專利名稱：絕緣體上硅的橫向p型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，更具體的說，是關(guān)于一種適用于高壓 應(yīng)用的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管(SOI LDMOS)的新結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
功率半導(dǎo)體器件是電力電子系統(tǒng)進行能量控制和轉(zhuǎn)換的基本電子元件，電力電子 技術(shù)的不斷發(fā)展為半導(dǎo)體功率器件開拓了廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，而半導(dǎo)體功率器件的導(dǎo)通電阻 和擊穿電壓等特性則決定了電力電子系統(tǒng)的效率、功耗等基本性能。以橫向雙擴散金屬氧 化物半導(dǎo)體晶體管為代表的現(xiàn)代電力電子器件和相關(guān)產(chǎn)品在工業(yè)、能源、交通等用電的場 合發(fā)揮著日益重要的作用，是機電一體化設(shè)備、新能源技術(shù)、空間和海洋技術(shù)、辦公自動化 及家用電器等實現(xiàn)高性能、高效率、輕量小型的技術(shù)基礎(chǔ)。 隨著絕緣體上硅的橫向雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的出現(xiàn)，它以普通橫向雙 擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管無法比擬的優(yōu)點(功耗低、抗干擾能力強、集成密度高、速度 快、消除閂鎖效應(yīng))而得到學術(shù)界和工業(yè)界的廣泛垂青。為使絕緣體上硅的橫向雙擴散金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管有更好的應(yīng)用，提高絕緣體上硅器件的擊穿電壓、防止漂移區(qū)與源 區(qū)之間穿通是個重要的研究課題。 在相關(guān)的技術(shù)中，有人提出可以減少P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)的摻雜濃度，這樣不但可 以減少縱向電場的峰值，提高器件的縱向耐壓值，而且同時可以提高器件的橫向耐壓值，但 是這樣的做法會使得器件的導(dǎo)通電阻大為增加，增加了器件的功耗。 還有人提出在埋氧層表面采用橫向均勻變摻雜技術(shù)注入一層P型緩沖層，用以使 得器件的表面電場分布更加平坦，從而提高器件擊穿電壓，但是這種在埋氧層表面進行橫 向均勻的變摻雜的技術(shù)，非常難以控制，工藝實現(xiàn)的難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種能夠有效提高器件的耐壓，并且可以防止漂移區(qū)和源區(qū)之間發(fā)生 穿通的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 —種絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括半導(dǎo)體襯底，在半 導(dǎo)體襯底上面設(shè)置有埋氧化層，在埋氧化層上設(shè)有高壓N型阱和高壓P型阱，高壓N型阱上 設(shè)有N型阱和P型漂移區(qū)，且P型漂移區(qū)延伸到高壓P型阱的上半部分，在N型阱上設(shè)有N 型的D阱區(qū)，N型的D阱區(qū)上設(shè)有N型接觸區(qū)和P型源區(qū)，在P型漂移區(qū)上設(shè)有漏區(qū)，在高 壓N型阱表面的N型接觸區(qū)、P型源區(qū)的以外區(qū)域及高壓P型阱表面的P型漏區(qū)以外區(qū)域 設(shè)有氧化層，在氧化層的表面設(shè)有多晶硅柵且多晶硅柵從N型的D阱區(qū)經(jīng)過N型阱區(qū)并延 伸至P型漂移區(qū)的一部分區(qū)域，其特征在于在P型源區(qū)下方存在由N型的D阱區(qū)、N型阱和 高壓N型阱構(gòu)成的三層阱結(jié)構(gòu)，且氧化層存在臺階結(jié)構(gòu)，氧化層在P型漂移區(qū)上面部分的厚度大于其他部分的厚度。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點 本發(fā)明中，P型源區(qū)下方存在由N型的D阱區(qū)、N型阱和高壓N型阱3構(gòu)成的三層 阱結(jié)構(gòu)，且三層阱的摻雜濃度依次遞減，所以P型漂移區(qū)與阱結(jié)構(gòu)構(gòu)成PN結(jié)的耗盡區(qū)在反 向偏壓下的擴展就會受到較高濃度的阱結(jié)構(gòu)的限制，從而有效地防止了 P型漂移區(qū)與P型 源區(qū)的穿通。 本發(fā)明中，氧化層為臺階形狀，在經(jīng)過P型漂移區(qū)上表面的部分的厚度明顯大于 其他部分的厚度，這就可以有效地降低P型漂移區(qū)上表面的峰值電場，提高器件的擊穿電 壓，同時氧化層保持在D阱區(qū)和N型阱上表面的部分厚度較薄，這樣可以有效地降低器件的 導(dǎo)通電阻。 本發(fā)明中，高壓N型阱的區(qū)域比高壓P型阱的區(qū)域大很多，P型漂移區(qū)6的一部分 區(qū)域包含于高壓N型阱中，P型漂移區(qū)的另一部分區(qū)域包含于高壓P型阱中，這樣可以使得 高壓N型阱中與P型漂移區(qū)構(gòu)成RESURF結(jié)構(gòu)，輔助P型漂移區(qū)耗盡，從而進一步提高器件 的擊穿電壓。 本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，與常規(guī)P型U)M0S器件工藝兼容，不引入多余工藝步驟，方便 易行。


圖1是常規(guī)結(jié)構(gòu)的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管結(jié)構(gòu)示 意圖。 圖2是本發(fā)明中采用三層阱結(jié)構(gòu)和臺階氧化層的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參照圖2，一種絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括半 導(dǎo)體襯底l，在半導(dǎo)體襯底1上面設(shè)置有埋氧化層2，在埋氧化層2上設(shè)有高壓N型阱3和 高壓P型阱4，高壓N型阱3上設(shè)有N型阱5和P型漂移區(qū)6，且P型漂移區(qū)6延伸到高壓 P型阱4的上半部分，在N型阱5上設(shè)有N型的D阱區(qū)7， N型的D阱區(qū)7上設(shè)有N型接觸 區(qū)8和P型源區(qū)9，在P型漂移區(qū)6上設(shè)有漏區(qū)IO，在高壓N型阱3表面的N型接觸區(qū)8、P 型源區(qū)9的以外區(qū)域及高壓P型阱4表面的P型漏區(qū)10以外區(qū)域設(shè)有氧化層12，在氧化 層12的表面設(shè)有多晶硅柵11且多晶硅柵11從N型的D阱區(qū)7經(jīng)過N型阱區(qū)5并延伸至 P型漂移區(qū)6的一部分區(qū)域，其特征在于在P型源區(qū)9下方存在由N型的D阱區(qū)7、N型阱5 和高壓N型阱3構(gòu)成的三層阱結(jié)構(gòu)，且氧化層12存在臺階結(jié)構(gòu)，氧化層在經(jīng)過P型漂移區(qū) 6上表面的部分的厚度明顯大于其他部分的厚度。
在本實施例中， 所述的P型源區(qū)9下方存在由N型的D阱區(qū)7、N型阱5和高壓N型阱3構(gòu)成的三 層阱結(jié)構(gòu)的摻雜濃度依次遞減； 帶有臺階的氧化層12在P型漂移區(qū)6上面部分的厚度明顯大于其他部分的厚度， 且厚度相差大于0. 1微米；
高壓N型阱3的區(qū)域比高壓P型阱4的區(qū)域大很多，P型漂移區(qū)6的大部分區(qū)域 包含于高壓N型阱3中，而P型漂移區(qū)6的小部分區(qū)域包含于高壓P型阱4中。
本發(fā)明采用如下方法來制備 1、制備所需的絕緣體上硅(SOI)層，選擇一塊P型的硅片，在表面熱生長一層薄氧 化膜，用化學機械拋光法使其平坦化，取另一塊硅片熱生長氧化層，然后經(jīng)過拋光處理后與 前一塊硅片在高溫下完成鍵合，接著將第一塊硅片減薄、磨平，使之達到所需的絕緣體上硅 有源層厚度。 2、高壓N型阱和高壓P型阱的制作，然后是N型阱區(qū)和D阱區(qū)以及P型漂移區(qū)的 制作，這些都是通過離子注入摻雜工藝來實現(xiàn)的，并伴有退火工藝。 3、場氧的制備，柵氧的生長，刻蝕，多晶硅的淀積、刻蝕，然后就是高濃度源漏注入 區(qū)和襯底體接觸注入?yún)^(qū)制備，最后是引線孔和鋁引線的制備及鈍化處理。
權(quán)利要求
一種絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括半導(dǎo)體襯底(1)，在所述半導(dǎo)體襯底(1)上面設(shè)置有埋氧化層(2)，在所述埋氧化層(2)上設(shè)有高壓N型阱(3)和高壓P型阱(4)，所述高壓N型阱(3)上設(shè)有N型阱(5)和P型漂移區(qū)(6)，且所述P型漂移區(qū)(6)延伸到所述高壓P型阱(4)的上半部分，在所述N型阱(5)上設(shè)有N型的D阱區(qū)(7)，所述N型的D阱區(qū)(7)上設(shè)有N型接觸區(qū)(8)和P型源區(qū)(9)，在所述P型漂移區(qū)(6)上設(shè)有漏區(qū)(10)，在所述高壓N型阱(3)表面的N型接觸區(qū)(8)、P型源區(qū)(9)的以外區(qū)域及所述高壓P型阱(4)表面的P型漏區(qū)(10)以外區(qū)域設(shè)有氧化層(12)，在所述氧化層(12)的表面設(shè)有多晶硅柵(11)且所述多晶硅柵(11)從所述N型的D阱區(qū)(7)經(jīng)過所述N型阱區(qū)(5)并延伸至所述P型漂移區(qū)(6)的一部分區(qū)域，其特征在于，在所述P型源區(qū)(9)下方存在由所述N型的D阱區(qū)(7)、所述N型阱(5)和所述高壓N型阱(3)構(gòu)成的三層阱結(jié)構(gòu)，且所述氧化層(12)存在臺階結(jié)構(gòu)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其 特征在于，所述P型源區(qū)(9)下方存在的由所述N型的D阱區(qū)(7)、所述N型阱(5)和所述 高壓N型阱(3)構(gòu)成的三層阱結(jié)構(gòu)的摻雜濃度依次遞減。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其 特征在于，所述的帶有臺階的氧化層(12)在所述P型漂移區(qū)(6)上面部分的厚度大于其他 部分的厚度，厚度相差大于O. 1微米。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其 特征在于，所述的高壓N型阱(3)的區(qū)域比所述高壓P型阱(4)的區(qū)域大，所述P型漂移區(qū) (6)的一部分區(qū)域包含于所述高壓N型阱(3)中，而所述P型漂移區(qū)(6)的另一部分區(qū)域包 含于所述高壓P型阱(4)中。
全文摘要
一種絕緣體上硅的橫向P型雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上面設(shè)置有埋氧化層，在埋氧化層上設(shè)有高壓N型阱和高壓P型阱，高壓N型阱上設(shè)有N型阱和P型漂移區(qū)，且P型漂移區(qū)延伸到高壓P型阱的上半部分，在N型阱上設(shè)有N型的D阱區(qū)，從而形成三層N型的阱結(jié)構(gòu)，且器件表面的氧化層存在臺階結(jié)構(gòu)，而氧化層在P型漂移區(qū)上面部分的厚度明顯大于其他部分的厚度。該發(fā)明結(jié)構(gòu)能夠有效提高器件的耐壓，并且可以防止漂移區(qū)和源區(qū)之間的穿通。
文檔編號H01L29/78GK101702409SQ200910212768
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月9日
發(fā)明者劉俠, 易揚波, 李海松, 王欽, 陳文高 申請人:蘇州博創(chuàng)集成電路設(shè)計有限公司