專利名稱：一種垂直雙擴散場效應管及其制造工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于半導體裝置領域，尤其涉及一種垂直雙擴散場效應管及其制造工藝。
背景技術：
垂直雙擴散場效應管(verticaldouble-diffusionMOS，VDMOS)兼具雙極晶體管和普通MOS器件的優(yōu)點，具有接近無限大的靜態(tài)輸入阻抗特性和非常快的開關時間，因此無論是開關應用還是線性應用，都是理想的功率器件，可以主要應用于電機調(diào)速、逆變器、不間斷電源、電子開關、高保真音響、汽車電器和電子鎮(zhèn)流器等。但現(xiàn)有的垂直雙擴散場效應管的制造工藝中一般將墊積多晶硅(Poly)形成柵極的步驟設置在摻雜體區(qū)形成之前，這樣雖然只需要一次光刻，但是在耗盡型VDMOS的工藝中，其耗盡層的注入為自對準注入，因此耗盡溝道比較厚，其必然導致?lián)舸╇妷合陆担覈乐貢r會引發(fā)漏電問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種垂直雙擴散場效應管及其制造工藝，以解決現(xiàn)有技術中耗盡溝道的自對準注入引發(fā)的擊穿電壓下降以及漏電問題。依據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的一種垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝，包括以下步驟，(I)在外延結構的表面形成隔離場氧化層，并對形成垂直雙擴散場效應管的有源區(qū)域進行刻蝕；(2)對所述有源區(qū)域注入第一摻雜物并擴散以形成摻雜體區(qū)；(3)在所述有源區(qū)域的表面形成柵氧化層(4)在所述柵氧化層的表面沉積多晶硅并進行刻蝕形成柵極；(5)在所述摻雜體區(qū)中對應所述柵極端部的位置注入第二摻雜物形成源極，所述第二摻雜物與所述第一摻雜物的類型相反；(6)在所述柵極之間形成接觸孔，并向接觸孔內(nèi)注入第三摻雜物，所述第三摻雜物與所述第一摻雜物的類型相同；(7)在整個芯片表面進行鋁淀積和鋁刻蝕；(8)在整個芯片的表面覆蓋鈍化層，并開出用以焊接的壓點區(qū)域。優(yōu)選的，步驟(2 )和步驟(4)共用同一光刻版。進一步的，在步驟(I)和步驟(2)之間加入以下步驟:(a)在所述有源區(qū)域進行JFET注入和擴散。進一步的，在步驟(3)和(4)之間加入以下步驟:(b)對整個有源區(qū)域進行耗盡管溝道注入以形成耗盡層，所述耗盡層的類型與所述第一摻雜物的類型相反。進一步的，在步驟(b)和(4)之間加入以下步驟:(c)刻蝕掉所述柵氧化層，在所述有源區(qū)域覆蓋重新覆蓋新的柵氧化層。
依據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施例的一種垂直雙擴散場效應管(VDM0S)，包括:形成于外延層內(nèi)的具有第一摻雜物的摻雜體區(qū)；位于所述摻雜體區(qū)的上方，并覆蓋整個有源區(qū)域的柵氧化層；位于所述柵氧化層的上方，其端部分別與相鄰的摻雜體區(qū)對應的柵極；位于摻雜體區(qū)中的兩側，并對應相鄰柵極的源極，所述源極具有與第一摻雜物類型相反的第二摻雜物。優(yōu)選的，進一步包括:隔離場氧化層:覆蓋外延結構表面除去有源區(qū)域的其他區(qū)域；位于所述柵極表面的介質(zhì)層；位于所述柵極之間的接觸孔；所述接觸孔具有與所述第一摻雜物類型相同的第三慘雜物；位于整個芯片表面的鋁金屬層和鈍化層以及用于焊接的壓點區(qū)域。優(yōu)選的，進一步包括JFET注入層。優(yōu)選的，進一步包括位于所述柵氧化層下方并覆蓋整個有源區(qū)域的耗盡層。經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供了增強型VDMOS和耗盡型VDMOS的制造工藝，其工藝過程中在摻雜體區(qū)形成之后再墊積多晶硅形成柵極，雖然增加了光刻次數(shù)，但兩次光刻可以采用光刻板共用的方法來降低生產(chǎn)成本。在耗盡型VDMOS的制造工藝中，耗盡管溝道注入為非自對準注入，這樣有效的保證了 VDMOS的擊穿電壓不會下降，同時解決了漏電問題。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的垂直雙擴散場效應管的制造工藝的流程圖；圖2A-2I為依據(jù)本發(fā)明的垂直雙擴散場效應管的制造工藝的步驟示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明的幾個優(yōu)選實施例進行詳細描述，但本發(fā)明并不僅僅限于這些實施例。本發(fā)明涵蓋任何在本發(fā)明的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。為了使公眾對本發(fā)明有徹底的了解，在以下本發(fā)明優(yōu)選實施例中詳細說明了具體的細節(jié)，而對本領域技術人員來說沒有這些細節(jié)的描述也可以完全理解本發(fā)明。參考圖1，所示為依據(jù)本發(fā)明的垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝的流程圖；其具體步驟包括如下:S1:在外延結構的表面形成隔離場氧化層，并對形成垂直雙擴散場效應管的有源區(qū)域進行刻蝕；S2:對所述有源區(qū)域通過光刻注入第一摻雜物并擴散以形成摻雜體區(qū)；S3:在所述有源區(qū)域的表面形成一第一柵氧化層S4:在所述柵氧化層的表面沉積多晶硅并進行刻蝕形成柵極；S5:在所述摻雜體區(qū)對應所述柵極端部的位置注入第二摻雜物形成源極，所述第二摻雜物與所述第一摻雜物的類型相反；S6:在所述柵極之間形成接觸孔，并向接觸孔內(nèi)注入第三摻雜物，所述第三摻雜物與所述第一摻雜物的類型相同；S7:在整個芯片表面進行鋁淀積和鋁刻蝕；S8:在整個芯片的表面覆蓋鈍化層，并開出用以焊接的壓點區(qū)域。其中，為了降低VDMOS管的JFET電阻，在步驟SI與步驟S2之間可以加入以下步驟:在所述有源區(qū)域進行JFET注入和擴散。在實際應用中，可以對整片芯片進行注入，但由于所述隔離場氧化層的存在，形成自對準注入，因此只有有源區(qū)的位置被注入，其中JFET雜質(zhì)可以為磷。以下結合圖2A-2I，以制造N型VDMOS管為例，對本發(fā)明提供的一種垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝中的每一步驟進行詳細分析；如圖2A所示，在N型襯底101上生長N型外延層102，并在外延層102的整個表面形成隔離場氧化層103 (Field Oxide)，并對形成VDMOS的有源區(qū)域104進行刻蝕，將這些區(qū)域的氧化層去掉；(對應步驟SI)參考圖2B，其中在所述有源區(qū)域的表面涂覆光刻膠105，并對相應位置進行曝光，利用光刻膠作為阻擋層，在離子注入口處注入P-并擴散以形成摻雜體區(qū)106 (Pbody)(對應步驟S2)，其中P-的摻雜物可以為硼，為了便于說明，圖中其他被隔離氧化層103覆蓋的區(qū)域并沒有畫出。如圖2C所示，在所述有源區(qū)域的表面形成柵氧化層107 (對應步驟S3)。如果制造的N型VDMOS管為耗盡型晶體管，則需要在步驟S3后加入以下步驟S3’:以所述柵氧化層107作為阻擋層對整個有源區(qū)域進行耗盡管溝道注入以形成耗盡層108，其中耗盡層的摻雜物質(zhì)優(yōu)選為砷，參加圖2D，所述耗盡管溝道的類型與所述第一摻雜物的類型相反，在本實施例中所述耗盡管溝道的類型為N型從而與P-相反。從圖2D中可以清楚的看出，由于耗盡管溝道注入為非自對準的整片注入，所形成的耗盡層108比較薄，因此制成的VDMOS不存在擊穿電壓下降和漏電的問題。另外需要說明的是，當制造增強型VDMOS管時，則無需步驟S3’。在進行耗盡管溝道注入時，所述柵氧化層107作為阻擋層可能會遭到一定程度的破壞，因此可以在步驟S3’后，將柵氧化層107刻蝕掉，再重新覆蓋一層新的柵氧化層以保證柵氧化層的正常工作。如圖2E所示，在所示柵氧化層107的表面沉積多晶硅109 (Poly)，在多晶硅109的表面涂覆光刻膠105，并對相應位置進行曝光，以曝光后的光刻膠105作為阻擋層進行多晶硅刻蝕，以形成圖2F中所示的柵極110 (對應步驟S4)。一般在柵氧形成后立刻進爐管進行多晶硅淀積，以免表面粘污。對比柵極110與摻雜體區(qū)106的位置關系，可以看出步驟S2和S4中的光刻工藝可以共用同一光刻板，進步降低了生產(chǎn)的成本。參見圖2G，在所述摻雜體區(qū)106中對應柵極110端部的位置注入N型摻雜物形成源極111 (sourceN+)，其中N型摻雜物可以優(yōu)選為砷、磷或銻(對應步驟S5)。其中112為在柵極表面形成的介質(zhì)層。如圖2H所示，在所述柵極110之間形成接觸孔113，并向接觸孔內(nèi)進行P+注入，雜質(zhì)優(yōu)選為硼(對應步驟S6)。具體的，在工藝過程中，可以先刻蝕接觸孔，再用濕法對氧化層部分進行漂凈。在接觸孔形成后，在整個芯片表面進行鋁淀積，并刻蝕掉有源區(qū)域以外的金屬鋁，形成金屬層114，并在整個芯片的表面覆蓋鈍化層，并開出用以焊接的壓點區(qū)域，參加圖21(對應步驟S6、S7)。其中淀積的金屬鋁需要保證一定的厚度，以調(diào)高VDMOS管的可靠性。由以上VDMOS管的工藝過程，可以看出本發(fā)明提供的VDMOS的制造工藝，其工藝過程簡化、光刻次數(shù)少、不同工藝步驟可以光刻板共用，降低了生產(chǎn)的成本。另外需要說明的是上述實施例中均以N型VDMOS管進行說明，根據(jù)本發(fā)明的教導和本領域技術人員的基本常識，可以將同樣的工藝流程應用與P型VDMOS管的制造。本發(fā)明還提供一種垂直雙擴散場效應管(VDMOS)，參見圖21，其具體包括:形成于外延層102內(nèi)的具有第一摻雜物的摻雜體區(qū)106 ；位于所述摻雜體區(qū)106的上方，并覆蓋整個有源區(qū)域的柵氧化層107 ；位于所述柵氧化層107的上方，其兩端分別與相鄰的摻雜體區(qū)106對應的柵極110 ；位于摻雜體區(qū)106中的兩側，并對應相鄰柵極110的源極111，所述源極111具有與第一摻雜物類型相反的第二摻雜物。進一步的，還包括:隔離場氧化層，其用以覆蓋外延結構表面除去有源區(qū)域的其他區(qū)域；位于所述柵極表面的介質(zhì)層112 ;位于所述柵極之間的接觸孔，所述接觸孔具有與所述第一摻雜物類型相同的第三摻雜物；位于整個芯片表面的鋁金屬層和鈍化層114以及用于焊接的壓點區(qū)域。為降低整個VDMOS管的導通電阻，需要對其JFET電阻進行調(diào)節(jié)，因此可以進一步包括JFET注入層。`當所述VDMOS管為耗盡型VDMOS時，還進一步包括位于所述柵氧化層107下方并覆蓋整個有源區(qū)域的耗盡溝道層108。另外，還需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。依照本發(fā)明的實施例如上文所述，這些實施例并沒有詳盡敘述所有的細節(jié)，也不限制該發(fā)明僅為所述的具體實施例。顯然，根據(jù)以上描述，可作很多的修改和變化。本說明書選取并具體描述這些實施例，是為了更好地解釋本發(fā)明的原理和實際應用，從而使所屬技術領域技術人員能很好地利用本發(fā)明以及在本發(fā)明基礎上的修改使用。本發(fā)明僅受權利要求書及其全部范圍和等效物的限制。
權利要求
1.一種垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝，其特征在于，包括以下步驟， (1)在外延結構的表面形成隔離場氧化層，并對形成垂直雙擴散場效應管的有源區(qū)域進行刻蝕； (2)對所述有源區(qū)域注入第一摻雜物并擴散以形成摻雜體區(qū)； (3)在所述有源區(qū)域的表面形成柵氧化層 (4)在所述柵氧化層的表面沉積多晶硅并進行刻蝕形成柵極； (5)在所述摻雜體區(qū)中對應所述柵極端部的位置注入第二摻雜物形成源極，所述第二摻雜物與所述第一摻雜物的類型相反； (6)在所述柵極之間形成接觸孔，并向接觸孔內(nèi)注入第三摻雜物，所述第三摻雜物與所述第一摻雜物的類型相同； (7)在整個芯片表面進行鋁淀積和鋁刻蝕； (8)在整個芯片的表面覆蓋鈍化層，并開出用以焊接的壓點區(qū)域。
2.根據(jù)權利要求1所述的垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝，其特征在于，步驟(2)和步驟(4)共用同一光刻版。
3.根據(jù)權利要求1所述的垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝，其特征在于，在步驟(I)和步驟(2)之間加入以下步驟: Ca)在所述有源區(qū)域進行JFET注入和擴散。
4.根據(jù)權利要求1所述的垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝，其特征在于，在步驟(3)和(4)之間加入以下步驟: (b)對整個有源區(qū)域進行耗盡管溝道注入以形成耗盡層，所述耗盡層的類型與所述第一摻雜物的類型相反。
5.根據(jù)權利要求4所述的垂直雙擴散場效應管(VDMOS)的制造工藝，其特征在于，在步驟(b)和(4)之間加入以下步驟: (c)刻蝕掉所述柵氧化層，在所述有源區(qū)域覆蓋重新覆蓋新的柵氧化層。
6.一種垂直雙擴散場效應管(VDM0S)，其特征在于，包括: 形成于外延層內(nèi)的具有第一摻雜物的摻雜體區(qū)； 位于所述摻雜體區(qū)的上方，并覆蓋整個有源區(qū)域的柵氧化層； 位于所述柵氧化層的上方，其端部分別與相鄰的摻雜體區(qū)對應的柵極； 位于摻雜體區(qū)中的兩側，并對應相鄰柵極的源極，所述源極具有與第一摻雜物類型相反的第二摻雜物。
7.根據(jù)權利要求6所述的垂直雙擴散場效應管(VDM0S)，其特征在于，進一步包括: 隔離場氧化層:覆蓋外延結構表面除去有源區(qū)域的其他區(qū)域； 位于所述柵極表面的介質(zhì)層； 位于所述柵極之間的接觸孔;所述接觸孔具有與所述第一摻雜物類型相同的第三摻雜物； 位于整個芯片表面的鋁金屬層和鈍化層以及用于焊接的壓點區(qū)域。
8.根據(jù)權利要求6所述的垂直雙擴散場效應管(VDM0S)，其特征在于，進一步包括JFET注入層。
9.根據(jù)權利要求6所述的垂直雙擴散場效應管(VDM0S)，其特征在于，進一步包括位于所述柵氧化層下方并覆蓋整個有源區(qū)域的耗盡層。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種垂直雙擴散場效應管及其制造工藝，其工藝過程中在摻雜體區(qū)形成之后再墊積多晶硅形成柵極，雖然增加了光刻次數(shù)，但兩次光刻可以采用光刻板共用的方法來降低生產(chǎn)成本。在耗盡型垂直雙擴散場效應管的制造工藝中，耗盡管溝道注入為非自對準注入，這樣有效的保證了垂直雙擴散場效應管的擊穿電壓不會下降，同時解決了漏電問題。
文檔編號H01L29/78GK103151268SQ201310092218
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權日2013年3月21日
發(fā)明者廖忠平 申請人:矽力杰半導體技術(杭州)有限公司