專利名稱：高壓vdmos器件結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)和制造方法，尤其涉及高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)及其制造 方法。
背景技術(shù)：
高壓VDMOS器件作為功率半導(dǎo)體器件，由若干VDMOS管(即VDMOS元胞)相互并聯(lián) 組成，其等效電路圖如圖1所示，圖中的M1、M1、M3、M4、……、Mn分別代表各并聯(lián)的VDMOS 元胞；rll、rl2、rl3、rl4、……、rln分別代表各并聯(lián)VDMOS元胞對應(yīng)的等效柵極電阻；Cl、 C2、C3、C4、……、Cn分別代表各并聯(lián)VDMOS元胞對應(yīng)的等效柵極電容。一般高壓VDMOS的柵極壓點(diǎn)(G-PAD)結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示，其中氧化層上的鋁 層作為柵極壓點(diǎn)；通常柵極氧化層上不會有多晶硅層。高壓VDMOS器件的各VDMOS元胞同柵極壓點(diǎn)(G-PAD)的一種連接方式如圖3 (a) 所示，各VDMOS元胞的柵極采用多晶硅(G-POLY)，圖中的各條多晶硅本身并不直接相連，而 是分別在柵極多晶硅兩端都打有一定大小的接觸孔，多晶硅通過接觸孔與上面的鋁條相連 接，而鋁條的兩端則同圖2所示的柵極壓點(diǎn)(G-PAD)相連，這樣，當(dāng)柵極信號到達(dá)器件的柵 極壓點(diǎn)(G-PAD)后，就通過鋁條將信號傳導(dǎo)到每一個VDMOS元胞的柵極。高壓VDMOS器件的各VDMOS元胞同柵極壓點(diǎn)(G-PAD)的另外一種連接方式如圖 3(b)所示，各VDMOS元胞的柵極通過多晶硅相連，在多晶硅上沿著鋁條走線方向打有一條 接觸孔，再通過鋁條將多晶硅與VDMOS器件的柵極壓點(diǎn)(G-PAD)連接在一起。為提高高壓VDMOS器件的開關(guān)速度，通常都會把VDMOS元胞柵極上串聯(lián)電阻(如 圖1中的電阻rll，rl2，rl3，rl4……)設(shè)計(jì)得非常小，當(dāng)柵極在較大的電流沖擊下，如將高 壓VDMOS器件應(yīng)用于HID燈，高壓VDMOS器件很容易失效。為增強(qiáng)高壓VDMOS器件的柵極抗電流沖擊能力，通常的做法是增大VDMOS器件的 柵極電容，反映在器件物理結(jié)構(gòu)上，即增大高壓VDMOS器件的柵極多晶硅的寬度或者改變 高壓VDMOS器件的柵極氧化層的厚度。對于一定外延濃度的高壓VDMOS器件，增大柵極多晶寬度就會導(dǎo)致VDMOS元胞中 P-Body間距變大而引起P-N結(jié)耗盡層曲率變大，從而導(dǎo)致器件的耐壓下降，為了在增大柵 極多晶寬度的同時(shí)避免器件耐壓的下降，只能減淡外延層的注入濃度或者增大外延層的厚 度，然而這樣又會引起器件導(dǎo)通電阻變大，降低導(dǎo)通效率。所以如果采用增大柵極多晶寬 度來增大柵極電容就存在著耐壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾，從而增加了工藝和設(shè)計(jì)上的復(fù)雜 性。如果通過調(diào)整高壓VDMOS器件的柵極氧化層厚度增大高壓VDMOS器件的柵極電 容，高壓VDMOS器件的閾值電壓就會發(fā)生變化，因此需要通過改變器件中P-Body的雜質(zhì)注 入條件來調(diào)整閾值電壓，但同時(shí)也會導(dǎo)致高壓VDMOS器件其它電參數(shù)發(fā)生變化，帶來很多 不確定性，從而增加了工藝和設(shè)計(jì)復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供高壓VDMOS結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在原有的高壓 VDMOS器件上增大柵極電阻，從而增強(qiáng)高壓VDMOS器件的柵極抗電流沖擊能力，該器件結(jié)構(gòu) 簡單，簡化設(shè)計(jì)復(fù)雜度。同時(shí)本發(fā)明還提供了高壓VDMOS器件制造方法，該方法在VDMOS器件內(nèi)部增加?xùn)?極電阻，可以在原有的工藝基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，而不需要改動工藝，制造方法簡單。第一種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，包括柵極壓點(diǎn)與各VDMOS元胞其中，所述柵極壓點(diǎn) 依次包括外延層、P型摻雜層、絕緣氧化層、多晶硅層、鋁層。其中多晶硅兩端連接鋁，一端 的鋁作為柵極壓點(diǎn)，另一端的鋁則與所述各VDMOS元胞中的柵極相連接。如上所述高壓VDMOS器件的等效電路圖相當(dāng)于在所有VDMOS元胞的柵極前面加上 一個總電阻Rg，通過該總電阻Rg使得VDMOS元胞的柵極受到大的浪涌電流沖擊時(shí)，能夠靠 總電阻Rg降低電流的峰值，避免了 VDMOS元胞中柵氧化層受到大電流沖擊，有效地起到限 流保護(hù)作用。第一種高壓VDMOS器件的制作方法，包括如下步驟(1)在外延層上，用光刻膠打開注入窗口，注入P型摻雜層；(2)在P型摻雜層上生長一定厚度的絕緣氧化層；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵極氧化層的生長；(5)在絕緣氧化層和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅淀積；(6)對絕緣氧化層上的多晶硅和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行刻蝕，在絕緣氧化 層上的多晶硅被刻蝕后的圖形為一塊具有一定長寬比的圖形，作為一個多晶硅電阻Rg，而 有源區(qū)內(nèi)保留的多晶硅作為VDMOS元胞的柵極；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入；(8)對絕緣氧化層上刻蝕后的多晶硅兩端進(jìn)行接觸孔的刻蝕，；對有源區(qū)內(nèi)各條多 晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕，同時(shí)對各條柵極多晶硅之間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕， 作為各個VDMOS元胞的源極接觸孔；(9)在絕緣氧化層和有源區(qū)上淀積鋁層；(10)對在絕緣氧化層和有源區(qū)上的鋁層進(jìn)行刻蝕。在上述第(5)和第(6)步驟中，絕緣氧化層上的多晶硅的淀積和刻蝕工藝分別與 有源區(qū)內(nèi)的多晶硅層的淀積和刻蝕同實(shí)時(shí)進(jìn)行，也就是說，用這種方法形成一個柵極多晶 硅總電阻Rg不需要額外的工藝步驟。上述方法是通過在柵極壓點(diǎn)處增加一個多晶硅電阻，作為連接在所有VDMOS元胞 柵極之前的總電阻Rg。該總電阻Rg位于柵極壓點(diǎn)與所有VDMOS元胞柵極之間，當(dāng)柵極壓點(diǎn) 處受到大的浪涌電流沖擊時(shí)，此總電阻Rg能夠有效降低電流的峰值，避免了 VDMOS元胞中 柵氧化層受到大電流沖擊，有效地起到限流保護(hù)作用。第二種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，包括柵極壓點(diǎn)、各VDMOS元胞、具有一定長寬比的各 多晶硅電阻r2n，所述每個具有一定長寬比的多晶硅電阻r2n，η = 1,2,3,……，分別代表 第η個VDMOS元胞，其一端連接于對應(yīng)的VDMOS元胞中的柵極，另一端則通過接觸孔由鋁條 連接所述柵極壓點(diǎn)。
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所述的多晶硅電阻r2n設(shè)計(jì)為S型排布，這樣可以在相同的面積和設(shè)計(jì)規(guī)則下，能 夠得到更大的電阻長寬比，從而得到更大的柵極電阻。采用第二種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，當(dāng)柵極信號到達(dá)柵極壓點(diǎn)后，經(jīng)過鋁條 傳導(dǎo)到各VDMOS元胞柵極之前，先通過這個多晶硅電阻r2n，再傳導(dǎo)到各VDMOS元胞中的柵 極。第二種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在傳統(tǒng)的高壓VDMOS器件中的每個VDMOS元胞 的柵極都串聯(lián)上了一個多晶硅電阻r2n(η = 1,2,3,……，分別代表第η個VDMOS元胞)。 這樣在VDMOS元胞的柵極受到較大的浪涌電流沖擊時(shí)，多晶硅電阻r2n能夠降低電流的峰 值，有效抵御大電流對VDMOS元胞的柵極氧化層的沖擊，提高器件工作的穩(wěn)定性。第二種高壓VDMOS器件的制作方法包括如下步驟(1)在外延層上注入P型摻雜層；(2)在P型摻雜層上生長一層一定厚度的絕緣氧化層；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵氧生長；(5)在絕緣氧化層和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅淀積；(6)對絕緣氧化層上的多晶硅和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行刻蝕，刻蝕后在絕 緣氧化層上的多晶硅已經(jīng)全部被刻蝕，而有源區(qū)內(nèi)保留的多晶硅，部分作為VDMOS元胞的 柵極，部分作為所述多晶硅電阻r2n ；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入；(8)對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕；同時(shí)對各條多晶硅柵之 間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為各個VDMOS元胞的源極接觸孔；(9)在絕緣氧化層和有源區(qū)上淀積鋁層；(10)鋁層的刻蝕，包括淀積在絕緣氧化層和有源區(qū)上的鋁層的刻蝕。通過以上步驟得到的VDMOS元胞及位于VDMOS元胞柵極與連接?xùn)艠O壓點(diǎn)的鋁線之 間的多晶硅電阻r2n，當(dāng)柵極信號到達(dá)器件的柵極壓點(diǎn)(G-PAD)后，就通過鋁條將信號傳導(dǎo) 到柵極電阻r2n，而后再到達(dá)每一個VDMOS元胞的柵極。第三種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，包括柵極壓點(diǎn)、各VDMOS元胞、具有一定長寬比的各 多晶硅電阻r2n，n= 1,2,3,……，分別代表第η個VDMOS元胞其中，所述柵極壓點(diǎn)依次包 括外延層、P型摻雜層、絕緣氧化層、多晶硅層、鋁層。多晶硅兩端連接鋁，一端的鋁作為柵 極壓點(diǎn)，另一端的鋁則與所述各VDMOS元胞中的柵極相連接。其中，與所述各VDMOS元胞的柵極多晶硅相連接，位于VDMOS元胞區(qū)之外具有一定 長寬比的多晶硅電阻，一端連接于VDMOS元胞中的柵極，另一端則由鋁條通過通孔連接所 述柵極壓點(diǎn)(G PAD)。所述的多晶硅電阻r2n設(shè)計(jì)為S型排布，這樣可以在相同的面積和設(shè)計(jì)規(guī)則下，能 夠得到更大的電阻長寬比，從而得到更大的柵極電阻。第三種高壓VDMOS器件的制作方法，包括如下步驟(1)在外延層上注入P型摻雜層；(2)在P型摻雜層上生長一層一定厚度的絕緣氧化層；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；
(4)在有源區(qū)上完成柵氧生長；(5)在絕緣氧化層和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅淀積；(6)對絕緣氧化層上的多晶硅和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行刻蝕，在絕緣氧化 層上的多晶硅被刻蝕后的圖形為一塊具有一定長寬比的圖形，作為一個多晶硅電阻Rg，而 有源區(qū)內(nèi)保留的多晶硅部分作為VDMOS元胞的柵極，部分作為所述多晶硅電阻r2n ；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入；(8)對絕緣氧化層上刻蝕后的多晶硅兩端進(jìn)行接觸孔的刻蝕；對有源區(qū)內(nèi)各條多 晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕，同時(shí)對各條多晶硅柵之間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作 為各個VDMOS元胞的源極接觸孔，；(9)在絕緣氧化層和有源區(qū)上淀積鋁層，并完成刻蝕；包括淀積在絕緣氧化層和 有源區(qū)上的鋁層的刻蝕。通過上述步驟，在高壓VDMOS器件中引入兩類多晶硅電阻。本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明提出的高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)在原有的VDMOS器件 上增加?xùn)艠O電阻，從而增強(qiáng)VDMOS器件的柵極抗電流沖擊能力，大大增加對VDMOS器件柵極 的保護(hù)，該器件結(jié)構(gòu)簡單，簡化設(shè)計(jì)復(fù)雜度。同時(shí)本發(fā)明提出的高壓VDMOS器件的制造方法 可以在原有的工藝基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，不需要改動工藝，制造簡單。


圖1為傳統(tǒng)的高壓VDMOS器件等效電路圖；圖2為傳統(tǒng)的高壓VDMOS器件柵極壓點(diǎn)結(jié)構(gòu)圖；圖3 (a)-圖3 (b)為傳統(tǒng)的高壓VDMOS器件元胞處結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明提供的第一種高壓VDMOS器件的等效電路圖；圖5 (a)-5(1)為本發(fā)明提供的第一種高壓VDMOS器件制作步驟示意圖；圖6為本發(fā)明提供的第一種高壓VDMOS器件柵極壓點(diǎn)的結(jié)構(gòu)圖；圖7為本發(fā)明提供的第二種高壓VDMOS器件的等效電路圖；圖8(a)-8 (k)為本發(fā)明提供的第二種高壓VDMOS器件制作步驟示意圖；圖9為本發(fā)明提供的第三種高壓VDMOS器件的等效電路圖；圖10 (a)-10(1)為本發(fā)明提供的第三種高壓VDMOS器件制作步驟示意具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容進(jìn)一步說明。第一種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，包括柵極壓點(diǎn)(G PAD)與各VDMOS元胞其中，所述 柵極壓點(diǎn)(G PAD)依次包括外延層(N-EPI)、P型摻雜層(PGD)、絕緣氧化層(OXIDE)、多晶 硅層(G P0LY)、鋁層。多晶硅兩端連接鋁，一端的鋁作為柵極壓點(diǎn)，另一端的鋁則與所述各 VDMOS元胞中的柵極相連接，如圖6所示。如上所述高壓VDMOS器件的等效電路圖，如圖4所示，即在所有VDMOS元胞的柵極 前面加上一個總電阻Rg，通過該總電阻Rg使得VDMOS元胞的柵極受到大的浪涌電流沖擊 時(shí)，能夠靠總電阻Rg降低電流的峰值，避免了 VDMOS元胞中柵氧化層受到大電流沖擊，有效 地起到限流保護(hù)作用。
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第一種高壓VDMOS器件的制作方法，包括如下步驟(1)在外延層(N-EPI)上，用光刻膠打開注入窗口，注入P型摻雜層(P⑶)，如圖 5 (a)所示；(2)在P⑶層上生長一定厚度的絕緣氧化層(OXIDE)，如圖5 (b)所示；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵極氧化層的生長；(5)在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅(G-POLY)淀積，分別如 0 5(c)和圖5(d)所示；(6)對絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅(G-POLY)和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行 刻蝕，在絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅被刻蝕后的圖形為一塊具有一定長寬比的圖形， 作為一個多晶硅電阻Rg，而有源區(qū)內(nèi)保留的多晶硅作為VDMOS元胞的柵極，分別如圖5(e) 和圖5(f)所示；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入，如圖5(g)所示；(8)接觸孔的刻蝕。包括對絕緣氧化層(OXIDE)上刻蝕后的多晶硅兩端進(jìn)行接 觸孔(CONTACT)的刻蝕，如圖5(h)所示；對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻 蝕，同時(shí)對各條多晶硅柵之間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為各個VDMOS元胞的源極接觸 孔，如圖5⑴所示；(9)在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)上淀積鋁層；(10)對在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)上的鋁層進(jìn)行刻蝕，分別如圖5 (j)和圖 5(k)所示。在上述第(5)和第(6)步驟中，絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅(G P0LY)的淀積 和刻蝕工藝分別與有源區(qū)內(nèi)的多晶硅層的淀積和刻蝕同時(shí)進(jìn)行，也就是說，用這種方法形 成一個柵極多晶硅總電阻Rg不需要額外的工藝步驟。經(jīng)過上述步驟形成G PAD處的結(jié)構(gòu)圖形如圖6所示。同時(shí)，VDMOS元胞處的結(jié)構(gòu) 同傳統(tǒng)的VDMOS器件的元胞相同，如圖5 (k)或5(1)所示。上述方法是通過在柵極壓點(diǎn)處增加一個多晶硅電阻，作為連接在所有VDMOS元胞 柵極之前的總電阻Rg。通過該總電阻Rg位于柵極壓點(diǎn)與所有VDMOS元胞柵極之間，當(dāng)柵極 壓點(diǎn)處受到大的浪涌電流沖擊時(shí)，此總電阻Rg能夠有效降低電流的峰值，避免了 VDMOS元 胞中柵氧化層受到大電流沖擊，有效地起到限流保護(hù)作用。第二種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，包括柵極壓點(diǎn)(G-PAD)、各VDMOS元胞、具有一定長寬 比的各多晶硅電阻r2n，所述每個具有一定長寬比的多晶硅電阻r2n(n = 1，2，3，……，分 別代表第η個VDMOS元胞)的一端連接于對應(yīng)的VDMOS元胞中的柵極，另一端則由鋁條通 過通孔連接所述柵極壓點(diǎn)(G PAD)，如圖8 (j)或8(k)所示。所述的多晶硅電阻r2n設(shè)計(jì)為S型排布，這樣可以在相同的面積和設(shè)計(jì)規(guī)則下，能 夠得到更大的電阻長寬比，從而得到更大的柵極電阻。采用第二種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)后，當(dāng)柵極信號到達(dá)柵極壓點(diǎn)(G PAD)后，經(jīng) 過鋁條傳導(dǎo)到各VDMOS元胞柵極之前，先通過這個多晶硅電阻r2n，再傳導(dǎo)到VDMOS元胞中 的柵極。第二種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)相當(dāng)于在傳統(tǒng)的高壓VDMOS器件中的每個VDMOS元胞的柵極都串聯(lián)上了一個多晶硅電阻r2n(η = 1,2,3,……，分別代表第η個VDMOS元胞)， 等效電路圖如圖7所示。這樣在VDMOS元胞的柵極受到較大的浪涌電流沖擊時(shí)，多晶硅電 阻r2n能夠降低電流的峰值，有效抵御大電流對VDMOS元胞的柵極氧化層的沖擊，提高器件 工作的穩(wěn)定性。第二種高壓VDMOS器件的制作方法包括如下步驟(1)在外延層(N-EPI)上注入P型摻雜層(PGD層)，如圖8 (a)所示；(2)在P型摻雜層(P⑶層)上生長一層一定厚度的絕緣氧化層(OXIDE)，如圖8(b) 所示；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵氧生長；(5)在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅(G-POLY)淀積，分別如 0 8(c)和圖8(d)所示；(6)對絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅(G-POLY)和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行 刻蝕，刻蝕后在絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅已經(jīng)全部被刻蝕，而有源區(qū)內(nèi)保留的多晶 硅部分作為VDMOS元胞的柵極部分作為所述多晶硅電阻r2n，分別如圖8(e)和圖8(f)所 示；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入，如圖8(g)所示；(8)對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕；同時(shí)對各條柵極多晶硅 之間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為各個VDMOS元胞的源極接觸孔，如圖8 (h)所示；(9)在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)上淀積鋁層；(10)鋁層的刻蝕，包括淀積在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)上的鋁層的刻蝕，刻 蝕后的圖形分別如圖8 (i)和圖8(j)所示。通過以上步驟形成的G PAD處圖形示意圖如圖3所示，其中氧化層上的鋁層作為 柵極壓點(diǎn)；通過上述步驟在有源區(qū)內(nèi)形成VDMOS元胞處示意圖如圖8(j)所示，其中位于元 胞區(qū)上的鋁層，作為VDMOS元胞源極引出端，位于多晶硅端頭上的鋁條，作為連接各VDMOS 元胞柵極與G PAD之間的連接線。通過以上步驟形成如圖8 (j)的VDMOS元胞結(jié)構(gòu)，各VDMOS元胞的柵極采用多晶硅 (G-POLY)，圖中的各條多晶硅本身并不直接相連，而是分別在多晶硅上都打有一定大小的 接觸孔，多晶硅通過接觸孔與上面的鋁條相連接，而鋁條則與圖3所示的柵極壓點(diǎn)(G-PAD) 相連。另一種VDMOS元胞結(jié)構(gòu)，如圖8 (k)所示。各VDMOS元胞的柵極通過多晶硅相連， 在多晶硅上沿著鋁條走線方向打有一條接觸孔，再通過鋁條將多晶硅與VDMOS器件的柵極 壓點(diǎn)(G-PAD)連接在一起。通過以上步驟得到的VDMOS元胞及位于VDMOS元胞柵極與連接G PAD的鋁線之間 的多晶硅電阻r2n(n = 1，2，3，……，分別代表第η個VDMOS元胞)，當(dāng)柵極信號到達(dá)器件 的柵極壓點(diǎn)(G-PAD)后，就通過鋁條將信號傳導(dǎo)到柵極電阻r2n (η = 1,2,3,……，分別代 表第η個VDMOS元胞)，而后再到達(dá)每一個VDMOS元胞的柵極。第三種高壓VDMOS器件的等效電路圖如圖9所示。第三種高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，包 括柵極壓點(diǎn)(G PAD)、各VDMOS元胞、具有一定長寬比的各多晶硅電阻r2n(η= 1，2，3，……，
9分別代表第η個VDMOS元胞)其中，所述柵極壓點(diǎn)(G PAD)依次包括外延層(N-EPI)、P型 摻雜層(P⑶)、絕緣氧化層(OXIDE)、多晶硅(G P0LY)、鋁層。多晶硅兩端連接鋁，一端的鋁 作為柵極壓點(diǎn)，另一端的鋁則與所述各VDMOS元胞中的柵極相連接，如圖6所示。其中，與所述各VDMOS元胞的柵極多晶硅相連接，位于VDMOS元胞區(qū)之外具有一定 長寬比的多晶硅電阻，一端連接于VDMOS元胞中的柵極，另一端則由鋁條通過通孔連接所 述柵極壓點(diǎn)(G PAD)，如圖10 (k)或10⑴所示。所述的多晶硅電阻r2n(n= 1,2,3,……，分別代表第η個元胞)設(shè)計(jì)為S型排 布，這樣可以在相同的面積和設(shè)計(jì)規(guī)則下，能夠得到更大的電阻長寬比，從而得到更大的柵 極電阻。第三種高壓VDMOS器件的制作方法，包括如下步驟(1)在外延層(N-EPI)上注入P型摻雜層(PGD層)，如圖10(a)所示；(2)在P型摻雜層(P⑶層)上生長一層一定厚度的絕緣氧化層(OXIDE)，如圖 10 (b)所示；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵氧生長；(5)在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅(G-POLY)淀積，分別如 圖10(c)和圖10(d)所示；(6)對絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅(G-POLY)和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行 刻蝕，在絕緣氧化層(OXIDE)上的多晶硅被刻蝕后的圖形為一塊具有一定長寬比的圖形， 作為一個多晶電阻Rg，如圖10(e)，而有源區(qū)內(nèi)保留的多晶硅，部分作為VDMOS元胞的柵極， 部分作為所述多晶硅電阻r2n，如圖10(f)所示；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入，如圖10 (g)所示；(8)對絕緣氧化層(OXIDE)上刻蝕后的多晶硅兩端進(jìn)行接觸孔的刻蝕，如圖10(h) 所示；對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕，同時(shí)對各條柵極多晶硅之間的 區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為各個VDMOS元胞的源極接觸孔，如圖10 (i)所示；(9)在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)上淀積鋁層及完成刻蝕；鋁層的刻蝕，包括 淀積在絕緣氧化層(OXIDE)和有源區(qū)上的鋁層的刻蝕，刻蝕后的圖形分別如圖10(j)和圖 10 (k)或圖10(1)所示。通過上述步驟，在高壓VDMOS器件中引入兩類多晶硅電阻如圖6，在G PAD處的氧化層上的多晶硅，作為串聯(lián)在所有VDMOS元胞柵極之前的 總電阻Rg，對應(yīng)于在等效電路中的電阻如圖9中的Rg。如圖10 (k)或圖10(1)中的多晶硅(G P0LY)，位于VDMOS元胞柵極與鏈接?xùn)艠O 壓點(diǎn)(G PAD)的鋁引線之間的部分，分別作為串聯(lián)在每個元胞柵極的電阻r2n(n= 1,2, 3，……，分別代表第η個元胞)，此電阻對應(yīng)于等效電路中的電阻如圖9中的r21，r22，r23， r24......。本發(fā)明公開了高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)及其制造方法，并且參照附圖描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式
和效果。應(yīng)該理解到的是，上述實(shí)施例只是對本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明 的限制，任何不超出本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)的發(fā)明創(chuàng)造，均落入本發(fā)明保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于包括柵極壓點(diǎn)與各VDMOS元胞其中，所述柵極壓點(diǎn)依次包括外延層、P型摻雜層、絕緣氧化層、多晶硅層、鋁層。多晶硅兩端連接鋁，一端的鋁作為柵極壓點(diǎn)，另一端的鋁則與所述各VDMOS元胞中的柵極相連接。
2.高壓VDMOS器件的制作方法，其特征在于包括如下步驟(1)在外延層上，用光刻膠打開注入窗口，注入P型摻雜層；(2)在P型摻雜層層上生長一定厚度的絕緣氧化層；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵極氧化層的生長；(5)在絕緣氧化層和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅淀積；(6)對絕緣氧化層上的多晶硅和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行刻蝕，在絕緣氧化層上 的多晶硅被刻蝕后的圖形為一塊具有一定長寬比的圖形，作為一個多晶硅電阻Rg，而有源 區(qū)內(nèi)保留的多晶硅作為VDMOS元胞的柵極；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入；(8)對絕緣氧化層上刻蝕后的多晶硅兩端進(jìn)行接觸孔的刻蝕，；對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅 端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕，同時(shí)對各條柵極多晶硅之間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為 各個VDMOS元胞的源極接觸孔，；(9)在絕緣氧化層和有源區(qū)上淀積鋁層；(10)對在絕緣氧化層和有源區(qū)上的鋁層進(jìn)行刻蝕。
3.高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于包括柵極壓點(diǎn)、各VDMOS元胞、具有一定長寬比的 各多晶硅電阻r2n，所述每個具有一定長寬比的多晶硅電阻r2n的一端連接于對應(yīng)的VDMOS元胞中的柵極，另一端則由鋁條通過接觸孔連接所述柵極壓點(diǎn)，η = 1,2,3,......，分別代表第η個VDMOS元胞。
4.如權(quán)利要求3所述高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的多晶硅電阻r2n設(shè)計(jì)為 直線、折線或曲線，以增加電阻r2n的阻值。
5.高壓VDMOS器件的制作方法包括如下步驟(1)在外延層上注入P型摻雜層；(2)在P型摻雜層上生長一層一定厚度的絕緣氧化層；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵氧生長；(5)在絕緣氧化層和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅淀積；(6)對絕緣氧化層上的多晶硅和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行刻蝕，刻蝕后在絕緣氧 化層上的多晶硅已經(jīng)全部被刻蝕，而有源區(qū)內(nèi)保留的多晶硅，部分作為VDMOS元胞的柵極， 部分作為所述的多晶硅電阻r2n ；(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入；(8)對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕；同時(shí)對各條柵極多晶硅之間 的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為各個VDMOS元胞的源極接觸孔；(9)在絕緣氧化層和有源區(qū)上淀積鋁層；(10)鋁層的刻蝕，包括淀積在絕緣氧化層和有源區(qū)上的鋁層的刻蝕。
6.高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于包括柵極壓點(diǎn)、各VDMOS元胞、具有一定長寬比的各多晶硅電阻r2n，η = 1，2，3，......，分別代表第η個VDMOS元胞其中，所述柵極壓點(diǎn)依次包括外延層、P型摻雜層、絕緣氧化層、柵極多晶硅層、柵極多 晶硅兩端連接鋁，一端的鋁作為柵極壓點(diǎn)，另一端的鋁則與所述各VDMOS元胞中的柵極相 連接；其中，與所述各VDMOS元胞的柵極多晶硅相連接，位于VDMOS元胞區(qū)之外具有一定長寬 比的多晶硅電阻，一端連接于VDMOS元胞中的柵極，另一端則由鋁條通過通孔連接所述柵 極壓點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求6所述高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的多晶硅電阻r2n設(shè)計(jì)為 直線、折線或曲線，以增加電阻r2n的阻值。
8.高壓VDMOS器件的制作方法，包括如下步驟(1)在外延層上注入P型摻雜層；(2)在P型摻雜層上生長一層一定厚度的絕緣氧化層；(3)對有源區(qū)進(jìn)行刻蝕，離子注入，褪火；(4)在有源區(qū)上完成柵氧生長；(5)在絕緣氧化層和有源區(qū)的柵氧上進(jìn)行多晶硅淀積；(6)對絕緣氧化層上的多晶硅和有源區(qū)的柵氧上的多晶硅進(jìn)行刻蝕，在絕緣氧化層上 的多晶硅被刻蝕后的圖形為一塊具有一定長寬比的圖形，作為一個多晶硅電阻Rg，而有源 區(qū)內(nèi)保留的多晶硅，部分作為VDMOS元胞的柵極，部分作為所述多晶硅電阻r2n;(7)在有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行N型及P型雜質(zhì)注入；(8)對絕緣氧化層上刻蝕后的多晶硅兩端進(jìn)行接觸孔的刻蝕；對有源區(qū)內(nèi)各條多晶硅 端頭進(jìn)行柵極接觸孔的刻蝕，同時(shí)對各條柵極多晶硅之間的區(qū)域進(jìn)行接觸孔的刻蝕，作為 各個VDMOS元胞的源極接觸孔，；(9)在絕緣氧化層和有源區(qū)上淀積鋁層及刻蝕；包括淀積在絕緣氧化層和有源區(qū)上的 鋁層的刻蝕。
全文摘要
本發(fā)明提出的高壓VDMOS器件結(jié)構(gòu)在原有的VDMOS器件上增加?xùn)艠O電阻，從而增強(qiáng)VDMOS器件的柵極抗電流沖擊能力，大大增加對VDMOS器件柵極的保護(hù)，該器件結(jié)構(gòu)簡單，簡化設(shè)計(jì)復(fù)雜度。同時(shí)本發(fā)明提出的高壓VDMOS器件的制造方法可以在原有的工藝基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)，不需要改動工藝，制造簡單。
文檔編號H01L21/336GK101950760SQ20101027729
公開日2011年1月19日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者張鳳爽, 張邵華, 李敏 申請人:杭州士蘭微電子股份有限公司