專利名稱：一種高壓器件的保護(hù)環(huán)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)體領(lǐng)域，尤其涉及一種高壓半導(dǎo)體功率器件中的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著石油煤炭儲備不停地減少，而人類的能源消耗卻不斷增加，節(jié)能成為二十一世紀(jì)人類的共識。據(jù)美國能源部估計，有三分之二的電力被用在馬達(dá)驅(qū)動上。而主要應(yīng)用于開關(guān)電源、PWM脈寬調(diào)制器、變頻器等電子電路中，作為高頻整流二極管、續(xù)流二極管或阻尼二極管使用等功率器件，絕緣柵雙極型晶體管(Insulated Gate Bipolar Transistor,簡稱IGBT)和與之配套的快恢復(fù)二極管(簡稱FRD)，可以使馬達(dá)驅(qū)動節(jié)能20% 30%?？梢灶A(yù)計，功率器件會在未來快速增長。 半導(dǎo)體功率器件的結(jié)構(gòu)離不開PN結(jié)(PN junction)。采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將P型半導(dǎo)體與N型半導(dǎo)體制作在同一塊半導(dǎo)體(通常是硅或鍺)基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區(qū)稱PN結(jié)。然而，擴散形成的PN結(jié)結(jié)深一般為幾個微米，其曲率會導(dǎo)致電場集中，使擊穿電壓遠(yuǎn)比平面結(jié)的低。如平面結(jié)耐壓超過1200V的器件，如使用5微米深的結(jié)，其曲率會導(dǎo)致電場集中使擊穿電壓低于400V，遠(yuǎn)低于平面結(jié)的擊穿電壓，因此在器件的需的外圍需要保護(hù)環(huán)。場板場限環(huán)結(jié)構(gòu)是其中發(fā)展較早的，工藝比較簡單，同時不增加光刻層次的方法，至今被廣泛應(yīng)用。請參閱圖1，圖I為現(xiàn)有技術(shù)中的場板場限環(huán)結(jié)構(gòu)的截面示意圖。如圖所示，中間區(qū)域是器件區(qū)9，保護(hù)環(huán)由一系列嵌在N型單晶硅區(qū)3中的P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5、以及最外圍的N+注入擴散層區(qū)的等位環(huán)4 (工作時接高壓或懸浮)組成。從保護(hù)環(huán)的截面來看，保護(hù)環(huán)是以器件區(qū)9為對稱結(jié)構(gòu)，器件區(qū)9外的兩個P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5之間的區(qū)域為主要的耐壓區(qū)。緊鄰器件區(qū)9的P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5為零環(huán)，該擴散環(huán)5在器件區(qū)9工作時接零，再外一圈的P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5為第一環(huán)，工作時懸浮，依次類推，即圖I的P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5 (場限環(huán)部分)不停重復(fù)，可得到第二、三、四環(huán)以至更多的環(huán)，以滿足耐壓的需求。保護(hù)環(huán)的制作過程大致如此，在襯底上，光刻P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5，注入，然后，光刻等位環(huán)區(qū)4，注入并推阱。請參閱圖2，圖2為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)的截面的細(xì)節(jié)圖；其中，細(xì)虛線是耗盡區(qū)邊界，點劃線是電場切割線。圖2中的現(xiàn)有技術(shù)的場限環(huán)結(jié)構(gòu)形成三角形的橫向電場分布。請參閱圖5，圖5為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)和本發(fā)明兩種結(jié)構(gòu)的氧化層下電場分布的比較示意圖；其中的三角形電場分布為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)一個環(huán)間距內(nèi)的電場分布示意圖。從圖5中可以看出，現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)形成三角形的橫向電場分布，其三角形左側(cè)斜率大的由P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5區(qū)的P型硅耗盡引入，右側(cè)斜率小的區(qū)域由兩個P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5區(qū)之間的N型硅耗盡引入。
然而，斜率的大小只與摻雜濃度有關(guān)，摻雜高的斜率也大。由于P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5區(qū)的P+型摻雜總比兩個P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)5區(qū)之間的N型摻雜高，因此，左側(cè)的斜率也總比右側(cè)的大，三角形的頂點處的電場就是擊穿電場，三角形所構(gòu)成的三角形面積就是耐壓值。本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，如果隨著耐壓的增加，則所需要的環(huán)的數(shù)目也相應(yīng)增加(例如，1200V的場限環(huán)結(jié)構(gòu)通常需要使用4個環(huán)，3300V的耐壓通常需要22個環(huán))。因此，保護(hù)環(huán)面積隨之增大，保護(hù)環(huán)的設(shè)計時間也大大增加。因此，現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)形成三角形的橫向電場分布，使環(huán)間距沒有得到充分利用。如何環(huán)間距得到更充分的利用，可以在相同耐壓下使環(huán)間距更小，或每一環(huán)間距上耐壓更高，減少環(huán)的數(shù)目是目前業(yè)界急需解決的問題
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種半導(dǎo)體功率器件中的高壓保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，通過改變現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)結(jié)構(gòu)，在相同的耐壓值下，通過縮短環(huán)間距，從而縮小了保護(hù)環(huán)面積，或優(yōu)化每一個環(huán)間距，使每一環(huán)間距的耐壓增加，以減少環(huán)的數(shù)目，縮小保護(hù)環(huán)面積同時縮短保護(hù)環(huán)設(shè)計時間。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體高壓器件的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其包括第一 N型單晶硅襯底、第二 N型單晶硅襯底、間斷的氧化層、金屬場板、器件區(qū)、多個P+型注入擴散環(huán)和等位環(huán)；其中，第二N型單晶硅襯底為位于第一N型單晶硅襯底上的一層N型單晶層；且其摻雜濃度低于第一N型單晶硅襯底；間斷的氧化層位于第二N型單晶硅襯底的表面上；金屬場板部分覆蓋在露出的第二 N型單晶硅襯底的表面和氧化層上；器件區(qū)嵌于第二 N型單晶硅襯底中；多個P+型注入擴散環(huán)嵌于所述第二 N型單晶硅襯底中，其中，緊鄰所述器件區(qū)的P+型注入擴散環(huán)為零環(huán)，且以器件區(qū)為中間區(qū)域環(huán)繞分布，在所述器件區(qū)工作時接零；其他P+型注入擴散環(huán)在所述器件區(qū)工作時懸浮，且以零環(huán)為中間區(qū)域，一環(huán)環(huán)繞于另一個環(huán)的外圈；等位環(huán)嵌于第二N型單晶硅襯底中，且環(huán)繞于多個P+型注入擴散環(huán)的外圍。優(yōu)選地，所述第二 N型單晶硅襯底的深度大于P+型注入擴散環(huán)的結(jié)深，且小于10微米。優(yōu)選地，還包括零偏壓下完全耗盡的N型注入擴散環(huán)，嵌于P+型注入擴散環(huán)的環(huán)內(nèi)。優(yōu)選地，所述N型注入擴散環(huán)靠近位于所述P+型注入擴散環(huán)的內(nèi)環(huán)邊界。優(yōu)選地，所述N型注入擴散環(huán)位于所述P+型注入擴散環(huán)的內(nèi)環(huán)邊界和耗盡區(qū)邊界之間。優(yōu)選地，所述N型注入擴散環(huán)的底邊小于或與P+型注入擴散環(huán)內(nèi)的耗盡區(qū)邊界底邊平齊。優(yōu)選地，所述N型注入擴散環(huán)的摻雜難度高于較襯底的要高于第二 N型單晶硅襯底，且小于等于lel5/cm3。優(yōu)選地，所述氧化層的厚度為50nm。為達(dá)成上述目的，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體高壓器件保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的制造方法，包括如下步驟步驟SOI :區(qū)熔硅第一 N型單晶硅襯底上外延輕摻的第二 N型單晶硅襯底；其中，第二N型單晶硅襯底的摻雜濃度低于第一 N型單晶硅襯底；
步驟S02:在第二 N型單晶硅襯底表面上生長一薄層氧化層，光刻生成等位環(huán)區(qū)，注入N型雜質(zhì),去膠后推阱；
步驟S03 :在第二 N型單晶硅襯底表面上和間斷的氧化層上生長場氧化；光刻P+型注入擴散環(huán)區(qū)，刻蝕氧化層，在擴散環(huán)區(qū)注入P+型雜質(zhì)，生成P+型注入擴散環(huán)，并推阱；光刻器件區(qū)，刻蝕場氧化層；
步驟S04 :金屬沉積刻蝕，鈍化層沉淀刻蝕，背面注入減薄，注入雜質(zhì)激活，背面金屬沉積。
優(yōu)選地，所述的步驟S02還包括光刻N型注入擴散環(huán)區(qū)，并注入N型雜質(zhì)，生成N型注入擴散環(huán)。從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明的半導(dǎo)體功率器件中的高壓保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)引入了N型外延和P型環(huán)內(nèi)側(cè)的N型環(huán)，使現(xiàn)有技術(shù)中的高壓保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)所形成的三角形電場分布變成梯形分布。因此，在相同的耐壓值的情況下，本發(fā)明的場板加場限環(huán)結(jié)構(gòu)，不僅優(yōu)化每一個環(huán)間距縮，減少了環(huán)的數(shù)目，節(jié)省面積，同時也縮短保護(hù)環(huán)設(shè)計時間。


圖I為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)的截面示意 圖2為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)的截面的細(xì)節(jié)圖；其中，細(xì)虛線是耗盡區(qū)邊界，點劃線是電場切割線；
圖3為本發(fā)明一具體實施例的場限環(huán)結(jié)構(gòu)截面圖示意 圖4為本發(fā)明圖3中本發(fā)明結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)圖，細(xì)虛線是耗盡區(qū)邊界，點劃線是電場切割線.
圖5為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)和本發(fā)明兩種結(jié)構(gòu)的氧化層下電場分布的比較示意圖；其中，現(xiàn)有技術(shù)場限環(huán)結(jié)構(gòu)所形成三角形電場分布，本發(fā)明的場限環(huán)結(jié)構(gòu)所形成的梯形電場分布。
具體實施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的一些典型實施例將在后段的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。上述及其它技術(shù)特征和有益效果，將結(jié)合實施例及附圖3-5對本發(fā)明的場板加場限環(huán)的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)說明。請參閱圖3，圖3為本發(fā)明一具體實施例場板加場限環(huán)的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)截面示意圖。為敘述方便起見，在本發(fā)明的實施例中，器件區(qū)9外的保護(hù)環(huán)僅包括兩個P+型注入擴散環(huán)5和一個等位環(huán)4，在其它的實施例中，P+型注入擴散環(huán)5可以根據(jù)耐壓的需要設(shè)置3、4、5個或更多，在此不再贅述。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)所應(yīng)用結(jié)構(gòu)不相同的是從第一 N型單晶硅襯底3上增加了一層輕摻N型外延層(即第二 N型單晶硅襯底8)和在P+型注入擴散環(huán)5內(nèi)嵌了零偏壓下完全耗盡的N型注入擴散環(huán)6。我們知道，第一 N型單晶硅襯底3區(qū)的摻雜成數(shù)量級的提高，可以有限地提高擊穿電場，但時耗盡區(qū)寬度變小，會在器件區(qū)早早擊穿。請再參閱圖5，如果想把圖5所示的三角形電場分布中的斜率做小，需要第一 N型單晶硅襯底3區(qū)的低濃度N型的摻雜。由于N摻雜濃度(第一 N型單晶硅襯底3區(qū))決定漂移區(qū)的電學(xué)特性，不能隨意選擇，因此，本發(fā)明采用了在第一 N型單晶硅襯底3上外延一層比第一 N型單晶硅襯底3摻雜更低的第二 N型單晶娃襯底8區(qū)。如圖3所示，在本發(fā)明的一個實施例中，該保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)包括第一N型單晶硅襯底3、第二 N型單晶硅襯底8、嵌于第二 N型單晶硅襯底8中的器件區(qū)9、在第二 N型單晶硅襯底8表面上具有間斷的氧化層2以及金屬場板1 ;金屬場板1是部分覆蓋在露出的第二N型單晶硅襯底8的表面和氧化層2上。優(yōu)選地，氧化層2的厚度為50nm。每個器件區(qū)9的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)由2個嵌于N型單晶硅襯底3中的P+型注入擴散環(huán)5和一個等位環(huán)4，且以器件區(qū)9為中間區(qū)域環(huán)繞分布。其中，第二 N型單晶硅襯底8為從第一 N型單晶娃襯底3上外延一層的N型單晶層；且其摻雜濃度低于第一 N型單晶娃襯底3。緊鄰器件區(qū)9的P+型注入擴散環(huán)5為零環(huán)，在器件區(qū)9工作時接零；另一個P+型注入擴散環(huán)5，以零環(huán)為中間區(qū)域，且環(huán)繞于零環(huán)的外圈，在器件區(qū)9工作時懸??；N+注入擴散等位環(huán)4環(huán)繞于P+型注入擴散環(huán)5的外圈，在器件區(qū)9工作時，等位環(huán)4接高壓或懸浮。更進(jìn)一步地，第二 N型單晶硅襯底8的深度大于P+型注入擴散環(huán)5的結(jié)深，且小于10微米。請參閱圖4，圖4為本發(fā)明圖3中本發(fā)明保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)圖，其中，細(xì)虛線是耗盡區(qū)邊界，點劃線是電場切割線。如圖所示，在本發(fā)明的一些實施例中包括的零偏壓下完全耗盡的N型注入擴散環(huán)6，嵌于P+型注入擴散環(huán)5的環(huán)內(nèi)，提供了正電荷，使電場迅速上升，從而形成梯形電場。優(yōu)選地，每個P+型注入擴散環(huán)5中均包含N型注入擴散環(huán)6，且N型注入擴散環(huán)6須完全耗盡才能提供正電荷。更進(jìn)一步地，N型注入擴散環(huán)6靠近位于P+型注入擴散環(huán)5的外環(huán)邊界。較優(yōu)地，N型注入擴散環(huán)6靠近位于所述P+型注入擴散環(huán)5的內(nèi)環(huán)邊界，即N型注入擴散環(huán)6位于P+型注入擴散環(huán)5的內(nèi)環(huán)邊界和耗盡區(qū)邊界之間。眾所周知，P+型環(huán)區(qū)引入的N區(qū)的電荷數(shù)目越多，P+型環(huán)區(qū)之間的N型單晶硅內(nèi)的P型區(qū)的電荷數(shù)目越多，附加電場越強。因此，在設(shè)計中盡量增加這N型注入擴散環(huán)6區(qū)域的面積，在實際的設(shè)計中，一般將N型注入擴散環(huán)6的底邊盡量設(shè)計成與P+型注入擴散環(huán)5內(nèi)的耗盡區(qū)邊界底邊平齊。而且，因需要完全耗盡，摻雜不能非常高，因此，N型注入擴散環(huán)6的摻雜濃度高于第一 N型單晶娃襯底3,而一般情況下,對于1200V的第一 N型單晶娃襯底3摻雜為6. 5el3/cm3。N型注入擴散環(huán)6區(qū)的摻雜可以比第二 N型單晶硅襯底8區(qū)域的高接近兩個數(shù)量級，但小于等于lel5/cm3。且在P+型注入擴散環(huán)5內(nèi)的內(nèi)側(cè)的N型注入擴散環(huán)6必須完全覆蓋P+型注入擴散環(huán)5的內(nèi)側(cè)。請參閱圖5，圖5為應(yīng)用于現(xiàn)有技術(shù)中的場限環(huán)和本發(fā)明兩種結(jié)構(gòu)的氧化層下電場分布的比較示意圖；其中，梯形電場分布為應(yīng)用于本發(fā)明實施例中的場限環(huán)結(jié)構(gòu)一個環(huán)間距內(nèi)的電場分布示意圖。如圖5所示，本發(fā)明保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)使一個環(huán)間距內(nèi)的電場分布從三角形電場變?yōu)樘菪坞妶?，其梯形電場的面積即代表耐壓值，可以看出，梯形電場的面積大于三角型電場的面積?？梢钥闯觯菪坞妶霰热切坞妶龈行У乩妹娣e。在實際應(yīng)用中，可以根據(jù)需要從兩種情況下考慮使用梯形電場的方式第一種是在相同的耐壓下，所設(shè)計的結(jié)構(gòu)要求兩個P+型注入擴散環(huán)5之間的距離更小。第二種是要求優(yōu)化每一個環(huán)間距，使梯形電場的效率最大，即每個環(huán)的耐壓達(dá)到最大。不論怎樣，在相同的耐壓要求的情況下，均可以減少使用的環(huán)的數(shù)目，從而減少了面積。例如，對于商用的3300V的耐壓環(huán)的數(shù)目一般需要22個，在器件模擬階段都需要大量時間，需要逐個加環(huán)優(yōu)化，每增加一環(huán)，需要增加時間，因此，如果減少了環(huán)的數(shù)量，可以大大縮短保護(hù)環(huán)設(shè)計時間。在本發(fā)明的一個實施例中，上述半導(dǎo)體高壓器件保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的制造方法可以包括如下步驟 步驟SOl :區(qū)熔硅第一 N型單晶硅襯底上外延輕摻的第二 N型單晶硅襯底；其中，第二N型單晶硅襯底的摻雜濃度低于第一 N型單晶硅襯底；
步驟S02:在第二 N型單晶硅襯底表面上生長一薄層氧化層，光刻生成等位環(huán)區(qū)，注入N型雜質(zhì),去膠后推阱；
步驟S03 :在第二 N型單晶硅襯底表面上和間斷的氧化層上生長場氧化；光刻P+型注入擴散環(huán)區(qū)，刻蝕氧化層，在擴散環(huán)區(qū)注入P+型雜質(zhì)，生成P+型注入擴散環(huán)，并推阱；光刻器件區(qū)，刻蝕場氧化層；
步驟S04 :金屬沉積刻蝕，鈍化層沉淀刻蝕，背面注入減薄，注入雜質(zhì)激活，背面金屬沉積。在本發(fā)明的較佳的實施例中，在步驟S02后，還包括光刻N型注入擴散環(huán)區(qū)，并注入N型雜質(zhì)，生成N型注入擴散環(huán)。如果N型注入擴散環(huán)形成后，當(dāng)然，在步驟S03中生成的P+型注入擴散環(huán)一定是要包含N型注入擴散環(huán)，且較優(yōu)地，N型注入擴散環(huán)6靠近位于所述P+型注入擴散環(huán)5的內(nèi)環(huán)邊界，即N型注入擴散環(huán)6位于P+型注入擴散環(huán)5的內(nèi)環(huán)邊界和耗盡區(qū)邊界之間。綜上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)引入了輕摻外延第二 N型單晶硅襯底和在P+型注入擴散區(qū)的擴散環(huán)環(huán)內(nèi)側(cè)的N型注入擴散環(huán)，使傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的三角形電場分布變成梯形分布。在相同的耐壓值下可以縮短環(huán)間距，從而縮小了保護(hù)環(huán)面積；或優(yōu)化每一個環(huán)間距，使每一環(huán)間距的耐壓增加，以減少環(huán)的數(shù)目，縮小保護(hù)環(huán)面積同時縮短保護(hù)環(huán)設(shè)計時間。以上所述的僅為本發(fā)明的實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護(hù)范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體高壓器件的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 第一 N型單晶硅襯底(3); 第二 N型單晶硅襯底(8)，其為位于所述第一 N型單晶硅襯底(3)上的一層N型單晶層；且其摻雜濃度低于所述第一 N型單晶娃襯底(3)； 間斷的氧化層(2)，位于第二 N型單晶硅襯底(8)的表面上； 金屬場板(1)，其部分覆蓋在露出的第二 N型單晶硅襯底(8)的表面和氧化層(2)上； 器件區(qū)(9)，嵌于所述第二 N型單晶硅襯底(8)中； 多個P+型注入擴散環(huán)(5)，嵌于所述第二 N型單晶硅襯底(8)中，其中，緊鄰所述器件區(qū)(9)的P+型注入擴散環(huán)(5)為零環(huán)，且以所述器件區(qū)(9)為中間區(qū)域環(huán)繞分布，在所述器件區(qū)(9)工作時接零；其他P+型注入擴散環(huán)(5)，在所述器件區(qū)(9)工作時懸浮，且以零環(huán)為中間區(qū)域，一環(huán)環(huán)繞于另一個環(huán)的外圈； 等位環(huán)(4)，嵌于所述第二 N型單晶硅襯底(8)中，且環(huán)繞于所述多個P+型注入擴散環(huán)(5)的外圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第二N型單晶硅襯底(8)的深度大于所述P+型注入擴散環(huán)(5)的結(jié)深，且小于10微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包括零偏壓下完全耗盡的N型注入擴散環(huán)(6)，嵌于所述P+型注入擴散環(huán)(5)的環(huán)內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N型注入擴散環(huán)(6)靠近位于所述P+型注入擴散環(huán)(5)的內(nèi)環(huán)邊界。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N型注入擴散環(huán)(6)位于所述P+型注入擴散環(huán)(5)的內(nèi)環(huán)邊界和耗盡區(qū)邊界之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N型注入擴散環(huán)(6)的底邊小于或與所述P+型注入擴散環(huán)(5)內(nèi)的耗盡區(qū)邊界底邊平齊。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述N型注入擴散環(huán)(6)的摻雜難度高于較襯底的要高于第二 N型單晶硅襯底(8)，且小于等于lel5/cm3。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氧化層的厚度為50nm。
9.一種半導(dǎo)體高壓器件保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)的制造方法，用于制造權(quán)利要求1-7任意一個所述的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括如下步驟 步驟SOl :區(qū)熔硅第一 N型單晶硅襯底上外延輕摻的第二 N型單晶硅襯底；其中，第二N型單晶硅襯底的摻雜濃度低于第一 N型單晶硅襯底； 步驟S02:在第二 N型單晶硅襯底表面上生長一薄層氧化層，光刻生成等位環(huán)區(qū)，注入N型雜質(zhì),去膠后推阱； 步驟S03 :在第二 N型單晶硅襯底表面上和間斷的氧化層上生長場氧化；光刻P+型注入擴散環(huán)區(qū)，刻蝕氧化層，在擴散環(huán)區(qū)注入P+型雜質(zhì)，生成P+型注入擴散環(huán)，并推阱；光刻器件區(qū)，刻蝕場氧化層； 步驟S04 :金屬沉積刻蝕，鈍化層沉淀刻蝕，背面注入減薄，注入雜質(zhì)激活，背面金屬沉積。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述的步驟S02還包括光刻N型注入擴散環(huán)區(qū)，并注入N型雜質(zhì)，生成N型注入擴散環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體高壓器件的保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)及其制造方法，其保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)包括第一N型單晶硅襯底、第二N型單晶硅襯底、間斷的氧化層、金屬場板、器件區(qū)、多個P+型注入擴散環(huán)和等位環(huán)；其中，第二N型單晶硅襯底為從第一N型單晶硅襯底上外延一層的N型單晶層；且其摻雜濃度低于第一N型單晶硅襯底。并且，在P+型注入擴散環(huán)的內(nèi)側(cè)，還嵌有零偏壓下完全耗盡的N型注入擴散環(huán)。因此，在相同的耐壓值的情況下，本發(fā)明的場板加場限環(huán)結(jié)構(gòu)，不僅優(yōu)化每一個環(huán)間距縮，減少了環(huán)的數(shù)目，節(jié)省面積，同時也縮短保護(hù)環(huán)設(shè)計時間。
文檔編號H01L21/02GK102881717SQ20121040497
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月22日
發(fā)明者孫德明 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司