Mos器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種MOS器件。
【背景技術(shù)】
[0002]以功率MOSFET中最常見(jiàn)的VDMOS為例，一般的情況下第一分壓環(huán)上面的金屬采用空懸的方法設(shè)計(jì)，這樣只能使用金屬勢(shì)皇的作用減小第一分壓環(huán)下的電場(chǎng)集中效應(yīng)，作用不明顯。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中，如果欲提高VDMOS器件的擊穿電壓，需要設(shè)置多個(gè)分壓環(huán)，從而加強(qiáng)內(nèi)電場(chǎng)以抵消外電場(chǎng)，這樣不僅浪費(fèi)了芯片的面積，降低了器件的電流密度，而且在芯片外端的分壓環(huán)有可能起不到緩解外電場(chǎng)以提高擊穿電壓的作用，繼而器件就會(huì)被擊穿。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種MOS器件，包括硅片基體，設(shè)置在所述硅片基體上的彼此間隔的源極、第一分壓環(huán)和第二分壓環(huán)，其中，所述第一分壓環(huán)與所述源極通過(guò)金屬連接以形成電壓等位環(huán)。
[0004]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述源極包括設(shè)置于硅片基體表面的元胞區(qū)以及覆設(shè)于所述元胞區(qū)之上的S極金屬層，所述等位環(huán)包括設(shè)置于硅片基體表面的第一阱以及覆設(shè)于所述第一阱的第一金屬層，所述第一金屬層與所述S極金屬層連接。
[0005]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述S極金屬層、所述第一金屬層的厚度為2微米。
[0006]本實(shí)用新型的MOS器件按照下述方法制造:a.提供硅片基體；b.在所述硅片基體上形成相間隔的源極、第一分壓環(huán)以及第二分壓環(huán)；c.以金屬連接所述源極和所述第一分壓環(huán)，以使所述第一分壓環(huán)成為等位環(huán)。
[0007]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，在步驟b中，在所述硅片基體的表面形成相間隔的元胞區(qū)、第一阱、第二阱，向所述所述元胞區(qū)、第一阱以及所述第二阱以濺射金屬的方式分別形成與第一阱相貼合的第一金屬層、與二阱相貼合的第二金屬層以及與元胞區(qū)貼合的S極金屬層，所述第一金屬層和所述S極金屬層連接。
[0008]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，在步驟b中，以離子注入的形式向所述第一阱和所述第二阱注入離子濃度為1E15的硼離子，之后高溫退火。
[0009]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述第一 P阱和第二P阱的深度為3?4微米。
[0010]在本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式中，所述第一金屬層、所述第二金屬層以及所述S極金屬層的厚度為2微米。
[0011]本實(shí)用新型只需設(shè)置第一分壓環(huán)和第二分壓環(huán)，并通過(guò)將第一分壓環(huán)與源極金屬連接，使第一分壓環(huán)在通電狀態(tài)下成為與源極電壓相等的等位環(huán)。等位環(huán)內(nèi)的P阱中電荷分布與源極的元胞區(qū)內(nèi)的電荷分布相同，具有相同的內(nèi)電場(chǎng)Eft。這種方式在與現(xiàn)有技術(shù)采用電阻率相同的襯底的情況下提高了 MOS器件反向擊穿壓。解決了 MOS器件在保證低導(dǎo)通電阻的情況下實(shí)現(xiàn)高擊穿壓的問(wèn)題。同時(shí)，這種MOS器件與現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置多個(gè)分壓環(huán)的研宄思路不同，僅用源極和第一分壓環(huán)互聯(lián)的方式就得到了性能更好，集成更方便的MOS器件。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1 (a)?圖1 (j)為本實(shí)用新型一實(shí)施方式的MOS器件制造方法流程圖；
[0013]圖2為元胞區(qū)單元結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)施方式】
[0014]如圖所示，本實(shí)用新型一實(shí)施方式中的MOS器件包括N+型襯底以及形成于其之上的外延層。在外延層的表面具有間隔排列的元胞區(qū)7、第一 P阱31、第二 P阱32以及第三P阱33。在外延區(qū)的表面上依次覆設(shè)有50nm 二氧化硅層5和多晶硅層6。第二 P阱32處形成了緩沖環(huán)。在元胞區(qū)7、第一 P阱31和第三P33阱的位置進(jìn)行光刻、開(kāi)孔、布線后，分別覆設(shè)有S極金屬層91、第一金屬層92和第二金屬層93。S極金屬層91通過(guò)開(kāi)孔與元胞區(qū)貼合以形成源極，第一金屬層92通過(guò)開(kāi)孔與第一 P阱31貼合以形成第一分壓環(huán)，第二金屬層92通過(guò)開(kāi)孔與第三P講33貼合以形成第二分壓環(huán)。S極金屬層91和第一金屬層92連接，即源極與第一分壓環(huán)連接，使第一分壓環(huán)成為等位環(huán)。由于等位互聯(lián)，等位環(huán)和源極電壓相等。等位環(huán)內(nèi)部的第三P阱33內(nèi)分布大量電荷，形成與元胞區(qū)7內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度相近的等位環(huán)內(nèi)電場(chǎng)，二者能夠共同抵消外電場(chǎng)，提高反向擊穿電壓
[0015]為可以通過(guò)如下方法來(lái)制造本實(shí)用新型的MOS器件:
[0016]第一步，在完成了 800nm二氧化硅場(chǎng)氧化層I的硅片上光刻第一區(qū)域21、第二區(qū)域22以及第三區(qū)域23，并進(jìn)行腐蝕；第二區(qū)域22位于第一區(qū)域21和第三區(qū)域23之間。
[0017]第二步，向第一區(qū)域21、第二區(qū)域22和第三區(qū)域23注入硼離子，高溫退火以形成第一 P阱31、第二 P阱32和第三P阱33，其中，注入的硼離子濃度為1E15，退火溫度為9800C，時(shí)間為3小時(shí)20分鐘。P阱的深度約為3?4微米。
[0018]第三步，在第一區(qū)域21、第二區(qū)域22和第三區(qū)域23之上生長(zhǎng)厚度為400nm 二氧化硅層4以避免之后的腐蝕步驟破壞阱區(qū)。
[0019]第四步，通過(guò)濕法腐蝕二氧化硅的方法去除800nm 二氧化硅層I和400nm 二氧化硅層4，腐蝕液為10:1HF酸。
[0020]第五步，預(yù)氧化，在N型外延層上生長(zhǎng)厚度為50nm 二氧化娃層5，在50nm 二氧化娃層5上淀積厚度為600nm多晶硅層6。
[0021]第六步，根據(jù)常規(guī)技術(shù)，在第一區(qū)域21遠(yuǎn)離第三區(qū)域23的一側(cè)形成元胞區(qū)7。所述元胞區(qū)7即為終端結(jié)構(gòu)包圍的重復(fù)的單元結(jié)構(gòu)，其形成方式具體為:
[0022]首先采用多晶自對(duì)準(zhǔn)工藝進(jìn)行P阱生成，硼濃度為3E14，退火溫度為850°C，結(jié)深為2微米。
[0023]再利用多晶硅自對(duì)準(zhǔn)工藝，形成N+區(qū)域，濃度為1E15，快速退火，溫度為960°C，時(shí)間為120秒。
[0024]最后利用光刻膠掩蔽，在P阱中形成P+區(qū)域。
[0025]由于元胞區(qū)7的形成為常規(guī)手段，因此不再贅述。
[0026]第七步，在600nm多晶硅層6之上沉積1000nmPESi02隔離層8。并通過(guò)光刻、干法腐蝕100nm PESi02層8，在上述的第一區(qū)域21、第三區(qū)域23以及元胞區(qū)7的位置開(kāi)孔布線。第二 P阱32處形成緩沖環(huán)。
[0027]第八步，在溫度200攝氏度下，以硅鋁銅合金材料，向上述經(jīng)過(guò)開(kāi)孔布線的第一區(qū)域21、第三區(qū)域23以及元胞區(qū)7分別濺射金屬以形成第一金屬層92、第二金屬層93和S極金屬層91，S極金屬層91與元胞區(qū)7的P講和N+區(qū)域接觸組成源極。所派射的第一金屬層92與第一區(qū)域21內(nèi)的第一 P阱31貼合以組成第一分壓環(huán)，所濺射的第二金屬層93與第三區(qū)域23內(nèi)的第三P阱33貼合以組成第二分壓環(huán)。濺射金屬硅鋁銅合金形成的第一金屬層92、第二金屬層93和S極金屬層91的厚度約為2.0微米。
[0028]第九步，源極S在進(jìn)行金屬光刻和腐蝕時(shí)，把源極金屬層91引出至第一分壓環(huán)上的第一金屬層92進(jìn)而達(dá)到將源極與第一分壓環(huán)互連以使第一分壓環(huán)成為等位環(huán)的目的。由于等位環(huán)上的孔開(kāi)到第一 P阱31內(nèi)，使得等位環(huán)內(nèi)P阱中的電荷分布與源極的元胞區(qū)內(nèi)的電荷分布相同，具有相同的內(nèi)電場(chǎng)Eft，等位環(huán)與源極電壓相等。
[0029]按照上述方式制造的MOS器件，等位環(huán)的內(nèi)電場(chǎng)得到大幅度增強(qiáng)，能夠與元胞區(qū)內(nèi)電場(chǎng)共同抵消外電場(chǎng)，從而顯著地提高M(jìn)OS器件的反向擊穿電壓。
[0030]以上對(duì)本實(shí)用新型的各種實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可在不偏離本實(shí)用新型范圍(由所附的權(quán)利要求書(shū)限定)的情況下，對(duì)實(shí)施方案進(jìn)行各種修改、改變和變化。對(duì)權(quán)利要求范圍的解釋?xiě)?yīng)從整體解釋且符合與說(shuō)明一致的最寬范圍，并不限于示例或詳細(xì)說(shuō)明中的實(shí)施范例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MOS器件，包括 娃片基體； 設(shè)置在所述硅片基體上的彼此間隔的源極、第一分壓環(huán)和第二分壓環(huán)； 其中，所述第一分壓環(huán)與所述源極通過(guò)金屬連接以形成電壓等位環(huán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述MOS器件，其中，所述源極包括設(shè)置于硅片基體表面的元胞區(qū)以及覆設(shè)于所述元胞區(qū)之上的S極金屬層，所述等位環(huán)包括設(shè)置于硅片基體表面的第一阱以及覆設(shè)于所述第一阱的第一金屬層，所述第一金屬層與所述S極金屬層連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MOS器件，其中，所述S極金屬層、所述第一金屬層的厚度為2微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MOS器件，其中，所述第一阱和第二阱的深度為3?4微米。
【專(zhuān)利摘要】本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环NMOS器件，包括硅片基體，設(shè)置在所述硅片基體上的彼此間隔的源極、第一分壓環(huán)和第二分壓環(huán)，其中，所述第一分壓環(huán)與所述源極通過(guò)金屬連接以形成電壓等位環(huán)。本申請(qǐng)只需設(shè)置第一分壓環(huán)和第二分壓環(huán)，并通過(guò)將第一分壓環(huán)與源極金屬連接，使第一分壓環(huán)在通電狀態(tài)下成為與源極電壓相等的等位環(huán)。這種方式在與現(xiàn)有技術(shù)采用電阻率相同的襯底的情況下提高了MOS器件反向擊穿壓。解決了MOS器件在保證低導(dǎo)通電阻的情況下實(shí)現(xiàn)高擊穿壓的問(wèn)題。
【IPC分類(lèi)】H01L29-40, H01L29-78
【公開(kāi)號(hào)】CN204332966
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420825819
【發(fā)明人】林洪春, 楊大為, 孫佳佳, 王增智, 樊吉濤
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2014年12月23日