專利名稱：一種超結(jié)縱向雙擴(kuò)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)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及受可動離子沾污影響的硅制高壓功率器件，特別適用于娃制超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(Super junction VDMOS,即超結(jié)VDM0S，一下均簡寫為超結(jié)VDM0S)，更具體的說，涉及ー種在高溫反偏條件下具有高可靠性的硅制超結(jié)VDMOS的終端結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前，功率器件在日常生活、生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，特別是功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，由于它們擁有較快的開關(guān)速度、較小的驅(qū)動電流、較寬的安全工作區(qū)，因此受到了眾多研究者們的青睞。如今，功率器件正向著提高工作電壓、増加工作電流、減小導(dǎo)通電阻和集成化的方向發(fā)展。超結(jié)的發(fā)明是功率金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管技術(shù)上的ー個里程碑。功率器件不僅在國防、航天、航空等尖端技術(shù)領(lǐng)域倍受青睞，在エ業(yè)，民用家電等領(lǐng)域也同樣為人們所重視。隨著功率器件的日益發(fā)展，其可靠性也已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。功率器件為電子設(shè)備提供所需形式的電源和電機(jī)設(shè)備提供驅(qū)動，幾乎一切電子設(shè)備和電機(jī)設(shè)備都需用到功率器件，所以對器件可靠性的研究有著至關(guān)重要的意義?？煽啃缘亩x是產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。所謂規(guī)定的條件，主要指使用條件和環(huán)境條件。使用條件是指那些將進(jìn)入到產(chǎn)品或材料內(nèi)部而起作用的應(yīng)カ條件，如電應(yīng)力、化學(xué)應(yīng)カ和物理應(yīng)力?？煽啃栽囼?yàn)的范圍非常廣泛，其目的是為了考核電子元器件等電子產(chǎn)品在儲存、運(yùn)輸和工作過程中可能遇到各種復(fù)雜的機(jī)械、環(huán)境條件。在器件漏端電壓迅速上升的條件下，電壓的變化反應(yīng)在寄生電容上形成位移電流，位移電流作用在寄生三極管基區(qū)電阻上產(chǎn)生電壓，導(dǎo)致寄生三極管開啟，使器件損壞。因此，提高器件漏端電壓變化的可靠性有著極其重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了具有高可靠性的超結(jié)金屬氧化物場效應(yīng)晶體管，所涉及的結(jié)構(gòu)在寄生三極管開啟時，電流流過連接源極的電阻，使得發(fā)射極電位升高，讓寄生三級管基區(qū)與發(fā)射極的電位差減小，從而抑制寄生三級管的開啟，提高器件漏端電壓變化的可靠性。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括兼做漏區(qū)的N型重?fù)诫s硅襯底，在N型重?fù)诫s娃襯底的下表面設(shè)置有漏極金屬,在N型重?fù)诫s娃襯底的上表面設(shè)有N型摻雜硅外延層，在N型摻雜硅外延層內(nèi)設(shè)有間斷不連續(xù)的P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)，在P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)上設(shè)有第一型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，且第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)位于N型摻雜外延層內(nèi)，在第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)有第二 P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)和N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)，在N型摻雜硅外延層的上方設(shè)有柵氧化層且柵氧化層位于相鄰P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)之間的N型摻雜硅外延層部分的上方，在柵氧化層上方設(shè)有多晶硅柵，在多晶硅柵上設(shè)有第一型氧化層，其特征在于，在N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)上連接有源極金屬，在第二 P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)上連接有襯底金屬，在源極金屬與襯底金屬的下方設(shè)有作為電阻的多晶硅，且多晶硅分別與源極金屬與襯底金屬連接，在襯底金屬上連接有頂層金屬。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)

I、本發(fā)明涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)相比，將襯底金屬和源極金屬分開，并用多晶硅電阻把襯底金屬和源極金屬連接起來。當(dāng)寄生三極管開啟時，電流流過連接源極的電阻，使得發(fā)射極電位升高，讓寄生三級管基區(qū)與發(fā)射極的電位差減小，從而抑制寄生三級管的開啟，提高器件漏端電壓變化可靠性；同時，在本發(fā)明涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)和傳統(tǒng)的超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)相比，器件的面積不會増大。


圖I是本發(fā)明內(nèi)容所涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明所涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)的俯視層次示意圖。圖3是圖2中本發(fā)明所涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)有源區(qū)的剖面圖。圖4是圖2中本發(fā)明所涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)過渡區(qū)剖面圖。圖5為發(fā)明內(nèi)容所涉及的ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的剖面原理示意圖。
具體實(shí)施例方式ー種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括兼做漏區(qū)的N型重?fù)诫s硅襯底
2,在N型重?fù)诫s娃襯底2的下表面設(shè)置有漏極金屬I,在N型重?fù)诫s娃襯底2的上表面設(shè)有N型摻雜硅外延層3，在N型摻雜硅外延層3內(nèi)設(shè)有間斷不連續(xù)的P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)4，在P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)4上設(shè)有第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)5，且第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)5位于N型摻雜外延層3內(nèi)，在第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)5中設(shè)有第二 P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)7和N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)6，在N型摻雜硅外延層3的上方設(shè)有柵氧化層8且柵氧化層8位于相鄰P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)4之間的N型摻雜硅外延層部分的上方，在柵氧化層8上方設(shè)有多晶硅柵9，在多晶硅柵9上設(shè)有第一型氧化層10，在N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)6上連接有源極金屬11，在第二 P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)7上連接有襯底金屬12，在源極金屬11與襯底金屬12的下方設(shè)有作為電阻的多晶硅13，且多晶硅13分別與源極金屬11與襯底金屬12連接，在襯底金屬12上連接有頂層金屬14。下面參照附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做出更為詳細(xì)的說明圖I是本發(fā)明涉及的具有高可靠性的超結(jié)金屬氧化物場效應(yīng)晶體管的整體結(jié)構(gòu)示意圖。其中I為終端區(qū)，II為過渡區(qū)，III為有源區(qū)，IV具體參考范圍。
圖2是本發(fā)明的具有高可靠性的超結(jié)金屬氧化物場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的俯視層次示意圖，頂層層次用實(shí)線表示，頂層層次以下的層次用虛線表示，沿圖2中AA’、BB’的剖面示意圖分別為圖3、圖4，通過圖3和4可以看到各個層次自頂向下依次的排列關(guān)系。圖2中15為連接頂層金屬14和襯底金屬12的孔，16為多晶硅電阻13連接源極金屬11和襯底金屬12的孔。權(quán)利要求
1. 一種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括兼做漏區(qū)的N型重?fù)诫s硅襯底(2)，在N型重?fù)诫s硅襯底(2)的下表面設(shè)置有漏極金屬(I)，在N型重?fù)诫s硅襯底(2)的上表面設(shè)有N型摻雜硅外延層(3)，在N型摻雜硅外延層(3)內(nèi)設(shè)有間斷不連續(xù)的P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)(4)，在P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)(4)上設(shè)有第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(5)，且第一P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(5)位于N型摻雜外延層(3)內(nèi)，在第一 P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)(5)中設(shè)有第二 P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)(7)和N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)(6)，在N型摻雜硅外延層(3)的上方設(shè)有柵氧化層(8)且柵氧化層(8)位于相鄰P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)(4)之間的N型摻雜硅外延層部分的上方，在柵氧化層(8)上方設(shè)有多晶硅柵(9)，在多晶硅柵(9)上設(shè)有第一型氧化層(10)，其特征在于，在N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)(6)上連接有源極金屬(11)，在第二 P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)(7)上連接有襯底金屬(12)，在源極金屬(11)與襯底金屬(12)的下方設(shè)有作為電阻的多晶硅(13)，且多晶硅(13)分別與源極金屬(11)與襯底金屬(12)連接，在襯底金屬(12)上連接有頂層金屬(14)。
全文摘要
一種超結(jié)縱向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括兼做漏區(qū)的N型重?fù)诫s硅襯底，在N型重?fù)诫s硅襯底的下表面設(shè)置有漏極金屬，在N型重?fù)诫s硅襯底的上表面設(shè)有N型摻雜硅外延層，在N型摻雜硅外延層內(nèi)設(shè)有間斷不連續(xù)的P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)，在P型摻雜柱狀半導(dǎo)體區(qū)上設(shè)有第一P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)，且第一P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)位于N型摻雜外延層內(nèi)，在第一P型摻雜半導(dǎo)體區(qū)中設(shè)有第二P型摻雜半導(dǎo)體接觸區(qū)和N型摻雜半導(dǎo)體源區(qū)，其特征在于，在N型重?fù)诫s半導(dǎo)體源區(qū)上連接有源極金屬，在第二P型重?fù)诫s半導(dǎo)體接觸區(qū)上連接有襯底金屬，在源極金屬與襯底金屬的下方設(shè)有作為電阻的多晶硅，且多晶硅分別與源極金屬與襯底金屬連接，在襯底金屬上連接有頂層金屬。
文檔編號H01L29/78GK102646710SQ20121010101
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者吳逸凡, 孫偉鋒, 時龍興, 祝靖, 錢欽松, 陸生禮 申請人:東南大學(xué)