金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)，包括N型的截止環(huán)，還包括通過離子注入形成于所述截止環(huán)與有源區(qū)之間的第一P型低摻雜區(qū)域和第二P型低摻雜區(qū)域，注入劑量為1.5*1011～2*1013/cm2，注入能量為20千電子伏～80千電子伏，兩個P型低摻雜區(qū)域中所述第一P型低摻雜區(qū)域相對更靠近所述有源區(qū)，所述第一P型低摻雜區(qū)域的長度小于所述第二P型低摻雜區(qū)域的長度。本發(fā)明還涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法。本發(fā)明采用兩個低摻雜的P-區(qū)來降低表面電場、提高M(jìn)OSFET的擊穿電壓，替代了傳統(tǒng)的多個分壓環(huán)的終端結(jié)構(gòu)，大大減小了終端尺寸、提高了芯片的有效利用面積，在相同面積下使芯片的參數(shù)更優(yōu)。
【專利說明】金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體工藝，特別是設(shè)及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié) 構(gòu)，還設(shè)及一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管（MOSFET)市場競爭越來越激勵，各廠家都在想方設(shè) 法降低成本，采用的方案主要包括提高電流密度、提高巧片有效利用面積，減小終端尺寸。 [000引 目前大多MOSFET的終端還是采用分壓環(huán)結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是占用巧片面積 較大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 基于此，有必要提供一種尺寸較小的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)。
[0005] 一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)，包括N型的截止環(huán)，還包括通過離 子注入形成于所述截止環(huán)與有源區(qū)之間的第一 P型低滲雜區(qū)域和第二P型低滲雜區(qū)域，注 入劑量為1. 5*1〇11?2*10 "/cm2,注入能量為20千電子伏?80千電子伏，兩個P型低滲雜 區(qū)域中所述第一 P型低滲雜區(qū)域相對更靠近所述有源區(qū)，所述第一 P型低滲雜區(qū)域的長度 小于所述第二P型低滲雜區(qū)域的長度。
[0006] 在其中一個實(shí)施例中，所述第一 P型低滲雜區(qū)域的長度為10?50微米，所述第二 P型低滲雜區(qū)域的長度為30?200微米。
[0007] 在其中一個實(shí)施例中，所述第一 P型低滲雜區(qū)域與第二P型低滲雜區(qū)域的間距為 4?20微米。
[000引在其中一個實(shí)施例中，還包括設(shè)于所述第一 P型低滲雜區(qū)域靠近所述有源區(qū)一側(cè) 的P型阱區(qū)，所述P型阱區(qū)與所述第一 P型低滲雜區(qū)域連接。
[0009] 還有必要提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法。
[0010] 一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟；提供N 型襯底；在所述N型襯底上形成氧化層；通過光刻及刻蝕所述氧化層形成兩個P型區(qū)注入 窗口；通過兩個P型區(qū)注入窗口向所述N型襯底內(nèi)注入P型雜質(zhì)離子，形成靠近有源區(qū)的 第一 P型低滲雜區(qū)域和相對遠(yuǎn)離有源區(qū)的第二P型低滲雜區(qū)域，注入劑量為1. 5*1〇11? 2*10"/cm2,注入能量為20千電子伏?80千電子伏；所述第一 P型低滲雜區(qū)域的長度小于 所述第二P型低滲雜區(qū)域的長度；對所述第一 P型低滲雜區(qū)域和第二P型低滲雜區(qū)域的雜 質(zhì)離子進(jìn)行擴(kuò)散處理；形成多晶娃場板，所述多晶娃場板覆蓋所述第一 P型低滲雜區(qū)域上 方的氧化層；在所述第二P型低滲雜區(qū)域遠(yuǎn)離所述第一 P型低滲雜區(qū)域的一側(cè)光刻并注入 N型離子形成截止環(huán)。
[0011] 在其中一個實(shí)施例中，對所述第一 P型低滲雜區(qū)域和第二P型低滲雜區(qū)域的雜質(zhì) 離子進(jìn)行擴(kuò)散處理的步驟之后，所述第一 P型低滲雜區(qū)域的長度為10?50微米，所述第二 P型低滲雜區(qū)域的長度為30?200微米，所述第一 P型低滲雜區(qū)域與第二P型低滲雜區(qū)域 的間距為4?20微米。
[0012] 在其中一個實(shí)施例中，所述形成多晶娃場板的步驟之后，還包括在所述第一 P型 低滲雜區(qū)域靠近所述有源區(qū)的一側(cè)注入P型離子，擴(kuò)散后形成與所述第一 P型低滲雜區(qū)域 連接的P型阱區(qū)的步驟。
[0013] 在其中一個實(shí)施例中，所述在所述N型襯底形成氧化層的步驟中，形成的氧化層 的厚度為800?1500微米。
[0014] 在其中一個實(shí)施例中，所述通過光刻及刻蝕所述氧化層形成兩個P型區(qū)注入窗口 的步驟中，是采用BOE溶液進(jìn)行濕法腐蝕。
[0015] 在其中一個實(shí)施例中，所述采用BOE溶液進(jìn)行濕法腐蝕的步驟中，腐蝕之后兩個P 型區(qū)注入窗口上保留有厚度小于20埃的犧牲氧化層。
[0016] 上述MOS陽T的終端結(jié)構(gòu)及其制造方法，采用兩個低滲雜的P-區(qū)來降低表面電場、 提高M(jìn)OSFET的擊穿電壓，替代了傳統(tǒng)的多個分壓環(huán)的終端結(jié)構(gòu)，大大減小了終端尺寸、提 高了巧片的有效利用面積，在相同面積下使巧片的參數(shù)更優(yōu)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將變得更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分，且并未刻 意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[00化]圖1為設(shè)有終端的MOS陽T巧片的示意圖；
[0019] 圖2是一實(shí)施例中MOS陽T終端結(jié)構(gòu)的截面示意圖；
[0020] 圖3是一實(shí)施例中MOS陽T的終端結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進(jìn)行更全面的描述。附圖中 給出了本發(fā)明的首選實(shí)施例。但是，本發(fā)明可許多不同的形式來實(shí)現(xiàn)，并不限于本文所 描述的實(shí)施例。相反地，提供該些實(shí)施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容更加透徹全面。
[0022] 需要說明的是，當(dāng)元件被稱為"固定于"另一個元件，它可W直接在另一個元件上 或者也可W存在居中的元件。當(dāng)一個元件被認(rèn)為是"連接"另一個元件，它可W是直接連接 到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術(shù)語"豎直的"、"水平的"、"上"、 "下"、"左"、"右"W及類似的表述只是為了說明的目的。
[0023] 除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的【技術(shù)領(lǐng)域】的 技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具 體的實(shí)施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語"及/或"包括一個或多個 相關(guān)的所列項(xiàng)目的任意的和所有的組合。
[0024] 本發(fā)明提供一種MOS陽T的終端結(jié)構(gòu)。圖1為設(shè)有終端的MOS陽T巧片的示意圖， 其中邊緣無填充線條的部分即終端，中間有填充線條的部分為有源區(qū)。參見圖2,終端結(jié)構(gòu) 包括N型的截止環(huán)40、第一 P型低滲雜區(qū)域22和第二P型低滲雜區(qū)域24。其中截止環(huán)40 位于終端中靠近巧片邊界的一側(cè)，第一 P型低滲雜區(qū)域22和第二P型低滲雜區(qū)域24位于 終端靠近巧片中屯、的一側(cè)，即靠近有源區(qū)的一側(cè)。第一 P型低滲雜區(qū)域22和第二P型低滲 雜區(qū)域24通過離子注入后熱擴(kuò)散形成，注入劑量為1. 5*1〇11?2*10 "/cm2,注入能量為20 千電子伏?80千電子伏。第一 P型低滲雜區(qū)域22的長度小于第二P型低滲雜區(qū)域24的 長度，該長度是指圖2中左右方向上的長度。
[0025] 上述MOS陽T的終端結(jié)構(gòu)，采用兩個低滲雜的P-區(qū)來降低表面電場、提高M(jìn)OS陽T 的擊穿電壓，替代了傳統(tǒng)的多個分壓環(huán)的終端結(jié)構(gòu)，大大減小了終端尺寸、提高了巧片的有 效利用面積，在相同面積下使巧片的參數(shù)更優(yōu)。W 600伏特耐壓的產(chǎn)品為例，采用分壓環(huán)結(jié) 構(gòu)的終端尺寸在300微米左右，而本發(fā)明的MOS陽T的終端結(jié)構(gòu)尺寸僅為100微米?250微 米。
[0026] 在其中一個實(shí)施例中，第一 P型低滲雜區(qū)域22的長度為10?50微米，第二P型 低滲雜區(qū)域24的長度為30?200微米。第一 P型低滲雜區(qū)域22與第二P型低滲雜區(qū)域 24的間距為4?20微米。
[0027] 圖2所示結(jié)構(gòu)還包括P型阱區(qū)30、介質(zhì)層50 (本實(shí)施例中包括氧化層和棚磯娃玻 璃）及多晶娃場板60。P型阱區(qū)30設(shè)于第一 P型低滲雜區(qū)域22靠近有源區(qū)的一側(cè)，與第 一 P型低滲雜區(qū)域22連接。多晶娃場板60 -端搭接于覆蓋第一 P型低滲雜區(qū)域22與第 二P型低滲雜區(qū)域24的介質(zhì)層50,另一端延伸至P型阱區(qū)30上。
[002引本發(fā)明還提供一種MOS陽T的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，參見圖3, MOS陽T的終端結(jié)構(gòu) 的制造方法包括下列步驟：
[0029] S110,提供N型襯底。
[0030] S120,在N型襯底上形成氧化層。
[0031] 在本實(shí)施例中，是熱生長一層厚度為800?1500微米的氧化層。
[0032] S130,通過光刻及刻蝕形成兩個P型區(qū)注入窗口。
[0033] 光刻并進(jìn)行刻蝕，將步驟S120中形成的氧化層刻蝕出兩個P型區(qū)注入窗口。在本 實(shí)施例中是采用濕法腐蝕，具體可W使用BOE溶液作為刻蝕液，即HF與N&F混合形成的緩 沖蝕刻液。在本實(shí)施例中，兩個P型區(qū)注入窗口處的氧化層不會被完全去除，而是保留一薄 層作為犧牲氧化層，犧牲氧化層的厚度應(yīng)小于20A在本實(shí)施例中，腐蝕溫度設(shè)為21攝氏 度，時間為22分鐘。
[0034] S140,通過離子注入形成兩個P型低滲雜區(qū)域。
[0035] 通過兩個P型區(qū)注入窗口注入P型離子。注入劑量為1.5*10"?2*10 "/cm2,注入 能量為20千電子伏?80千電子伏，從而形成低滲雜的P-區(qū)。其中第一 P型低滲雜區(qū)域相 對更靠近有源區(qū)，第二P型低滲雜區(qū)域相對遠(yuǎn)離有源區(qū)，第一 P型低滲雜區(qū)域的長度應(yīng)小于 第二P型低滲雜區(qū)域的長度，才能獲得理想的電勢線。
[0036] S150,對兩個P型低滲雜區(qū)域的雜質(zhì)離子進(jìn)行擴(kuò)散處理。
[0037] 對晶圓片（Wafer)進(jìn)行加熱，使兩個P型低滲雜區(qū)域的雜質(zhì)離子產(chǎn)生擴(kuò)散。
[003引 S160,形成多晶娃場板。
[0039] 形成的多晶娃場板覆蓋P型低滲雜區(qū)域上方的氧化層。
[0040] S170,光刻并注入N型離子形成截止環(huán)。
[0041] 在第二P型低滲雜區(qū)域遠(yuǎn)離第一 P型低滲雜區(qū)域的一側(cè)（即靠近巧片邊界的一 偵。光刻并注入N型離子形成化的截止環(huán)。
[0042] 在其中一個實(shí)施例中，步驟S160之后還包括在第一 P型低滲雜區(qū)域靠近有源區(qū)的 一側(cè)注入p型離子，擴(kuò)散后形成與第一 p型低滲雜區(qū)域連接的p型阱區(qū)的步驟。注入可w 通過多晶娃場板進(jìn)行自對準(zhǔn)注入，從而不需要進(jìn)行光刻。
[0043] 在其中一個實(shí)施例中，步驟S150擴(kuò)散后的第一 P型低滲雜區(qū)域的長度為10?50 微米，第二P型低滲雜區(qū)域的長度為30?200微米。第一 P型低滲雜區(qū)域與第二P型低滲 雜區(qū)域的間距為4?20微米。
[0044] W上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可W做出若干變形和改進(jìn)，該些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)W所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，包括下列步驟： 提供N型襯底； 在所述N型襯底上形成氧化層； 通過光刻及刻蝕所述氧化層形成兩個P型區(qū)注入窗口； 通過兩個P型區(qū)注入窗口向所述N型襯底內(nèi)注入P型雜質(zhì)離子，形成靠近有源區(qū)的 第一 P型低滲雜區(qū)域和相對遠(yuǎn)離有源區(qū)的第二P型低滲雜區(qū)域，注入劑量為1. 5*1〇11? 2*10"/cm2,注入能量為20千電子伏?80千電子伏；所述第一 P型低滲雜區(qū)域的長度小于 所述第二P型低滲雜區(qū)域的長度； 對所述第一 P型低滲雜區(qū)域和第二P型低滲雜區(qū)域的雜質(zhì)離子進(jìn)行擴(kuò)散處理； 形成多晶娃場板，所述多晶娃場板覆蓋所述第一 P型低滲雜區(qū)域上方的氧化層； 在所述第二P型低滲雜區(qū)域遠(yuǎn)離所述第一 P型低滲雜區(qū)域的一側(cè)光刻并注入N型離子 形成截止環(huán)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于，對所述第一 P型低滲雜區(qū)域和第二P型低滲雜區(qū)域的雜質(zhì)離子進(jìn)行擴(kuò)散處理的步驟 之后，所述第一 P型低滲雜區(qū)域的長度為10?50微米，所述第二P型低滲雜區(qū)域的長度為 30?200微米，所述第一 P型低滲雜區(qū)域與第二P型低滲雜區(qū)域的間距為4?20微米。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于，所述形成多晶娃場板的步驟之后，還包括在所述第一 P型低滲雜區(qū)域靠近所述有源 區(qū)的一側(cè)注入P型離子，擴(kuò)散后形成與所述第一 P型低滲雜區(qū)域連接的P型阱區(qū)的步驟。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于，所述在所述N型襯底形成氧化層的步驟中，形成的氧化層的厚度為800?1500微米。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于，所述通過光刻及刻蝕所述氧化層形成兩個P型區(qū)注入窗口的步驟中，是采用BOE溶液 進(jìn)行濕法腐蝕。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征 在于，所述采用BOE溶液進(jìn)行濕法腐蝕的步驟中，腐蝕之后兩個P型區(qū)注入窗口上保留有厚 度小于20埃的犧牲氧化層。
7. -種金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)，包括N型的截止環(huán)，其特征在于，還包 括通過離子注入形成于所述截止環(huán)與有源區(qū)之間的第一 P型低滲雜區(qū)域和第二P型低滲雜 區(qū)域，注入劑量為1. 5*1〇11?2*10 "/cm2,注入能量為20千電子伏?80千電子伏，兩個P型 低滲雜區(qū)域中所述第一 P型低滲雜區(qū)域相對更靠近所述有源區(qū)，所述第一 P型低滲雜區(qū)域 的長度小于所述第二P型低滲雜區(qū)域的長度。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 第一 P型低滲雜區(qū)域的長度為10?50微米，所述第二P型低滲雜區(qū)域的長度為30?200 微米。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 第一 P型低滲雜區(qū)域與第二P型低滲雜區(qū)域的間距為4?20微米。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管的終端結(jié)構(gòu)，其特征在于，還包 括設(shè)于所述第一 P型低滲雜區(qū)域靠近所述有源區(qū)一側(cè)的P型阱區(qū)，所述P型阱區(qū)與所述第 一p型低滲雜區(qū)域連接。
【文檔編號】H01L29/78GK104465773SQ201410629243
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】李 杰, 周大偉, 魏國棟, 劉瑋, 汪德文 申請人:深圳深愛半導(dǎo)體股份有限公司