專利名稱：一種jfet器件及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及ー種JFET器件。
背景技術(shù)：
集成高壓橫向JFET (結(jié)型場效應(yīng)晶體管)器件是指漏極，源極和柵極位于表面，具有橫向溝道，導(dǎo)通電流橫向流動并可用于高電壓(300V到1200V)的結(jié)型場效應(yīng)管。高壓芯片(HVIC)中，使用集成高壓橫向JFET可以方便地構(gòu)成啟動電路(Start up)和恒流源模塊，是非常實(shí)用的高壓集成器件。而在高壓橫向BCDエ藝平臺中，如何實(shí)現(xiàn)高性能的高壓JFET的集成，是器件設(shè)計(jì)者要關(guān)注的問題之一。對JFET而言，其主要參數(shù)有夾斷電壓VP，飽和漏極電流IDSS，最大漏-源電壓V(BR)DS等，高壓橫向JFET器件首先要保證在高壓電源任何可能出現(xiàn)的尖峰電壓下不會引起雪崩，整個(gè)源漏之間要有均勻的電場分布。不會出現(xiàn)局部的高電場強(qiáng)度首先達(dá)到雪崩臨界值。然后要有穩(wěn)定的夾斷電壓和較大的飽和漏極電流，穩(wěn)定的夾斷電壓有助于集成應(yīng)用的簡化，不需要附加額外的電路進(jìn)行補(bǔ)償，而大的飽和漏極電流提高了集成器件的面積利用效率，同樣電流下，較小的面積就可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用要求。國內(nèi)500V以上的高壓BCDエ藝平臺較少，對于集成的高壓JFET器件也幾乎鮮有報(bào)道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了ー種在橫向高壓BCDエ藝中集成的高壓JFET器件，以提高最大漏源電壓(V(BR)DS)和飽和漏極電流(IDSS)。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種JFET器件，包括半導(dǎo)體襯底；形成于所述半導(dǎo)體襯底中的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)的摻雜濃度為線性變化；位于所述漂移區(qū)表面的柵極；位于所述漂移區(qū)表面的源極和漏扱，且所述源極和漏極位于所述柵極的兩側(cè)；位于所述漂移區(qū)表面的場氧，且所述場氧位于所述柵極和所述漏極之間；位于所述場氧上的階梯場板。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述半導(dǎo)體襯底為P-襯底。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述漂移區(qū)為從漏極到源極濃逐漸變淡的摻雜N阱。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述N阱的結(jié)深為小于等于12um。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述柵極包括柵極P型體區(qū)和柵極P型引出區(qū)，所述柵極P型體區(qū)位于所述N阱中，且位于所述源極和場氧之間，所述柵極P型引出區(qū)位于柵極P型體區(qū)內(nèi)。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述柵極P型體區(qū)到P-襯底的N阱區(qū)域?yàn)闇系?區(qū)。
進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述場氧呈臺階狀。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述場氧包括第一場氧及與所述第一場氧相連的第二場氧，所述第二場氧呈鳥嘴形。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述第一場氧的厚度為4000埃 15000埃，所述第一場氧的側(cè)面與漂移區(qū)成10° 45°角。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件，所述第二場氧的厚度小于等于第一場氧的厚度。本發(fā)明提供ー種JFET器件的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；
在所述襯底的中形成漂移區(qū)，所述漂移區(qū)的摻雜濃度為線性變化；在所述漂移區(qū)上形成場氧，所述場氧為臺階狀；在所述場氧上淀積多晶硅層并進(jìn)行摻雜；刻蝕所述多晶硅層形成階梯場板；在漂移區(qū)內(nèi)形成柵極；在漂移區(qū)內(nèi)形成源極和漏極，且所述源極和漏極位于所述柵極的兩側(cè)。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，所述襯底為P-襯底。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，所述漂移區(qū)為采用不等寬并不等間距的N阱光刻膠線條，進(jìn)行熱推進(jìn)后形成從漏極到源極濃度逐漸變淡的線性摻雜N阱。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，所述形成場氧的エ藝包括如下步驟形成氧化層，并做損傷性硅或氬注入；刻蝕氧化層，形成第一場氧；用局部場氧化工藝形成第二場氧，所述第一場氧和第二場氧相連。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，所述場氧呈臺階狀，所述第二場氧呈鳥嘴形。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，在形成場氧之后，淀積多晶硅層并進(jìn)行摻雜，形成柵極之前，還包括如下步驟在漂移區(qū)上熱生長柵氧化層。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，在漂移區(qū)內(nèi)形成柵極包括如下步驟在漂移區(qū)內(nèi)形成柵極P型體區(qū)；在所述柵極P型體區(qū)內(nèi)形成柵極P型引出區(qū)。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，所述柵極P型體區(qū)經(jīng)多晶硅自對準(zhǔn)注入后，采用熱推進(jìn)形成。進(jìn)ー步的，對于所述的JFET器件的形成方法，采用快速熱退火對摻雜進(jìn)行激活。本發(fā)明通過對漂移區(qū)橫向濃度進(jìn)行線性優(yōu)化，并結(jié)合具有一定角度的場氧結(jié)構(gòu)和階梯場板結(jié)構(gòu)，在獲得高的最大漏源電壓(V(BR) DS)的同時(shí)，降低了寄生的漂移區(qū)電阻，實(shí)現(xiàn)了飽和漏極電流(IDSS)的提高，另外，本發(fā)明JFET器件的溝道區(qū)由注入和/或熱推進(jìn)形成，由于注入和熱推進(jìn)的エ藝穩(wěn)定性較高，夾斷電壓VP也有著較高的穩(wěn)定性。
圖廣圖9為本發(fā)明實(shí)施例的JFET器件的形成過程的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的JFET器件作進(jìn)ー步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實(shí)施例的目的。請參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底1，所述半導(dǎo)體襯底I為P-襯底，注入磷(P)，采用不等寬且不等間距的N阱光刻膠線條2，進(jìn)行熱推進(jìn)，如圖2所示，熱推進(jìn)后形成漏極到源極(漏極和源極請見下文)濃度逐漸變淡的線性摻雜N阱漂移區(qū)3，在所述漂移區(qū)3上熱生長氧化層4，做損傷性硅(Si)或氬(Ar)注入。
在所述漂移區(qū)3上形成場氧，所述場氧呈臺階狀，所述場氧包括第一場氧和第二場氧，具體的，請參考圖3，光刻，刻蝕氧化層，形成第一場氧5，其中對氧化層的刻蝕優(yōu)選濕法刻蝕。第一場氧5的厚度為4000埃 15000埃，所述第一場氧5的側(cè)面與漂移區(qū)3形成10° ^45°的角度。請參考圖4，用局部場氧化(Locos)エ藝形成第二場氧6。具體的，在漂移區(qū)3上生長薄墊氧化層(未示出)并淀積氮化硅(未示出)，熱生長薄場氧化層，做有源極光亥IJ，刻蝕薄墊氧化層和氮化硅，去除光刻膠，熱生長形成低壓場氧，去掉薄墊氧化層和氮化硅，既得到如圖4所示的第二場氧6。請參考圖5，采用熱生長在漂移區(qū)3上形成柵氧化層7，淀積多晶硅層8，并進(jìn)行摻雜。接著，光刻，刻蝕多晶硅層，如圖6所示，形成階梯場板9。請參考圖7，形成柵極，包括在漂移區(qū)3內(nèi)形成柵極P型體區(qū)(P-body) 10，經(jīng)多晶硅自對準(zhǔn)注入后，采用熱推進(jìn)形成。接著，請參考圖8，在靠近柵極P型體區(qū)10的ー側(cè)注入形成N型源極11，在遠(yuǎn)離柵極P型體區(qū)10的另ー側(cè)形成N型漏極12，所述漏極12靠近第一場氧5。進(jìn)ー步的，如圖9所示，在柵極P型體區(qū)10內(nèi)形成柵極P型引出區(qū)13，完成柵極14的形成過程。之后，采用快速熱退火對摻雜進(jìn)行激活?？衫^續(xù)后道エ藝形成接觸孔，以及填充金屬，做金屬互聯(lián)線，形成源，漏，柵極的引出。經(jīng)上述步驟，可以得到ー種JFET器件，具體的，請繼續(xù)參考圖9，包括半導(dǎo)體襯底I中形成有漂移區(qū)3，其柵極14，源極11和漏極12位于漂移區(qū)3的表面，所述漂移區(qū)3上形成有場氧，所述場氧包括第一場氧5和第二場氧6，第一場氧5和第二場氧6位于源極11和漏極12之間并且相連形成臺階狀，第二場氧6與柵氧化層7相連，延伸到第二場氧6上的柵極多晶硅與浮動的多晶硅一起構(gòu)成階梯場板9。具體的，半導(dǎo)體襯底I為P-襯底，漂移區(qū)3為N阱，源極11、漏極12為N+區(qū)，所述柵極14包括柵極P型體區(qū)10和柵極P型引出區(qū)13，所述N阱為從漏極12到源極11濃度逐漸變淡的線性濃度漂移區(qū)，其中，所述N阱的結(jié)深小于等于12um。在本實(shí)施例中，線性濃度摻雜可以通過改變N阱光刻圖形和熱推進(jìn)エ藝使?jié)舛确植甲顑?yōu)化，利用緩變結(jié)結(jié)合resurf (Reduced surface field,降低表面電場)原理,高效地實(shí)現(xiàn)高耐壓。同時(shí)，優(yōu)化的N阱(漂移區(qū))濃度橫向線性的分配也緩減了高耐壓與高摻雜的矛盾關(guān)系，使得漂移區(qū)的整體摻雜水平得以提高，降低了寄生的漂移區(qū)電阻，漂移區(qū)的電流密度増大，則可提高JFET器件的飽和漏極電流(IDSS)。如圖9所示，所述JFET器件的場氧為臺階狀，包括第一場氧5和第二場氧6，所述第一場氧5的厚度為4000埃 15000埃，所述第一場氧5的側(cè)面與漂移區(qū)3形成10° 45°的角度。所述第二場氧6的厚度小于等于第一場氧5，兩種場氧形成臺階狀。由延伸到第二場氧6上的柵極多晶硅與浮動的多晶硅所構(gòu)成的階梯場板9具有使得表面的電場降低的作用，從而避免局部峰值電場的形成，能夠使整個(gè)漂移區(qū)電場的分布更加均勻，故所述JFET器件的最大漏源電壓(V (BR) DS)得以提高。此外，該JFET的溝道區(qū)位于漂移區(qū)3中柵極P型體區(qū)10到半導(dǎo)體襯底I的N阱區(qū)域的部分。JFET器件的夾斷電壓(VP)的穩(wěn)定性主要受N阱摻雜，柵極結(jié)深和摻雜以及襯底濃度的影響。在本實(shí)施例中，由于半導(dǎo)體襯底I濃度與N阱(漂移區(qū)3)相比摻雜相差很多，其漂移對VP的影響幾乎可以忽略，故影響VP的是N阱(漂移區(qū)3)和柵極P型體區(qū)10的摻雜濃度和結(jié)深，由于這兩部分都是由注入和/或熱推形成，具有著較高的穩(wěn)定性，所以所述VP也有著較高的穩(wěn)定性。
本實(shí)施例提供的JFET器件，通過對漂移區(qū)橫向濃度進(jìn)行線性優(yōu)化，并結(jié)合具有一定角度的場氧結(jié)構(gòu)和階梯場板結(jié)構(gòu)，在獲得高的最大漏源電壓(V(BR) DS)的同時(shí)，降低了寄生的漂移區(qū)電阻，實(shí)現(xiàn)了飽和漏極電流(IDSS)的提高，另外，本發(fā)明JFET器件的溝道區(qū)由注入和/或熱推進(jìn)形成，由于注入和熱推進(jìn)的エ藝穩(wěn)定性較高，夾斷電壓VP也有著較高的穩(wěn)定性。如此大大的提高了器件的使用性能和壽命，非常適合應(yīng)用于高壓集成電路中。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種JFET器件，其特征在于，包括 半導(dǎo)體襯底； 形成于所述半導(dǎo)體襯底中的漂移區(qū)，所述漂移區(qū)的摻雜濃度為線性變化； 位于所述漂移區(qū)表面的柵極； 位于所述漂移區(qū)表面的源極和漏扱，且所述源極和漏極位于所述柵極的兩側(cè)； 位于所述漂移區(qū)表面的場氧，且所述場氧位于所述柵極和所述漏極之間； 位于所述場氧上的階梯場板。
2.如權(quán)利要求I所述的JFET器件，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為P-襯底。
3.如權(quán)利要求I所述的JFET器件，其特征在于，所述漂移區(qū)為從漏極到源極濃逐漸變淡的N阱。
4.如權(quán)利要求3所述的JFET器件，其特征在于，所述N阱的結(jié)深為小于等于12um。
5.如權(quán)利要求3所述的JFET器件，其特征在于，所述柵極包括柵極P型體區(qū)和柵極P型引出區(qū)，所述柵極P型體區(qū)位于所述N阱中，且位于所述源極和場氧之間，所述柵極P型引出區(qū)位于柵極P型體區(qū)內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的JFET器件，其特征在于，所述柵極P型體區(qū)到P-襯底的N阱區(qū)域?yàn)闇系绤^(qū)。
7.如權(quán)利要求I所述的JFET器件，其特征在于，所述場氧呈臺階狀。
8.如權(quán)利要求I所述的JFET器件，其特征在于，所述場氧包括第一場氧及與所述第一場氧相連的第二場氧，所述第二場氧呈鳥嘴形。
9.如權(quán)利要求8所述的JFET器件，其特征在于，所述第一場氧的厚度為4000埃 15000埃，所述第一場氧的側(cè)面與漂移區(qū)成10° 45°角。
10.如權(quán)利要求9所述的JFET器件，其特征在于，所述第二場氧的厚度小于等于第一場氧的厚度。
11.ー種JFET器件的形成方法，其特征在于，包括 提供半導(dǎo)體襯底； 在所述襯底的中形成漂移區(qū)，所述漂移區(qū)的摻雜濃度為線性變化； 在所述漂移區(qū)上形成場氧； 在所述場氧上淀積多晶硅層并進(jìn)行摻雜； 刻蝕所述多晶硅層形成階梯場板； 在漂移區(qū)內(nèi)形成柵極； 在漂移區(qū)內(nèi)形成源極和漏極，且所述源極和漏極位于所述柵極的兩側(cè)。
12.如權(quán)利要求11所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，所述襯底為P-襯底。
13.如權(quán)利要求11所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，所述漂移區(qū)為采用不等寬且不等間距的N阱光刻膠線條，進(jìn)行熱推進(jìn)后形成從漏極到源極濃度逐漸變淡的線性摻雜N阱。
14.如權(quán)利要求11所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，所述形成場氧的エ藝包括如下步驟 形成氧化層，并做損傷性硅或氬注入； 刻蝕氧化層，形成第一場氧；用局部場氧化工藝形成第二場氧，所述第一場氧和第二場氧相連。
15.如權(quán)利要求14所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，所述場氧呈臺階狀，所述第二場氧呈鳥嘴形。
16.如權(quán)利要求11所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，在形成場氧之后，淀積多晶硅層并進(jìn)行摻雜之前，還包括如下步驟 在漂移區(qū)上熱生長柵氧化層。
17.如權(quán)利要求11所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，在漂移區(qū)內(nèi)形成柵極包 括如下步驟 在漂移區(qū)內(nèi)形成柵極P型體區(qū)； 在所述柵極P型體區(qū)內(nèi)形成柵極P型引出區(qū)。
18.如權(quán)利要求17所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，所述柵極P型體區(qū)經(jīng)多晶硅自對準(zhǔn)注入后，采用熱推進(jìn)形成。
19.如權(quán)利要求Iri8任一項(xiàng)所述的JFET器件的形成方法，其特征在于，采用快速熱退火對摻雜進(jìn)行激活。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種JFET器件及其形成方法。本發(fā)明通過對漂移區(qū)橫向濃度進(jìn)行線性優(yōu)化，并結(jié)合具有一定角度的場氧結(jié)構(gòu)和階梯場板結(jié)構(gòu)，在獲得高的最大漏源電壓(V(BR)DS)的同時(shí)，降低了寄生的漂移區(qū)電阻，實(shí)現(xiàn)了飽和漏極電流(IDSS)的提高，另外，本發(fā)明JFET器件的溝道區(qū)由注入和/或熱推進(jìn)形成，由于注入和熱推進(jìn)的工藝穩(wěn)定性較高，夾斷電壓VP也有著較高的穩(wěn)定性。
文檔編號H01L29/36GK102646701SQ20121013821
公開日2012年8月22日 申請日期2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月4日
發(fā)明者呂宇強(qiáng), 楊海波 申請人:上海先進(jìn)半導(dǎo)體制造股份有限公司