專利名稱：高壓p型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法，尤其是高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體型功率器件具有開(kāi)關(guān)特性好、功耗小等優(yōu)點(diǎn)，更為重要的是金屬氧化物半導(dǎo)體型功率器件易于兼容標(biāo)準(zhǔn)低壓金屬氧化物半導(dǎo)體工藝，降低芯片的生產(chǎn)成本，因此在10V-600V的應(yīng)用范圍內(nèi)，金屬氧化物半導(dǎo)體型功率器件廣泛應(yīng)用于功率集成電路中，擊穿電壓和導(dǎo)通電阻是高壓金屬氧化物半導(dǎo)體器件的兩個(gè)最關(guān)鍵的參數(shù)，也是一對(duì)矛盾體，擊穿電壓提高，導(dǎo)通電阻就會(huì)相應(yīng)增加。最近，出現(xiàn)了一些新技術(shù)或新結(jié)構(gòu)來(lái)克服以上缺點(diǎn)，即在提高擊穿電壓的同時(shí)不增加導(dǎo)通電阻，如多場(chǎng)極板結(jié)構(gòu)，多維柵結(jié)構(gòu)，漂移區(qū)線性注入等等。但是目前提出的漂移區(qū)線性注入技術(shù)是一維的，沒(méi)有考慮到不同的氧化層厚度以及場(chǎng)極板的影響，因此還不夠全面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠提高耐壓、降低導(dǎo)通電阻，且與標(biāo)準(zhǔn)外延金屬氧化物半導(dǎo)體工藝相兼容的漂移區(qū)分段線性注入的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法。
本發(fā)明所述產(chǎn)品技術(shù)方案如下一種線性摻雜的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底，在P型襯底上設(shè)有N型阱和P型漂移區(qū)，在N型阱內(nèi)設(shè)有N型接觸孔和P型源，在P型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有P型漏，在N型阱和P型漂移區(qū)的上方設(shè)有柵氧化層，在柵氧化層上方設(shè)有多晶硅柵且多晶硅柵位于N型阱與P型漂移區(qū)交界的上方，在柵氧化層及多晶硅柵的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層，在N型接觸孔和P型源上連接有鋁引線，
在多晶硅柵上連接有鋁引線，在P型漏上連接有鋁引線，在場(chǎng)氧化層內(nèi)設(shè)有多晶硅場(chǎng)極板，該多晶硅場(chǎng)極板與多晶硅柵連接，P型漂移區(qū)由、第二區(qū)、第三區(qū)及第四區(qū)組成，該四根區(qū)沿P型源至P型漏的方向依次排列，上述第一區(qū)始于N型阱的邊界終于多晶硅柵的端部，第二區(qū)始于多晶硅柵的端部終于多晶硅場(chǎng)極板的端部，第三區(qū)始于多晶硅場(chǎng)極板的端部終于與P型漏連接鋁引線的末端，第四區(qū)始于與P型漏連接鋁引線的末端終于P型漏的末端，上述第四區(qū)的摻雜濃度大于第三區(qū)，第三區(qū)的摻雜濃度大于第二區(qū)，第二區(qū)的摻雜濃度大于第一區(qū)。
本發(fā)明所述方法技術(shù)方案如下一種用于制造上述高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法，先制備P型襯底，濃度為1×1015cm-3左右，再在P型襯底制備P型漂移區(qū)，其漂移區(qū)分四個(gè)區(qū)線性注入，在第一至第四漂移區(qū)的光刻版上依次開(kāi)設(shè)由小到大的注入窗口，離子注入后，經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)散，雜質(zhì)在漂移區(qū)形成分段線性分布，此后，再制備場(chǎng)氧化層、柵氧化層、多晶硅柵、N型阱、P型源、漏和P型襯底接觸孔及接觸孔和金屬鋁引線。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明引入了分段線性摻雜的漂移區(qū)，這種結(jié)構(gòu)可以降低柵氧化層下方漂移區(qū)、多晶柵場(chǎng)極板邊緣以及漏端鋁場(chǎng)極板邊緣的峰值電場(chǎng)，這樣可以大大提高擊穿電壓，擊穿電壓可以提高30％以上；同時(shí)由于漂移區(qū)采用分段線性摻雜，這樣漂移區(qū)的濃度比常規(guī)的漂移區(qū)濃度要提高很多，故導(dǎo)通電阻可以大大降低，大約可以降低40％以上。
(2)由于本發(fā)明引入的分段線性摻雜的漂移區(qū)可以基于標(biāo)準(zhǔn)體硅低壓金屬氧化物半導(dǎo)體工藝線上實(shí)現(xiàn)，不會(huì)增加任何工藝步驟，易于集成到功率集成電路中，故本發(fā)明具有制造成本低，可產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖2是本發(fā)明的漂移區(qū)分區(qū)線性注入示意圖。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1，一種線性摻雜的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底1，在P型襯底1上設(shè)有N型阱2和P型漂移區(qū)3，在N型阱2內(nèi)設(shè)有N型接觸孔6和P型源5，在P型漂移區(qū)3內(nèi)設(shè)有P型漏4，在N型阱2和P型漂移區(qū)3的上方設(shè)有柵氧化層7，在柵氧化層7上方設(shè)有多晶硅柵8且多晶硅柵8位于N型阱2與P型漂移區(qū)3交界的上方，在柵氧化層7及多晶硅柵8的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層10，在N型接觸孔6和P型源5上連接有鋁引線11，在多晶硅柵8上連接有鋁引線12，在P型漏4上連接有鋁引線13，在場(chǎng)氧化層10內(nèi)設(shè)有多晶硅場(chǎng)極板9，該多晶硅場(chǎng)極板9與多晶硅柵8連接，P型漂移區(qū)3由、第二區(qū)N2、第三區(qū)N3及第四區(qū)N4組成，該四根區(qū)沿P型源5至P型漏4的方向依次排列，上述第一區(qū)N1始于N型阱2的邊界終于多晶硅柵8的端部，第二區(qū)N2始于多晶硅柵8的端部終于多晶硅場(chǎng)極板9的端部，第三區(qū)N3始于多晶硅場(chǎng)極板9的端部終于與P型漏4連接鋁引線13的末端，第四區(qū)N4始于與P型漏4連接鋁引線13的末端終于P型漏4的末端，上述第四區(qū)N4的摻雜濃度大于第三區(qū)N3，第三區(qū)N3的摻雜濃度大于第二區(qū)N2，第二區(qū)N2的摻雜濃度大于第一區(qū)N1。
實(shí)施例2一種用于制造上述高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法，先制備P型襯底，濃度為1×1015cm-3左右，再在P型襯底制備P型漂移區(qū)，其漂移區(qū)分四個(gè)區(qū)線性注入，在第一至第四漂移區(qū)的光刻版上依次開(kāi)設(shè)由小到大的注入窗口，離子注入后，經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)散，雜質(zhì)在漂移區(qū)形成分段線性分布，此后，再制備場(chǎng)氧化層、柵氧化層、多晶硅柵、N型阱、P型源、漏和P型襯底接觸孔及接觸孔和金屬鋁引線。
參照?qǐng)D2，在P型襯底制備P型漂移區(qū)時(shí)，其漂移區(qū)分四段線性注入，每一部分分別按照如下等式進(jìn)行摻雜。
N1(x)=Mαf1x-ϵ0ϵoxqt1tdVg]]>0≤x≤L1N2(x)=Mαf2x-ϵ0ϵoxqt2tdVg]]>L1≤x≤L2
N3(x)＝Mαf3xL2≤x≤L3N4(x)=Mαf4x-ϵ0ϵoxqt3tdVd]]>L3≤x≤L4其中Mϵ0ϵsiqL4Vd]]>αf1=ϵoxϵsit1td+2td(td+ts1),]]>βf1=-[qNd(x)ϵ0ϵsi+ϵoxϵsit1tdVg]]]>αf2=ϵoxϵsit2td+2td(td+ts2),]]>βf2=-[qNd(x)ϵ0ϵsi+ϵoxϵsit2tdVg]]>αf3=2td(td+ts3),]]>βf3=-[qNd(x)ϵ0ϵsi]]]>αf4=ϵoxϵsit3td+2td(td+ts4),]]>βf4=-[qNd(x)ϵ0ϵsi+ϵoxϵsit3tdVd]]]>L1，L2，L3和L4分別為N1，N2，N3和N4區(qū)域的右邊界位置。t1s，t2s，t3s和t4s分別為L(zhǎng)1，L2，L3和L4區(qū)域的耗盡層寬度。t1為柵氧化層的厚度，t2和t3為多晶柵場(chǎng)極板和漏端鋁場(chǎng)極板下各自對(duì)應(yīng)的場(chǎng)氧層的厚度。εox和εsi分別為二氧化硅和硅的相對(duì)介電常數(shù)。Vg為器件的柵電壓，Vd為器件所需的擊穿電壓。td為P型漂移區(qū)的結(jié)深，Nd(x)為初始雜質(zhì)濃度。
在工藝制備中，可以按照以上公式在漂移區(qū)光刻版上開(kāi)設(shè)不同大小的注入窗口14(參照?qǐng)D2)，這樣注入到漂移區(qū)表面的雜質(zhì)劑量就不同，經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)散后，雜質(zhì)在漂移區(qū)就可以形成分段線性分布。
權(quán)利要求
1.一種線性摻雜的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底(1)，在P型襯底(1)上設(shè)有N型阱(2)和P型漂移區(qū)(3)，在N型阱(2)內(nèi)設(shè)有N型接觸孔(6)和P型源(5)，在P型漂移區(qū)(3)內(nèi)設(shè)有P型漏(4)，在N型阱(2)和P型漂移區(qū)(3)的上方設(shè)有柵氧化層(7)，在柵氧化層(7)上方設(shè)有多晶硅柵(8)且多晶硅柵(8)位于N型阱(2)與P型漂移區(qū)(3)交界的上方，在柵氧化層(7)及多晶硅柵(8)的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層(10)，在N型接觸孔(6)和P型源(5)上連接有鋁引線(11)，在多晶硅柵(8)上連接有鋁引線(12)，在P型漏(4)上連接有鋁引線(13)，在場(chǎng)氧化層(10)內(nèi)設(shè)有多晶硅場(chǎng)極板(9)，該多晶硅場(chǎng)極板(9)與多晶硅柵(8)連接，其特征在于P型漂移區(qū)(3)由、第二區(qū)(N2)、第三區(qū)(N3)及第四區(qū)(N4)組成，該四根區(qū)沿P型源(5)至P型漏(4)的方向依次排列，上述第一區(qū)(N1)始于N型阱(2)的邊界終于多晶硅柵(8)的端部，第二區(qū)(N2)始于多晶硅柵(8)的端部終于多晶硅場(chǎng)極板(9)的端部，第三區(qū)(N3)始于多晶硅場(chǎng)極板(9)的端部終于與P型漏(4)連接鋁引線(13)的末端，第四區(qū)(N4)始于與P型漏(4)連接鋁引線(13)的末端終于P型漏(4)的末端，上述第四區(qū)(N4)的摻雜濃度大于第三區(qū)(N3)，第三區(qū)(N3)的摻雜濃度大于第二區(qū)(N2)，第二區(qū)(N2)的摻雜濃度大于第一區(qū)(N1)。
2.一種用于制造權(quán)利要求1所述高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法，其特征在于先制備P型襯底，濃度為1×1015cm-3左右，再在P型襯底制備P型漂移區(qū)，其漂移區(qū)分四個(gè)區(qū)線性注入，在第一至第四漂移區(qū)的光刻版上依次開(kāi)設(shè)由小到大的注入窗口，離子注入后，經(jīng)過(guò)熱擴(kuò)散，雜質(zhì)在漂移區(qū)形成分段線性分布，此后，再制備場(chǎng)氧化層、柵氧化層、多晶硅柵、N型阱、P型源、漏和P型襯底接觸孔及接觸孔和金屬鋁引線。
全文摘要
一種線性摻雜的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，在P型襯底上設(shè)有N型阱和P型漂移區(qū)，在N型阱內(nèi)設(shè)有N型接觸孔和P型源，在P型漂移區(qū)內(nèi)設(shè)有P型漏，在N型阱和P型漂移區(qū)的上方設(shè)有柵氧化層，在柵氧化層上方設(shè)有多晶硅柵且多晶硅柵位于N型阱與P型漂移區(qū)交界的上方，在柵氧化層及多晶硅柵的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層，在N型接觸孔和P型源上，多晶硅柵上，P型漏上都接有鋁引線，在場(chǎng)氧化層內(nèi)設(shè)有多晶硅場(chǎng)極板，該多晶硅場(chǎng)極板與多晶硅柵連接，P型漂移區(qū)由第一、第二、第三、第四區(qū)組成，該四根區(qū)沿P型源至P型漏的方向依次排列，上述第四區(qū)的摻雜濃度大于第三區(qū)，第三區(qū)的摻雜濃度大于第二區(qū)，第二區(qū)的摻雜濃度大于第一區(qū)。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1976057SQ20061004132
公開(kāi)日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月14日
發(fā)明者孫偉鋒, 易揚(yáng)波, 夏小娟, 徐申, 陸生禮, 時(shí)龍興 申請(qǐng)人:東南大學(xué)