增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成vdmos功率器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，包括N型襯底，所述N型襯底上設(shè)置有N型外延層，其特征在于：所述N型外延層上設(shè)置有增強(qiáng)型VDMOS、耗盡型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS，且它們之間設(shè)有隔離結(jié)構(gòu)；本發(fā)明將三個(gè)VDMOS器件集成在一起，應(yīng)用組合靈活多樣，可用于LED驅(qū)動(dòng)電源、電源適配器、充電器等電路中，不僅有利于系統(tǒng)集成和小型化，而且具有成本低，制成控制簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；本發(fā)明在三個(gè)VDMOS器件之間采用隔離結(jié)構(gòu)，能有效防止器件之間穿通。本發(fā)明具有兼容性好、可靠性高、制造成本低、易產(chǎn)業(yè)化等特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及VDMOS功率器件【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件。
【背景技術(shù)】
[0002]垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)器件VDMOS包括了增強(qiáng)型和耗盡型，它們具有開關(guān)特性好、功耗小等優(yōu)點(diǎn)；此外還有利用該垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)器件設(shè)計(jì)成電流感應(yīng)功率MOSFET (SENSFET),電流感應(yīng)功率MOSFET可以實(shí)現(xiàn)比其它方案更高的效率、更快的負(fù)載電流瞬間響應(yīng)和更低的系統(tǒng)成本。因此VDMOS功率器件在LED驅(qū)動(dòng)電源、充電器、電源適配器等產(chǎn)品上得到廣泛使用，但是現(xiàn)有的垂直雙擴(kuò)散金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)器件在這些產(chǎn)品中都是獨(dú)立封裝，這樣不僅占用面積大，而且制造工藝復(fù)雜，成本高。然而隨著電子器件集成技術(shù)的發(fā)展，各自獨(dú)立封裝已經(jīng)阻礙了產(chǎn)品小型化，因此，怎樣將增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)型VDMOS通過集成技術(shù)集成成一個(gè)器件，并能保證器件的穩(wěn)定性、可靠性是市場(chǎng)的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，能有效降低生產(chǎn)成本，更有利系統(tǒng)的集成和小型化。
[0004]本發(fā)明采用以下方案實(shí)現(xiàn):一種增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，包括N型襯底，所述N型襯底上設(shè)置有N型外延層，其特征在于:所述N型外延層上設(shè)置有增強(qiáng)型VDM0S、耗盡型VDM0S、電流感應(yīng)VDMOS和兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)，其中三類VDMOS器件共用漏極，增強(qiáng)型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS共用柵極，所述隔離結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述增強(qiáng)型VDM0S、耗盡型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS的源極之間。
[0005]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述增強(qiáng)型VDMOS的柵極和電流感應(yīng)VDMOS的柵極通過金屬共同連接到共用柵極；
在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)包括多晶硅場(chǎng)板，多晶硅場(chǎng)板下的N型外延上還設(shè)置有浮空P阱，浮空P阱位于P阱之間，所述多晶硅場(chǎng)板位于P阱的上端且向浮空P阱方向延伸，同時(shí)和浮空P阱有交疊；所述多晶硅場(chǎng)板被二氧化硅介質(zhì)層所覆蓋，所述多晶硅場(chǎng)板下設(shè)置有柵氧化層和場(chǎng)氧化層。
[0006]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的多晶硅場(chǎng)板為兩塊，且為Z字形。
[0007]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的增強(qiáng)型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS結(jié)構(gòu)相同，均包括設(shè)置在所述N型外延層中的兩個(gè)P阱；所述P阱設(shè)置有相互鄰接的η+源區(qū)和ρ+歐姆接觸區(qū)；所述的P阱上設(shè)置有多晶硅柵，所述多晶硅柵下表面設(shè)置有柵氧化層，所述多晶硅柵覆蓋有二氧化硅介質(zhì)層，所述的二氧化硅介質(zhì)層上覆蓋有金屬層。
[0008]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的耗盡型VDMOS包括設(shè)置在所述N型外延層中的兩個(gè)P阱；所述P阱設(shè)置有相互鄰接的η+源區(qū)和ρ+歐姆接觸區(qū)；所述的P阱上設(shè)置有耗盡層；所述耗盡層上設(shè)置有多晶硅柵，所述多晶硅柵下表面設(shè)置有柵氧化層，所述多晶硅柵覆蓋有二氧化硅介質(zhì)層，所述的二氧化硅介質(zhì)層上覆蓋有金屬層。
[0009]在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述的耗盡型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS版圖能位于增強(qiáng)型VDMOS版圖內(nèi)部或者外部。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明將三個(gè)VDMOS器件集成在一起，不僅應(yīng)用靈活多樣，可獨(dú)立或者組合使用，更有利于系統(tǒng)集成和小型化，具有成本低，制成控制簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)；此夕卜，本發(fā)明在三個(gè)VDMOS器件之間采用隔離結(jié)構(gòu)，能有效防止器件之間穿通。本發(fā)明具有兼容性好、可靠性高、制造成本低、易產(chǎn)業(yè)化等特點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例版圖分布示意圖。
[0013]其中:1為漏極金屬；2為N型襯底；3為耗盡型VDMOS ；4為隔離結(jié)構(gòu)；5為增強(qiáng)型VDMOS ；6為電流感應(yīng)VDMOS ；7為η+源區(qū)；8為ρ+歐姆接觸區(qū)；9為多晶硅柵；10為二氧化硅介質(zhì)保護(hù)層；11為金屬層；12為浮空P講；13為P講；14為N型外延層。15為耗盡層；16為柵氧化層；17場(chǎng)氧化層，18為多晶硅場(chǎng)板，19為耗盡管柵極PAD，20為耗盡管源極PAD，21為增強(qiáng)管和電流感應(yīng)管共用柵極PAD，22為增強(qiáng)管源極PAD，23為電流管源極PAD。
【具體實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例提供一種增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，包括N型襯底2，所述N型襯底2上設(shè)置有N型外延層14，其特征在于:所述N型外延層14上設(shè)置有增強(qiáng)型VDM0S5、耗盡型VDM0S3、電流感應(yīng)VDM0S6和兩個(gè)隔離結(jié)構(gòu)4，其中三類VDMOS器件共用漏極，增強(qiáng)型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS共用柵極，所述隔離結(jié)構(gòu)4分別設(shè)置于所述增強(qiáng)型VDM0S、耗盡型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS的源極之間。所述增強(qiáng)型VDMOS的柵極和電流感應(yīng)VDMOS的柵極通過金屬共同連接到共用柵極；
請(qǐng)繼續(xù)參見圖1，在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述隔離結(jié)構(gòu)4包括多晶硅場(chǎng)板18，多晶硅場(chǎng)板18下的N型外延上還設(shè)置有浮空P阱12，浮空P阱12位于P阱13之間，所述多晶硅場(chǎng)板18位于P阱13的上端且向浮空P阱12方向延伸，同時(shí)和浮空P阱12有交疊；所述多晶硅場(chǎng)板18被二氧化硅介質(zhì)層10所覆蓋，所述多晶硅場(chǎng)板18下表面設(shè)置有柵氧化層16和場(chǎng)氧化層17。所述的多晶硅場(chǎng)板18為兩塊，且為Z字形。
[0016]要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，所述的增強(qiáng)型VDM0S5和電流感應(yīng)VDM0S6結(jié)構(gòu)相同，請(qǐng)繼續(xù)參見圖1，該增強(qiáng)型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS均包括設(shè)置在所述N型外延層14中的兩個(gè)P阱13 ;所述P阱13設(shè)置有相互鄰接的η+源區(qū)7和ρ+歐姆接觸區(qū)8 ;所述的P阱上設(shè)置有多晶硅柵9，所述多晶硅柵9下表面設(shè)置有柵氧化層16，所述多晶硅柵9覆蓋有二氧化硅介質(zhì)層10，所述的二氧化硅介質(zhì)層上覆蓋有金屬層11。所述的耗盡型VDM0S3包括設(shè)置在所述N型外延層14中的兩個(gè)P阱13 ;所述P阱13設(shè)置有相互鄰接的η+源區(qū)7和ρ+歐姆接觸區(qū)8 ;所述的P阱上設(shè)置有耗盡層15 ;所述耗盡層15上設(shè)置有多晶硅柵9，所述多晶硅柵下表面設(shè)置有柵氧化層16，所述多晶硅柵9覆蓋有二氧化硅介質(zhì)層10，所述的二氧化娃介質(zhì)層10上覆蓋有金屬層11。
[0017]請(qǐng)參見圖2，圖2中，所述的耗盡型VMDOS和電流感應(yīng)VDMOS版圖位于增強(qiáng)型VDMOS內(nèi)部，但并不以此為限，也可以位于外部。
[0018]為了讓一般技術(shù)人員更好的區(qū)別本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)。下面對(duì)本發(fā)明器件的制作工藝做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0019]該集成增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)VDMOS功率器件采用N (100)摻銻襯底，其主要制作工藝包括:
1、場(chǎng)氧化:芯片整片氧化，氧化層厚度為10000-12000人，
2、有源區(qū)光刻，腐蝕:將片內(nèi)要形成增強(qiáng)管、耗盡管和電流感應(yīng)管的區(qū)域以及形成高壓終端的區(qū)域打開，將這些區(qū)域的氧化層去掉；
3、JFET注入，退火:整片注入，由于場(chǎng)區(qū)厚氧化層的存在，構(gòu)成自對(duì)準(zhǔn)注入，只有有源區(qū)的位置被注入，能量80kev~lOOkev，注入劑量8Ε11-1.2E12cnT2，雜質(zhì)類型為磷；退火條件1150°C氮氧氣(氧含量2.7%) 120分鐘；
4、P阱well光刻，注入，退火推結(jié)深:在增強(qiáng)管、和耗盡管、電流感應(yīng)管和高壓終端的區(qū)域注入?yún)^(qū)域，注入能量70kev~90kev ;注入劑量2.6E13~3.2E13 ;雜質(zhì)類型為硼，退火條件1150°C氮氧(氧含量1.2%)氣120分鐘；
5、耗盡層光刻，注入:在形成耗盡管的區(qū)域注入，注入能量130kef150kev ;注入劑量
1.6~2.0E12 ;雜質(zhì)類型為砷；` 6、柵氧化:整片氧化，在增強(qiáng)、耗盡管和電流感應(yīng)管的區(qū)域氧厚度達(dá)95(Tl050A ；
7、多晶硅柵(包括多晶硅場(chǎng)板)淀積、摻雜，光刻，刻蝕；柵氧后應(yīng)立刻進(jìn)爐管進(jìn)行多晶淀積，以免表面沾污，多晶淀積厚度500(T6000 A ；
8、P+光刻，注入，退火:在增強(qiáng)管、耗盡管、電流感應(yīng)管以及高壓終端的位置注入，注入能量60kev~80kev ;注入劑量1.0E15~1.2E15，雜質(zhì)類型為硼，退火條件1100。。氮?dú)?0分鐘；增加歐姆接觸的良好性,抑制寄生NPN管開啟；
9、源極N+光刻，注入，退火:在增強(qiáng)管、耗盡管和電流感應(yīng)管區(qū)域內(nèi)，要形成VDMOS的源極區(qū)域做N+，注入能量8(T100kev ;注入劑量4.5E15~5.5E15 ;雜質(zhì)類型為砷；
10、接觸孔光刻，刻蝕:在增強(qiáng)管、耗盡管、電流感應(yīng)管以及多晶柵極上，開出鋁接觸用的接觸孔；
11、蒸鋁，腐蝕鋁:整片蒸鋁，鋁厚4μπι，厚鋁可以提高電流能力和可靠性，然后腐蝕掉有VDMOS源區(qū)和多晶柵極外的鋁；
12、壓點(diǎn)PAD刻蝕:在增強(qiáng)管、耗盡管和電流感應(yīng)的柵極和源極上，開出封裝時(shí)用來(lái)金絲焊接的區(qū)域。
[0020]較佳的，上述采用的N (100)摻銻襯底的VDMOS材料片，電阻率小于0.01 Ω.CM，外延厚度為50-52μπι，外延電阻率23Ω.CM。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，包括N型襯底，所述N型襯底上設(shè)置有N型外延層，其特征在于:所述N型外延層上設(shè)置有增強(qiáng)型VDM0S、耗盡型VDM0S、電流感應(yīng)VDMOS和隔離結(jié)構(gòu)，其中三類VDMOS器件共用漏極，增強(qiáng)型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS共用柵極，所述隔離結(jié)構(gòu)分別設(shè)置于所述增強(qiáng)型VDM0S、耗盡型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS的源極之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，其特征在于:所述增強(qiáng)型VDMOS的柵極和電流感應(yīng)VDMOS的柵極通過金屬共同連接到共用柵極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，其特征在于:所述隔離結(jié)構(gòu)包括多晶硅場(chǎng)板，多晶硅場(chǎng)板下的N型外延上還設(shè)置有浮空P阱，浮空P阱位于P阱之間，所述多晶硅場(chǎng)板位于P阱的上端且向浮空P阱方向延伸，同時(shí)和浮空P阱有交疊；所述的多晶硅場(chǎng)板被二氧化硅介質(zhì)所覆蓋，所述多晶硅場(chǎng)板下設(shè)置有柵氧化層和場(chǎng)氧化層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，其特征在于:所述的多晶硅場(chǎng)板為兩塊，且為Z字形。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，其特征在于:所述的增強(qiáng)型VDMOS和電流感應(yīng)VDMOS結(jié)構(gòu)相同，均包括設(shè)置在所述N型外延層中的兩個(gè)P阱；所述P阱設(shè)置有相互鄰接的η+源區(qū)和P+歐姆接觸區(qū)；所述的P阱上設(shè)置有多晶硅柵，所述多晶硅柵下表面設(shè)置有柵氧化層，所述多晶硅柵覆蓋有二氧化硅介質(zhì)層，所述的二氧化硅介質(zhì)層上覆蓋有金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，其特征在于:所述的耗盡型VDMOS包括設(shè)置在所述N型外延層中的兩個(gè)P阱；所述P阱設(shè)置有相互鄰接的η+源區(qū)和ρ+歐姆接觸區(qū)；所述的P阱上設(shè)置有耗盡層；所述耗盡層上設(shè)置有多晶硅柵，所述多晶硅柵下表面設(shè)置有柵氧化層，所述多晶硅柵覆蓋有二氧化硅介質(zhì)層，所述的二氧化硅介質(zhì)層上覆蓋有金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)型、耗盡型和電流感應(yīng)集成VDMOS功率器件，其特征在于:所述的耗盡型VMDOS和電流感應(yīng)VDMOS版圖能位于增強(qiáng)型VDMOS版圖內(nèi)部或者外部。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK103872137SQ201410135185
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年4月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月4日
【發(fā)明者】陳利, 高耿輝, 高偉鈞 申請(qǐng)人:廈門元順微電子技術(shù)有限公司, 友順科技股份有限公司, 大連連順電子有限公司