具有防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的低壓mosfet器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種MOSFET器件及其制造方法，尤其是一種具有防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的低壓MOSFET器件，屬于半導(dǎo)體MOSFET器件的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]功率MOSFET器件在封裝、包裝、運輸、裝配及使用過程中容易出現(xiàn)靜電釋放(Electro-Static discharge)現(xiàn)象，靜電會使得柵源間絕緣介質(zhì)被擊穿，從而導(dǎo)致器件失效。為追求更高的成品率、器件可靠性，越來越多MOSFET要求帶有ESD保護(hù)設(shè)計。
[0003]現(xiàn)有工藝設(shè)計中普遍設(shè)計方法是在柵極和源極間并聯(lián)接入多晶硅二極管組，當(dāng)有靜電發(fā)生時，二極管組能夠先于柵極氧化層被擊穿，瞬間泄放電壓電流，從而保護(hù)MOSFET不被損壞。
[0004]普通帶ESD保護(hù)結(jié)構(gòu)的VDM0SFET的設(shè)計要有場氧結(jié)構(gòu)，場氧層厚度一般是6000A-1ooooA之間，具體根據(jù)器件性能和工藝水平而定，場氧發(fā)揮兩個作用，一是作為終端耐壓結(jié)構(gòu)使用，二是充當(dāng)多晶硅二極管組結(jié)構(gòu)的絕緣墊層，在設(shè)計制造中，場氧層需要I塊光刻版，即會導(dǎo)致工藝流程和生產(chǎn)成本都隨之增加，同時終端場板設(shè)計結(jié)構(gòu)也占用了元胞區(qū)使用面積，器件綜合性能得不到提高，尤其是低壓MOSFET的特征電阻得不到優(yōu)化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種具有防靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的低壓MOSFET器件，其結(jié)構(gòu)緊湊，與現(xiàn)有工藝步驟兼容，提高具有ESD保護(hù)的器件耐壓，有效降低特征電阻以及降低制造成本，安全可靠。
[0006]按照本實用新型提供的技術(shù)方案，所述具有靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的低壓MOSFET器件，在所述MOSFET器件的俯視平面上，包括位于半導(dǎo)體基板上的元胞區(qū)以及終端保護(hù)區(qū)，所述元胞區(qū)位于半導(dǎo)體基板的中心區(qū)，終端保護(hù)區(qū)位于元胞區(qū)的外圈并環(huán)繞包圍所述元胞區(qū)；所述終端保護(hù)區(qū)包括緊鄰元胞區(qū)的靜電保護(hù)區(qū)；在所述MOSFET器件的截面上，所述半導(dǎo)體基板包括位于上方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)以及位于下方的第一導(dǎo)電類型襯底，所述第一導(dǎo)電類型襯底鄰接第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)的上表面形成半導(dǎo)體基板的第一主面，第一導(dǎo)電類型襯底的下表面形成半導(dǎo)體基板的第二主面;其創(chuàng)新在于:
[0007]在所述MOSFET器件的截面上，所述靜電保護(hù)區(qū)包括位于第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)上部的第二導(dǎo)電類型阱區(qū)以及位于所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)上方的絕緣支撐層，所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)貫穿終端保護(hù)區(qū)，絕緣支撐層位于半導(dǎo)體基板的第一主面上并與所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)相接觸;在所述絕緣支撐層上設(shè)有多晶硅二極管組，所述多晶硅二極管組包括第一二極管以及第二二極管，所述第一二極管的陰極端與第二二極管的陰極端連接，第一二極管的陽極端與上方的柵極金屬歐姆接觸，第二二極管的陽極端與上方的源極金屬歐姆接觸。
[0008]所述終端保護(hù)區(qū)還包括分壓保護(hù)區(qū)以及截止保護(hù)區(qū)，所述截止保護(hù)區(qū)位于終端保護(hù)區(qū)的外圈，分壓保護(hù)區(qū)位于靜電保護(hù)區(qū)與截止保護(hù)區(qū)之間；
[0009]在所述MOSFET器件的截面上，所述分壓保護(hù)區(qū)內(nèi)包括至少一個分壓環(huán)，所述分壓環(huán)采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述分壓溝槽位于第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，分壓溝槽的深度伸入第二導(dǎo)電類型阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；所述分壓溝槽的側(cè)壁以及底壁生長有分壓溝槽絕緣柵氧化層，在生長有分壓溝槽絕緣柵氧化層的分壓溝槽內(nèi)填充有分壓溝槽導(dǎo)電多晶硅，所述分壓溝槽的槽口由絕緣介質(zhì)層覆蓋，所述絕緣介質(zhì)層位于半導(dǎo)體基板的第一主面上。
[0010]在所述MOSFET器件的截面上，所述截止保護(hù)區(qū)采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述截止溝槽位于第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，截止溝槽的深度伸入第二導(dǎo)電類型阱區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)；所述截止溝槽的側(cè)壁及底壁生長有截止溝槽絕緣柵氧化層，在生長有截止溝槽絕緣柵氧化層的截止溝槽內(nèi)填充有截止溝槽導(dǎo)電多晶硅;截止溝槽鄰近分壓溝槽外側(cè)壁的上方設(shè)有第一導(dǎo)電類型截止有源區(qū)，絕緣介質(zhì)層覆蓋在與所述截止保護(hù)區(qū)對應(yīng)半導(dǎo)體基板的第一主面上;第一導(dǎo)電類型截止有源區(qū)上方設(shè)有截止金屬，所述截止金屬穿過絕緣介質(zhì)層后與第一導(dǎo)電類型截止有源區(qū)以及截止溝槽導(dǎo)電多晶硅歐姆接觸。
[0011]在所述MOSFET器件的截面上，元胞區(qū)包括若干規(guī)則排布且相互平行分布的有源元胞，所述有源元胞采用溝槽結(jié)構(gòu)，所述元胞溝槽從半導(dǎo)體基板的第一主面垂直向下延伸，元胞溝槽的槽底穿過第二導(dǎo)電類型阱區(qū)后伸入第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)，第二導(dǎo)電類型阱區(qū)貫穿元胞區(qū)；在所述元胞溝槽的側(cè)壁及底壁生長有元胞溝槽絕緣柵氧化層，在所述生長有元胞溝槽絕緣柵氧化層的元胞溝槽內(nèi)填充有元胞溝槽導(dǎo)電多晶娃，在相鄰元胞溝槽間相對應(yīng)外側(cè)壁上方設(shè)有第一導(dǎo)電類型元胞有源區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型元胞有源區(qū)、相鄰元胞溝槽間的第二導(dǎo)電類型阱區(qū)與半導(dǎo)體基板第一主面上方的源極金屬歐姆接觸，所述源極金屬通過半導(dǎo)體基板第一主面上的絕緣介質(zhì)層與元胞溝槽導(dǎo)電多晶硅絕緣隔離。
[0012]一種具有靜電保護(hù)結(jié)構(gòu)的低壓MOSFET器件的制造方法，所述低壓MOSFET器件的制造方法包括如下步驟:
[0013]a、提供具有兩個相對主面的半導(dǎo)體基板，所述兩個相對主面包括第一主面與第二主面，在第一主面與第二主面間包括第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)以及位于所述第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)下方的第一導(dǎo)電類型襯底；
[0014]b、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上淀積硬掩膜層，選擇性地掩蔽和刻蝕所述硬掩膜層，以得到所需貫通硬掩膜層的硬掩膜窗口；
[0015]C、利用上述硬掩膜窗口對半導(dǎo)體基板的第一主面進(jìn)行刻蝕，以得到所需的元胞溝槽、分壓溝槽以及截止溝槽；
[0016]d、去除上述硬掩膜層，并在上述半導(dǎo)體基板的第一主面生成所需的第一氧化層，以得到覆蓋元胞溝槽的側(cè)壁及底壁的元胞溝槽絕緣柵氧化層、覆蓋分壓溝槽的側(cè)壁及底壁的分壓溝槽絕緣柵氧化層以及覆蓋截止溝槽的側(cè)壁及底壁的截止溝槽絕緣柵氧化層；
[0017]e、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面淀積導(dǎo)電多晶硅，所述導(dǎo)電多晶硅覆蓋于半導(dǎo)體基板的第一主面并填充于元胞溝槽、分壓溝槽以及截止溝槽內(nèi)，刻蝕去除半導(dǎo)體基板第一主面上的導(dǎo)電多晶硅，以得到位于元胞溝槽內(nèi)的元胞溝槽導(dǎo)電多晶硅、位于分壓溝槽內(nèi)的分壓溝槽導(dǎo)電多晶硅以及位于截止溝槽內(nèi)的截止溝槽導(dǎo)電多晶硅；
[0018]f、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入并退火，以得到位于半導(dǎo)體基板第一導(dǎo)電類型漂移區(qū)內(nèi)的第二導(dǎo)電類型阱區(qū)，所述第二導(dǎo)電類型阱區(qū)從半導(dǎo)體基板的第一主面垂直向下延伸；
[0019]g、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面上淀積第二氧化層，并在所述第二氧化層上淀積靜電保護(hù)導(dǎo)電多晶硅；
[0020]h、選擇性地掩蔽上述靜電保護(hù)導(dǎo)電多晶硅，以得到靜電保護(hù)離子注入窗口；利用所述靜電保護(hù)離子注入窗口進(jìn)行第二導(dǎo)電類型雜質(zhì)注入，退火后形成多晶硅二極管組區(qū)域；
[0021]1、選擇性地掩蔽和刻蝕上述第二氧化層以及靜電保護(hù)導(dǎo)電多晶硅，去除多晶硅二極管組區(qū)域外的第二氧化層以及靜電保護(hù)導(dǎo)電多晶硅，以得到絕緣支撐層以及位于所述絕緣支撐層上的多晶硅二極管組；
[0022]j、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面進(jìn)行第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)離子注入，以得到所需的第一導(dǎo)電類型元胞有源區(qū)以及第一導(dǎo)電類型截止有源區(qū)；
[0023]k、在上述半導(dǎo)體基板的第一主面淀積絕緣介質(zhì)層，所述絕緣介質(zhì)層覆蓋在半導(dǎo)體基板的第一主面上以及多晶硅二極管組上，并在所