專利名稱：：Mos結(jié)構(gòu)的功率晶體管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種具有MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管及其制作方法，屬于半導(dǎo)體器件
技術(shù)領(lǐng)域：
。技術(shù)背景目前在MOSFET、IGBT、MCT等功率半導(dǎo)體器件的制作過(guò)程中，有源區(qū)結(jié)構(gòu)如見(jiàn)圖1所示，在柵氧化層4上淀積多晶硅層3，然后對(duì)多晶硅層3光刻、刻蝕出第一窗口，在第一窗口內(nèi)注入離子、擴(kuò)散形成第二雜質(zhì)層7，然后光刻形成第二窗口，在第二窗口內(nèi)注入離子、擴(kuò)散形成第三雜質(zhì)層5，再進(jìn)行絕緣介質(zhì)層的淀積，光刻引線孔，最后淀積金屬層。在某些應(yīng)用中，為保證器件具有較高的短路能力，需要有源區(qū)原胞密度較小，導(dǎo)致了相鄰第二摻雜層7之間的距離相對(duì)較長(zhǎng)，當(dāng)在第一摻雜層8與第二摻雜層7之間施加反向電壓時(shí)，由于第二摻雜層7的空間電荷區(qū)曲率半徑較大，引起反向擊穿電壓降低。另一方面，也因?yàn)橛性磪^(qū)原胞密度較小，多晶硅面積較大，造成柵電容較大，而影響器件的輸入、輸出及開(kāi)關(guān)特性。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種在不改變?cè)杏性磪^(qū)原胞密度的前提下，能提高器件擊穿電壓，改善器件輸入、輸出及開(kāi)關(guān)特性的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管及其制作方法。本發(fā)明為達(dá)到上述目的的技術(shù)方案是一種MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，包括金屬層、絕緣介質(zhì)層、多晶硅層、柵氧化層和第三摻雜層、第二摻雜層和第一摻雜層，其特征在于所述多晶硅層一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)原胞具有引線孔，金屬層延伸至引線孔與第三摻雜層和第二摻雜層相接導(dǎo)通；多晶硅層另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層與第二摻雜層之間具有絕緣介質(zhì)層，或多晶硅層另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層與第三摻雜層和第二摻雜層之間具有絕緣介質(zhì)層。本發(fā)明制作MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管的方法，其特征在于(1)、柵氧化將進(jìn)行清潔處理后的具有第一摻雜層的硅片放入氧化爐內(nèi)進(jìn)行柵氧化處理，以形成柵氧化層；(2)、多晶硅淀積將硅片放入淀積爐內(nèi)，在硅片的柵氧化層上淀積多晶娃層；(3)、多晶硅慘雜將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，對(duì)多晶硅層進(jìn)行摻雜形成導(dǎo)電層；(4)、光刻在硅片表面涂覆光刻膠，進(jìn)行光刻、顯影、刻蝕多晶硅層，形成第一窗口；(5)、離子注入和擴(kuò)散將與第一摻雜層不同的雜質(zhì)離子注入第一窗口內(nèi)，然后在1000125CTC進(jìn)行擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞的第二摻雜層和有源區(qū)虛擬原胞的第二摻雜層；(6)、光刻在硅片表面涂覆光刻膠、光刻、顯影形成第二窗口；(7)、離子注入和擴(kuò)散將與第一摻雜層離子相同的雜質(zhì)離子注入第二窗口內(nèi)，注入后將光刻膠去掉，然后再將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞的第三摻雜層；(8)、絕緣介質(zhì)層淀積和回流在硅片表面淀積絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層厚度在2000A20000A，然后對(duì)絕緣介質(zhì)層進(jìn)行回流處理；(9)、引線孔光刻和腐蝕在硅片表面涂覆光刻膠、光刻、顯影、刻蝕有源區(qū)原胞的絕緣介質(zhì)層形成引線孔；卿、金屬層淀積對(duì)硅片濺射或蒸發(fā)金屬層形成電極。本發(fā)明多晶硅一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)原胞的金屬層通過(guò)引線孔與第二摻雜層以及第三摻雜層相接，而多晶硅的另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層與第二摻雜層之間具有絕緣介質(zhì)層，或金屬層與第二摻雜層和第三摻雜層之間具有絕緣介質(zhì)層，由于有源區(qū)虛擬原胞結(jié)構(gòu)無(wú)電連接，因此在不改變有源區(qū)原胞密度的前提下，能減少相鄰兩個(gè)有源區(qū)原胞第二摻雜層之間的距離，進(jìn)而在第一摻雜層與第二摻雜層之間施加反向電壓時(shí)，減小有源區(qū)原胞第二摻雜層的空間電荷區(qū)曲率半徑，提高了器件反向擊穿電壓。另一方面，本發(fā)明在保持原有有源區(qū)原胞密度的前提下，減小了多晶硅的面積，進(jìn)而減小輸入電容Ciss、輸出電容Coss和米勒電容Crss，改善器件的的輸入、輸出及開(kāi)關(guān)特性。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。圖1是原MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖之一。圖3是本發(fā)明MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖4是本發(fā)明MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖之三。其中1—金屬層，2—絕緣介質(zhì)層，3—多晶硅層，4一柵氧化層，5—第三摻雜層，6—引線孔，7—第二摻雜層，8—第一摻雜層，9一第三摻雜層，10一第二摻雜層。具體實(shí)施方式見(jiàn)圖2所示，本發(fā)明MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，包括金屬層1、絕緣介質(zhì)層2、多晶硅層3、柵氧化層4以及第三摻雜層、第二摻雜層和第一摻雜層8，相鄰兩個(gè)多晶硅層3—端與相鄰多晶硅層3之間的的有源區(qū)原胞具有引線孔6，弓l線孔6的寬度控制在0.5iJm25iJm，金屬層1伸至引線孔6與第三摻雜層5和第二摻雜層7相接導(dǎo)通，而多晶硅層3另一端與相鄰多晶硅層3之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層1與第二摻雜層10之間具有絕緣介質(zhì)層2。本發(fā)明見(jiàn)圖3所示，多晶硅層3另一端的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層1與第三摻雜層9和第二摻雜層10之間具有絕緣介質(zhì)層2，形成一個(gè)沒(méi)有電連接關(guān)系的有源區(qū)虛擬原胞，在不改變?cè)杏性磪^(qū)原胞密度前提下，提高了器件擊穿電壓能。本發(fā)明的絕緣介質(zhì)層2厚度控制在2000A20000A之間，柵氧化層4厚度控制在100A2000A，多晶硅層3厚度控制在2000A10000A，寬度控制在3|jm50|jm，且相鄰兩個(gè)多晶硅層3之間的間距控制在0.5|jm30|jm;有源區(qū)原胞的第三摻雜層5的寬度控制在0.2|jm20|jm，深度控制在0.1pm2|jm，距離控制在0|jm20|jm，有源區(qū)原胞第二慘雜層7寬度0.5|jm40Mm，深度控制在1|jm10Mm。而有源區(qū)虛擬原胞的第二摻雜層10的寬度控制在0.5iJm25|jm，深度與有源區(qū)原胞的第二摻雜層7深度相同，該源區(qū)虛擬原胞的第二摻雜層10與有源區(qū)原胞的第二摻雜層7的距離控制在0Wn20[jm，相鄰有源區(qū)原胞第二摻雜層之間距離控制在3jjm50|jm，圖4則是第二摻雜層10與有源區(qū)原胞的第二摻雜層7的距離0to的特例。經(jīng)對(duì)器件的反向擊穿特性的測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1，有源區(qū)虛擬原胞的晶體管比沒(méi)有虛擬原胞的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管的反向擊穿電壓高出20%以上。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>本發(fā)明的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，按以下步驟，(1)、柵氧化將進(jìn)行清潔處理后的具有第一摻雜層8的硅片放入氧化爐內(nèi)在90(TC120CrC條件下進(jìn)行柵氧化，形成柵氧化層4，柵氧化層4的厚度在100A2000A。(2)、多晶硅淀積將硅片放入淀積爐內(nèi)，利用低壓化學(xué)汽相淀積(LPCVD)在柵氧化層4上淀積多晶硅層3，多晶硅層3的厚度控制在2000A10000A，該厚度一般可控制在4000A6000A，可根據(jù)器件的設(shè)計(jì)要求確定多晶硅層的具體厚度。(3)、多晶硅慘雜將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，在85CrC1000。C對(duì)多晶硅層3進(jìn)行摻雜形成導(dǎo)電層。(4)、光刻按常規(guī)工藝在硅片上涂覆光刻膠，進(jìn)行光該、顯影、刻蝕多晶硅層等工藝等光刻，刻蝕多晶硅層，形成第一窗口，該窗口寬度控制在0.5|jm~30|jm。(5)、離子注入和擴(kuò)散將第一種雜質(zhì)離子通過(guò)離子注入機(jī)注入窗口內(nèi)，該第一種雜質(zhì)可采用硼離子或磷離子，當(dāng)采用硼離子時(shí)其注入能量在60~120KeV，注入劑量在5E125E14;若采用磷離子時(shí)，其注入能量在60180KeV，注入劑量在5E125E14，然后在1000125CTC進(jìn)行擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞的第二摻雜層7和有源區(qū)虛擬原胞的第二摻雜層10。(6)、光刻按常規(guī)工藝在硅片上涂覆光刻膠、光刻、顯影等工藝，形成第二窗口，該窗口寬度控制在0.2pm20iJm，如有源區(qū)虛擬原胞沒(méi)有第三摻雜層9，則有源區(qū)虛擬原胞不開(kāi)該窗口。(7)、離子注入和擴(kuò)散將第二種雜質(zhì)離子通過(guò)離子注入機(jī)注入窗口內(nèi)，該第二種雜質(zhì)的類型與第一種雜質(zhì)類型不同，可采用磷離子或砷離子或硼離子或二氟化硼離子等，注入后將光刻膠去掉，然后再將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，在900110CTC溫度下擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞第三摻雜層5。當(dāng)在有源區(qū)虛擬原胞具有第二窗口時(shí)，將與第一摻雜層離子相同的雜質(zhì)離子注入第二窗口內(nèi)，注入后將光刻膠去掉，然后再將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，同時(shí)擴(kuò)散形成有源區(qū)虛擬原胞的第三摻雜層9。(8)、絕緣介質(zhì)層淀積和回流將硅片放入淀積爐內(nèi)，用等離子增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)，在硅片表面淀積絕緣介質(zhì)層2，該絕緣介質(zhì)層采用常規(guī)磷硅玻璃或硼磷硅玻璃，為達(dá)到回流處理時(shí)使絕緣介質(zhì)層表面較為平坦，最好選用硼磷硅玻璃，絕緣介質(zhì)層厚度在2000A20000A，最好在6000A15000A;通過(guò)對(duì)絕緣介質(zhì)層厚度的控制，即可保證阻擋可動(dòng)電荷粘污的能力，又能保證引線孔刻蝕的準(zhǔn)確性，然后對(duì)絕緣介質(zhì)層進(jìn)行回流處理。(9)、引線孔光刻和腐蝕按常規(guī)工藝在絕緣介質(zhì)層2涂覆光刻膠、光刻、顯影、刻蝕有源區(qū)原胞的絕緣介質(zhì)層形成引線6。卿、金屬層淀積對(duì)硅片濺射或蒸發(fā)金屬層1形成電極，最后制成具有有源區(qū)虛擬原胞的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管。權(quán)利要求1、一種MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，包括金屬層(1)、絕緣介質(zhì)層(2)、多晶硅層(3)、柵氧化層(4)和第三摻雜層、第二摻雜層和第一摻雜層(8)，其特征在于所述多晶硅層(3)一端與相鄰多晶硅層(3)之間的有源區(qū)原胞具有引線孔(6)，金屬層(1)延伸至引線孔(6)與第三摻雜層(5)和第二摻雜層(7)相接導(dǎo)通；多晶硅層(3)另一端與相鄰多晶硅層(3)之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層(1)與第二摻雜層(10)之間具有絕緣介質(zhì)層(2)，或多晶硅層(3)另一端與相鄰多晶硅層(3)之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層(1)與第三摻雜層(9)和第二摻雜層(10)之間具有絕緣介質(zhì)層(2)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，其特征在于所述有源區(qū)虛擬原胞的第二摻雜層(10)的寬度控制在0.5[jm25iJm。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，其特征在于所述有源區(qū)虛擬原胞的第二慘雜層(10)與有源區(qū)原胞的第二摻雜層(7)的距離控制在0ijm20nm。4、一種MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管制作方法，其特征在于(1)、柵氧化將進(jìn)行清潔處理后的具有第一摻雜層的硅片放入氧化爐內(nèi)進(jìn)行柵氧化處理，以形成柵氧化層；(2)、多晶硅淀積將硅片放入淀積爐內(nèi)，在硅片的柵氧化層上淀積多晶石圭層；(3)、多晶硅摻雜將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，對(duì)多晶硅層進(jìn)行摻雜形成導(dǎo)電層；(4)、光刻在硅片表面涂覆光刻膠，進(jìn)行光刻、顯影、刻蝕多晶硅層，形成第一窗口；(5)、離子注入和擴(kuò)散將與第一摻雜層不同的雜質(zhì)離子注入第一窗口內(nèi)，然后在1000125(TC進(jìn)行擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞的第二摻雜層和有源區(qū)虛擬原胞的第二慘雜層；(6)、光刻在硅片表面涂覆光刻膠、光刻、顯影形成第二窗口；(7)、離子注入和擴(kuò)散將與第一摻雜層離子相同的雜質(zhì)離子注入第二窗口內(nèi)，注入后將光刻膠去掉，然后再將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞的第三慘雜層；(8)、絕緣介質(zhì)層淀積和回流在硅片表面淀積絕緣介質(zhì)層，絕緣介質(zhì)層厚度在2000A20000A，然后對(duì)絕緣介質(zhì)層進(jìn)行回流處理；(9)、引線孔光刻和腐蝕在硅片表面涂覆光刻膠、光亥lj、顯影、刻蝕有源區(qū)原胞的絕緣介質(zhì)層形成引線孔；卿、金屬層淀積對(duì)硅片濺射或蒸發(fā)金屬層形成電極。5、根據(jù)權(quán)利要求4所述的MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管制作方法，其特征在于所述將與第一摻雜層離子相同的雜質(zhì)離子注入第二窗口內(nèi)，注入后將光刻膠去掉，然后再將硅片放入擴(kuò)散爐內(nèi)，擴(kuò)散形成有源區(qū)原胞的第三摻雜層和有源區(qū)虛擬原胞的第三摻雜層。全文摘要本發(fā)明涉及一種MOS結(jié)構(gòu)的功率晶體管，包括金屬層、絕緣介質(zhì)層、多晶硅層、柵氧化層和第三摻雜層、第二摻雜層和第一摻雜層，多晶硅層一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)原胞具有引線孔，金屬層延伸至引線孔與第三摻雜層和第二摻雜層相接導(dǎo)通；多晶硅層另一端與相鄰多晶硅層之間的有源區(qū)虛擬原胞的金屬層與第二摻雜層之間具有絕緣介質(zhì)層，或金屬層與第三摻雜層和第二摻雜層之間具有絕緣介質(zhì)層。本發(fā)明增加了一個(gè)沒(méi)有電連接的有源區(qū)虛擬原胞結(jié)構(gòu)，在不改變有源區(qū)原胞密度前提下，通過(guò)增加有源區(qū)虛擬原胞，減小了第二摻雜層空間電荷區(qū)曲率半徑，能提高器件擊穿電壓，改善器件輸入、輸出及開(kāi)關(guān)特性的特點(diǎn)。文檔編號(hào)H01L21/02GK101246886SQ20081001984公開(kāi)日2008年8月20日申請(qǐng)日期2008年3月19日優(yōu)先權(quán)日2008年3月19日發(fā)明者劉利峰,劉清軍,張景超,趙善麒申請(qǐng)人:江蘇宏微科技有限公司