絕緣體上硅的橫向p型絕緣柵雙極晶體管的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種P型溝道絕緣體上硅的橫向絕緣柵雙極晶體管，包括：N型摻雜半導(dǎo)體襯底，在N型摻雜半導(dǎo)體襯底上面設(shè)有埋氧層，在氧化層上設(shè)有P型漂移區(qū)，在P型漂移區(qū)中設(shè)有較高濃度的P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，這個(gè)較高濃度的P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)位于場(chǎng)氧化層右端鳥(niǎo)嘴區(qū)域的下方并包圍整個(gè)鳥(niǎo)嘴區(qū)，濃度高于P型漂移區(qū)的濃度，同時(shí)，該器件的陽(yáng)極接觸區(qū)域在器件的寬度方向上是由P型摻雜區(qū)域和N型摻雜區(qū)域交替排列形成的。并且，該絕緣體上硅的橫向絕緣柵雙極晶體管的場(chǎng)氧化層屬于二階場(chǎng)氧化層，柵極延伸至場(chǎng)氧化層上方形成的場(chǎng)板也是二階場(chǎng)板，其能夠有效的提高器件的橫向耐壓水平。
【專(zhuān)利說(shuō)明】絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種橫向高壓功率器件，更具體的說(shuō)，是關(guān)于一種同時(shí)具有快開(kāi)關(guān)速度和大導(dǎo)通電流的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管。

【背景技術(shù)】
[0002]絕緣柵雙極晶體管(IGBT)是一種具有金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管的絕緣柵結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)以及具有雙極晶體管的高電流密度優(yōu)點(diǎn)的器件，它是一種能用于有效地降低傳統(tǒng)的功率MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管)的導(dǎo)電損耗的功率半導(dǎo)體器件。
[0003]目前，這類(lèi)功率器件在功率集成電路中得到了很廣泛的應(yīng)用，例如在等離子顯示屏(Plasma Display Panel，簡(jiǎn)稱(chēng)PDP)的驅(qū)動(dòng)芯片中，由于PDP工作機(jī)理類(lèi)似普通日光燈，驅(qū)動(dòng)電路需要高位能放電，因此驅(qū)動(dòng)電路最初必須使用較高耐壓的功率型橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管(Lateral Double DiffusedMOSFET,簡(jiǎn)稱(chēng)LDMOS),但是LDMOS的導(dǎo)通電流較小，為了獲得較大的工作電流，提升驅(qū)動(dòng)功率，需要多個(gè)LDMOS進(jìn)行并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這樣就增加了芯片制作成本。為解決上述LDMOS在PDP驅(qū)動(dòng)芯片實(shí)現(xiàn)方面的不足，以橫向絕緣柵雙極晶體管(Lateral Insulated Gate Bipolar Transistor,簡(jiǎn)稱(chēng) LIGBT)來(lái)取代 LDMOS應(yīng)用于PDP驅(qū)動(dòng)芯片引起了人們的廣泛關(guān)注。同時(shí),絕緣體上娃(Silicon On Insulator,簡(jiǎn)稱(chēng)SOI)技術(shù)以其理想的全介質(zhì)隔離性能，相對(duì)簡(jiǎn)單的隔離工藝，顯著減弱的寄生效應(yīng)，而且與互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)超大規(guī)模集成電路(VLSI)制造工藝相兼容而備受矚目。因此將SOI技術(shù)用于制造LIGBT，構(gòu)造成的絕緣體上硅橫向絕緣柵雙極晶體管(簡(jiǎn)稱(chēng)S01-LIGBT)具有隔離性能號(hào)，漏電流小和擊穿電壓高等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展?jié)摿薮?，如今S01-LIGBT的制造水平越來(lái)越成熟，以S01-LIGBT取代LDMOS用于PDP驅(qū)動(dòng)芯片的制造以降低成本成為發(fā)展的必然趨勢(shì)。在現(xiàn)有的PDP驅(qū)動(dòng)芯片制造中同時(shí)用到了 P型溝道LDMOS和N型溝道的LDM0S，但是目前只有N型溝道的S01-LIGBT，沒(méi)有P型溝道的S01-LIGBT。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管和它的制造方法，這種P型溝道的絕緣體上硅的絕緣柵雙極晶體管可用于PDP驅(qū)動(dòng)芯片中取代P型溝道LDMOS。
[0005]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0006]N型摻雜半導(dǎo)體襯底，在所述N型摻雜半導(dǎo)體襯底上面設(shè)有埋氧層，在所述埋氧層上設(shè)有N型摻雜外延層，在所述N型摻雜外延層的左側(cè)設(shè)有P型摻雜深阱區(qū)，在所述N型摻雜外延層的右側(cè)設(shè)有N型摻雜深阱區(qū)，在所述P型摻雜深阱區(qū)和部分所述N型摻雜外延層的上方設(shè)有P型摻雜漂移區(qū)，在所述N型摻雜深阱區(qū)和部分所述N型摻雜外延層的上方設(shè)有N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)。在所述P型摻雜漂移區(qū)中左側(cè)設(shè)有P型摻雜緩沖區(qū)，在所述P型摻雜緩沖區(qū)中設(shè)有N型摻雜區(qū)域，所述P型摻雜緩沖區(qū)和N型摻雜區(qū)域共同構(gòu)成所述絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極接觸區(qū)域，在所述N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)有P型摻雜區(qū)域和N型摻雜區(qū)域，所述P型摻雜區(qū)域和N型摻雜區(qū)域共同構(gòu)成所述絕緣柵雙極晶體管的陰極接觸區(qū)域，在部分所述P型摻雜漂移區(qū)和部分所述N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)的上方設(shè)有柵氧化層，在部分所述P型摻雜漂移區(qū)的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層，在所述場(chǎng)氧化層的左右側(cè)末端均存在鳥(niǎo)嘴區(qū)域18和19，在所述陽(yáng)極接觸區(qū)域的上方設(shè)有金屬層，構(gòu)成了所述絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極金屬電極，在所述陰極接觸區(qū)域的上方設(shè)有金屬層，構(gòu)成了所述絕緣柵雙極晶體管的陰極金屬電極，在所述柵氧化層的上方設(shè)有多晶硅，并且所述多晶硅的左端延伸到所述場(chǎng)氧化層的上方構(gòu)成多晶硅場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):
[0008](I)本發(fā)明結(jié)構(gòu)中，在場(chǎng)氧右側(cè)末端的鳥(niǎo)嘴區(qū)域下方設(shè)有一較高濃度P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，其濃度要高于P型摻雜漂移區(qū)的濃度，故能有效地阻止右側(cè)N型摻雜深阱區(qū)的橫向擴(kuò)散，從而可以降低有效的溝道長(zhǎng)度，減小器件的閾值電壓。
[0009](2)本發(fā)明采用了二階場(chǎng)氧化層和二階場(chǎng)板的結(jié)構(gòu)，能夠有效的提高器件的橫向耐壓水平。
[0010](3)本發(fā)明的陽(yáng)極接觸區(qū)域采用的是P型接觸區(qū)域和N型接觸區(qū)域在寬度方向上相互交替排列的形式，這樣的結(jié)構(gòu)減小了器件少子的抽取時(shí)間，從而縮短了器件的關(guān)斷時(shí)間，減小器件的關(guān)斷功耗。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1是本發(fā)明的一種絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管的一實(shí)施例的剖面圖。
[0012]圖2是本發(fā)明的一種絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極區(qū)域的空間俯視示意圖，(其中Z方向?yàn)槠骷膶挾确较?。

【具體實(shí)施方式】
[0013]參照?qǐng)D1，一種絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，包括:N型摻雜半導(dǎo)體襯底1，在所述N型摻雜半導(dǎo)體襯底I上面設(shè)有埋氧層2，在所述埋氧層2上設(shè)有N型摻雜外延層3，在所述N型摻雜外延層3的左側(cè)設(shè)有P型摻雜深阱區(qū)4，在所述N型摻雜外延層3的右側(cè)設(shè)有N型摻雜深阱區(qū)5，在所述P型摻雜深阱區(qū)4和部分所述N型摻雜外延層3的上方設(shè)有P型摻雜漂移區(qū)6，在所述N型摻雜深阱區(qū)5和部分所述N型摻雜外延層3的上方設(shè)有N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)7。在所述P型摻雜漂移區(qū)6中左側(cè)設(shè)有P型摻雜緩沖區(qū)9，在所述P型摻雜緩沖區(qū)9中設(shè)有N型摻雜區(qū)域10，所述P型摻雜緩沖區(qū)9和N型摻雜區(qū)域10共同構(gòu)成所述絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極接觸區(qū)域，在所述N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)7中設(shè)有P型摻雜區(qū)域11和N型摻雜區(qū)域12，所述P型摻雜區(qū)域11和N型摻雜區(qū)域12共同構(gòu)成所述絕緣柵雙極晶體管的陰極接觸區(qū)域，在部分所述P型摻雜漂移區(qū)6和部分所述N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)7的上方設(shè)有柵氧化層13，在部分所述P型摻雜漂移區(qū)6的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層14，在所述場(chǎng)氧化層14的左右側(cè)末端均存在鳥(niǎo)嘴區(qū)域18和19，在所述陽(yáng)極接觸區(qū)域的上方設(shè)有金屬層16，構(gòu)成了所述絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極金屬電極，在所述陰極接觸區(qū)域的上方設(shè)有金屬層15，構(gòu)成了所述絕緣柵雙極晶體管的陰極金屬電極，在所述柵氧化層13的上方設(shè)有多晶硅17，并且所述多晶硅17的左端延伸到所述場(chǎng)氧化層14的上方構(gòu)成多晶硅場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。
[0014]所述的P型摻雜漂移區(qū)6中右側(cè)設(shè)有P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)8，且P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)8的濃度高于P型摻雜漂移區(qū)6的濃度；
[0015]所述的P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)8位于場(chǎng)氧化層14右側(cè)末端鳥(niǎo)嘴區(qū)域19的下方，且P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)8包圍整個(gè)鳥(niǎo)嘴區(qū)域，但是P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)8的右側(cè)邊界不超過(guò)P型摻雜漂移區(qū)6的右側(cè)邊界；
[0016]所述的器件結(jié)構(gòu)的陽(yáng)極接觸區(qū)域在器件的寬度方向上是由N型摻雜區(qū)域10和P型摻雜區(qū)域9交替排列形成的，且N型摻雜區(qū)域10和P型摻雜區(qū)域9之間的寬度比例由該器件所應(yīng)滿足的導(dǎo)通電流的大小和開(kāi)關(guān)的速度共同決定；
[0017]所述的場(chǎng)氧化層14是一個(gè)二階場(chǎng)氧化層；
[0018]所述的多晶硅17延伸到場(chǎng)氧化層14的上方所形成的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)是二階場(chǎng)板結(jié)構(gòu)；
[0019]參照?qǐng)D2，該圖為本發(fā)明的一種絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極接觸區(qū)域的空間俯視示意圖，圖中9是高濃度的P型摻雜區(qū)域，交替排列的P型摻雜區(qū)域9和N型摻雜區(qū)域10共同組成器件的陽(yáng)極接觸區(qū)域。
[0020]本發(fā)明采用如下方法來(lái)制備:
[0021 ] 1、取一塊N型絕緣體上硅片，外延生長(zhǎng)N型外延層，形成N型摻雜外延層3，然后采用離子注入和后續(xù)的退火工藝形成P型摻雜深阱區(qū)4和N型摻雜深阱區(qū)5 ；
[0022]2、采用離子注入工藝形成P型摻雜漂移區(qū)6，N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)7，P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)8，P型摻雜緩沖區(qū)9，然后經(jīng)過(guò)熱生長(zhǎng)和刻蝕工藝生成二階場(chǎng)氧化層14 ；
[0023]3、接著生長(zhǎng)柵氧化層13，淀積多晶硅，并進(jìn)行刻蝕形成多晶硅柵和多晶硅場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，然后經(jīng)過(guò)離子注入形成N型摻雜陽(yáng)極接觸區(qū)域10，P型摻雜陰極接觸區(qū)域11和N型摻雜體接觸區(qū)12。
[0024]4、經(jīng)過(guò)淀積鋁和刻蝕鋁工藝，形成金屬層15和金屬層16，其中金屬層16作為器件的陽(yáng)極，金屬層15作為器件的陰極。最后進(jìn)行后續(xù)鈍化處理。
【權(quán)利要求】
1.一種絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，包括:N型摻雜半導(dǎo)體襯底(1)，在所述N型摻雜半導(dǎo)體襯底(1)上面設(shè)有埋氧層(2)，在所述埋氧層(2)上設(shè)有N型摻雜外延層(3)，在所述N型摻雜外延層(3)的左側(cè)設(shè)有P型摻雜深阱區(qū)(4)，在所述N型摻雜外延層(3)的右側(cè)設(shè)有N型摻雜深阱區(qū)(5)，在所述P型摻雜深阱區(qū)(4)和部分所述N型摻雜外延層(3)的上方設(shè)有P型摻雜漂移區(qū)(6)，在所述N型摻雜深阱區(qū)(5)和部分所述N型摻雜外延層(3)的上方設(shè)有N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(7)，在所述P型摻雜漂移區(qū)￠)中左側(cè)設(shè)有P型摻雜緩沖區(qū)(9)，在所述P型摻雜緩沖區(qū)(9)中設(shè)有N型摻雜區(qū)域(10)，所述P型摻雜緩沖區(qū)(9)和N型摻雜區(qū)域(10)共同構(gòu)成所述絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極接觸區(qū)域，在所述N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(7)中設(shè)有P型摻雜區(qū)域(11)和N型摻雜區(qū)域(12)，所述P型摻雜區(qū)域(11)和N型摻雜區(qū)域(12)共同構(gòu)成所述絕緣柵雙極晶體管的陰極接觸區(qū)域，在部分所述P型摻雜漂移區(qū)(6)和部分所述N型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(7)的上方設(shè)有柵氧化層(13)，在部分所述P型摻雜漂移區(qū)(6)的上方設(shè)有場(chǎng)氧化層(14)，在所述場(chǎng)氧化層(14)的左右側(cè)末端均存在鳥(niǎo)嘴區(qū)域(18)和(19)，在所述陽(yáng)極接觸區(qū)域的上方設(shè)有金屬層(16)，構(gòu)成了所述絕緣柵雙極晶體管的陽(yáng)極金屬電極，在所述陰極接觸區(qū)域的上方設(shè)有金屬層(15)，構(gòu)成了所述絕緣柵雙極晶體管的陰極金屬電極，在所述柵氧化層(13)的上方設(shè)有多晶硅(17)，并且所述多晶硅(17)的左端延伸到所述場(chǎng)氧化層(14)的上方構(gòu)成多晶硅場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述P型摻雜漂移區(qū)(6)中右側(cè)設(shè)有P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(8)，所述P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(8)的濃度高于所述P型摻雜漂移區(qū)出)的濃度，所述N型摻雜陽(yáng)極接觸區(qū)域(10)和所述P型摻雜陽(yáng)極接觸區(qū)域(9)交替排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，所述P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(8)位于所述場(chǎng)氧化層(14)右側(cè)末端鳥(niǎo)嘴區(qū)域(19)的下方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，所述P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(8)包圍整個(gè)所述場(chǎng)氧化層(14)右側(cè)末端鳥(niǎo)嘴區(qū)域(19)，但是所述P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(8)的右側(cè)邊界不超過(guò)所述P型摻雜漂移區(qū)￠)的右側(cè)邊界。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，所述陽(yáng)極接觸區(qū)域在器件的寬度方向上是不連續(xù)的區(qū)域，為所述N型摻雜區(qū)域(10)和所述P型摻雜區(qū)域(9)交替形成的結(jié)構(gòu)，且所述N型摻雜區(qū)域(10)的寬度大于所述P型摻雜區(qū)域(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，所述N型摻雜區(qū)域(10)和所述P型摻雜區(qū)域(9)的寬度比例關(guān)系由該器件的導(dǎo)通電流指標(biāo)決定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，所述場(chǎng)氧化層(14)是一個(gè)二階場(chǎng)氧化層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣體上硅的橫向P型絕緣柵雙極晶體管，其特征在于，所述多晶硅(17)延伸到所述場(chǎng)氧化層(14)的上方所形成的場(chǎng)板結(jié)構(gòu)是二階場(chǎng)板結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】H01L29/739GK104282740SQ200910212770
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2009年11月9日 優(yōu)先權(quán)日:2009年11月9日
【發(fā)明者】王欽, 李海松, 劉俠, 楊東林, 陳文高, 祝靖, 朱奎英, 易揚(yáng)波 申請(qǐng)人:蘇州博創(chuàng)集成電路設(shè)計(jì)有限公司