柵氧化層41，所述柵氧化層41的厚度為7nm?IOOnm ；
[0062]第七步:在柵氧化層41的上表面和部分場(chǎng)氧化層42的上表面形成多晶硅柵電極51，所述多晶硅柵極51的方塊電阻值為10?40歐姆/方塊；
[0063]第八步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)31中形成相互獨(dú)立的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源22、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32的注入劑量為lE13cm2 ?2E16cm2 ；
[0064]第九步:在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源22的上表面、多晶硅柵極51的上表面、氧化層42的上表面和部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23的上表面淀積形成金屬前介質(zhì)43 ；
[0065]第十步:在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)32的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源22的上表面形成源極金屬52，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23的上表面形成漏極金屬53,源極金屬52和漏極金屬53與金屬前介質(zhì)43連接并在金屬前介質(zhì)43的上表面延伸形成場(chǎng)板。
[0066]其中，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21還可以通過(guò)外延工藝形成；場(chǎng)氧化層42還可以在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34之后形成，可以利用場(chǎng)氧化層42的退火過(guò)程，對(duì)第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34進(jìn)行退火處理，同時(shí)器件可以集成在SOI襯底上。
[0067]本發(fā)明通過(guò)離子注入工藝在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)中形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層，并通過(guò)離子注入工藝在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層上方形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層。開態(tài)時(shí)，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層為器件提供一個(gè)低阻的表面導(dǎo)電通道，降低了器件的導(dǎo)通電阻和功耗。同時(shí)，分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層降低器件源端電場(chǎng)，避免強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)，在器件表面引入多個(gè)電場(chǎng)尖峰，優(yōu)化器件表面電場(chǎng)，從而提高器件的擊穿電壓。與傳統(tǒng)橫向高壓功率器件相比，本發(fā)明提供的高壓器件在相同芯片面積的情況下具有更小的導(dǎo)通電阻(或在相同的導(dǎo)通能力的情況下具有更小的芯片面積)。而且，本發(fā)明還提供了一種高壓器件的制造技術(shù)，其工藝較為簡(jiǎn)單，成本較低。
[0068]本發(fā)明提供的方法中，第四步和第五步為關(guān)鍵特征步驟。
[0069]實(shí)施例1:
[0070]本例的采用工藝為，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層S1Nei具有多個(gè)離子注入窗口，窗口的大小相同，而窗口的間距不同，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近，注入窗口間距逐漸減小，如圖12所示。圖13為第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)注入后的器件結(jié)構(gòu)剖面圖，圖中第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)注入后形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層6廣同時(shí)，場(chǎng)氧化層42在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34的離子注入工藝之前形成，先形成場(chǎng)氧化層42，場(chǎng)氧化層42的退火過(guò)程不會(huì)影響后面的離子注入。分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i;開態(tài)時(shí)為高壓器件提供一個(gè)低阻的表面，降低器件的比導(dǎo)通電阻，關(guān)態(tài)時(shí)降低器件的源端電場(chǎng)，避免器件提前發(fā)生擊穿，提高器件的擊穿電壓。
[0071]實(shí)施例2:
[0072]本例的采用工藝為，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層G1Nei具有多個(gè)離子注入窗口，窗口的大小不同，而窗口的間距相同，隨著向第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)23靠近，注入窗口大小逐漸增大，如圖14所示。圖15為第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)注入后的器件結(jié)構(gòu)剖面圖，圖中第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)注入后形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層6廣同時(shí)，場(chǎng)氧化層42在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34的離子注入工藝之前形成，先形成場(chǎng)氧化層42，場(chǎng)氧化層42的退火過(guò)程不會(huì)影響后面的離子注入。分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i;開態(tài)時(shí)為高壓器件提供一個(gè)低阻的表面，降低器件的比導(dǎo)通電阻，關(guān)態(tài)時(shí)降低器件的源端電場(chǎng)，避免器件提前發(fā)生擊穿，提高器件的擊穿電壓。本例工藝流程形成的高壓器件，其工作原理與實(shí)施例1相同。
[0073]由上述說(shuō)明可得，本發(fā)明通過(guò)光刻和離子注入工藝在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21中形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層34，通過(guò)光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)21的表面形成的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層e1-e”開態(tài)時(shí)，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層61?6i為器件提供一個(gè)表面低阻導(dǎo)電通道，減小了器件表面的電阻率，從而極大地降低了器件的導(dǎo)通電阻。關(guān)態(tài)時(shí)，線性摻雜的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層?6i優(yōu)化器件的表面電場(chǎng)，避免源端電場(chǎng)過(guò)大，防止強(qiáng)場(chǎng)效應(yīng)導(dǎo)致器件提前擊穿，使得新型高壓器件具有較高的擊穿電壓。因此，與傳統(tǒng)高壓器件相比，本發(fā)明提供的高壓器件在相同芯片面積的情況下具有更小的導(dǎo)通電阻(或在相同的導(dǎo)通能力的情況下具有更小的芯片面積)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓器件，其元胞結(jié)構(gòu)包括第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)(22)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)(32)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層(33)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層(34)、柵氧化層(41)、場(chǎng)氧化層(42)、金屬前介質(zhì)(43)、多晶硅柵電極(51)、源極金屬(52)和漏極金屬(53)，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層(33)設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)中，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層(33)設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)的下表面，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層(34)和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)中，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)(22)和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)(32)設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)中并相互獨(dú)立，所述場(chǎng)氧化層(42)設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)的上表面，所述柵氧化層(41)設(shè)置在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)(22)的上表面、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)的上表面并與場(chǎng)氧化層(42)連接，所述多晶硅柵電極(51)設(shè)置在柵氧化層(41)的上表面和部分場(chǎng)氧化層(42)的上表面，所述源極金屬(52)設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)(32)的上表面、部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)(22)的上表面，所述漏極金屬(53)設(shè)置在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)的上表面，所述金屬前介質(zhì)(43)填充在源極金屬(52)和漏極金屬(53)之間,源極金屬(52)和漏極金屬(53)在金屬前介質(zhì)(43)上表面延伸形成場(chǎng)板，其特征在于，還包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層由分為多段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體區(qū)域構(gòu)成并設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層(34)和場(chǎng)氧化層(42)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高壓器件，其特征在于，還包括第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層(24)，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體埋層(24)設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)中并位于第一種導(dǎo)電類型.半導(dǎo)體降場(chǎng)層(34)的下表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種高壓器件，其特征在于，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層(33)設(shè)置在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高壓器件，其特征在于，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)的上表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種高壓器件，其特征在于，還包括SOI襯底(2)，所述SOI襯底(2)設(shè)置在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)之間并分別與第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)連接。
6.一種高壓器件的制造方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:采用光刻和離子注入工藝，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)中注入第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，退火擴(kuò)散形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21 )，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)的電阻率為10~200歐姆?厘米，第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)的注入劑量為lE12cnT2~2E13cnT2 ； 第二步:采用光刻和離子注入工藝，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體襯底(I)中注入第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，退火擴(kuò)散形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31 )，第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)與第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)連接，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)的注入劑量為lE12cnT2~5E13cnT2 ； 第三步:在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)上表面形成場(chǎng)氧化層(42)； 第四步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)中注入第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，形成第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)埋層(33)和第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體降場(chǎng)層(34)，所述第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)的注入劑量為IEllcm-2~2E13cm-2 ； 第五步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)中注入第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體雜質(zhì)，快速熱退火形成分段的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體重?fù)诫s層的注入劑量為IEllcnT2~2E13cm-2 ； 第六步:在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)(22)的上表面、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)的上表面形成柵氧化層(41)，所述柵氧化層(41)的厚度為7nm~IOOnm; 第七步:在柵氧化層(41)的上表面和部分場(chǎng)氧化層(42)的上表面形成多晶硅柵電極(51)，所述多晶硅柵極(51)的方塊電阻值為10~40歐姆/方塊； 第八步:采用光刻和離子注入工藝，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)中形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)，在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體區(qū)(31)中形成相互獨(dú)立的第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源區(qū)(22)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)(32)，所述第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)、第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源(22)、第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)(32)的注入劑量為lE13cnT2~2E16cnT2 ； 第九步:在部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源(22)的上表面、多晶硅柵極(51)的上表面、氧化層(42)的上表面和部分第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)的上表面淀積形成金屬前介質(zhì)(43)； 第十步:在第一種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體體接觸區(qū)(32)的上表面和第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體源(22)的上表面形成源極金屬(52)，在第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漏區(qū)(23)的上表面形成漏極金屬(53),源極金屬(52)和漏極金屬(53)與金屬前介質(zhì)(43)連接并在金屬前介質(zhì)(43)的上表面延伸形成場(chǎng)板。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種高壓器件的制備方法，其特征在于，所述第一步為采用外延工藝形成第二種導(dǎo)電類型半導(dǎo)體漂移區(qū)(21)。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK103474466SQ201310418088
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】喬明, 李燕妃, 蔡林希, 吳文杰, 許琬, 陳濤, 胡利志, 張波 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)