CN101924036A - 一种平底结功率场效应晶体管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种新的VDMOS器件及其制造工艺，属半导体功率器件技术领域。本发明的创新之处在于其减小寄生NPN管的原理不同，通过浅结P+区挤压源扩散区来抑制寄生管，P阱底部为P-区形成的平底结构，因而在器件制造工艺及结构上不同于传统工艺和结构。本发明可以缩小VDMOS多晶栅之间的间隔尺寸，减小P阱结深，从而达到提高集成度、提高耐压和降低导通电阻的目的。

Description

一种平底结功率场效应晶体管及其制造方法

技术领域

该发明涉及一种功率场效应晶体管(VDMOS)及其芯片制造工艺，属半导体功率器件技术领域。

背景技术

垂直导电双扩散场效应晶体管(VDMOS)是目前功率场效应晶体管的主要类型，传统工艺制造的器件剖面结构图见附图1。结构如图1所示，P阱是由两部分组合而成：位于中心的浓度较大、结深较大的P+区和面积较大(包裹并重叠P+区)、浓度较小、结深较小的P-区叠加而成一个碗状的P阱区。传统工艺P阱加工成碗状的目的是为了减小源极扩散区N+/P阱/N-外延层这三层结构寄生形成的NPN管的影响，寄生NPN管的触发迟早和放大能力大小直接影响该VDMOS的单脉冲雪崩击穿能量(EAS)的大小。采用这种结构的器件制造工艺需要有次专门的P+区光刻，而且是在P-区形成之前。传统的VDMOS典型制造流程为：

1)外延片备料

2)P+区光刻，P+注入、退火。

3)栅氧化

4)淀积多晶硅，多晶硅掺杂。

5)多晶光刻、刻蚀、氧化。

6)P-自对准注入、退火。

7)源扩散区光刻、注入。

8)淀积氧化层+磷硅玻璃、回流。

9)源、栅接触孔光刻、刻蚀。

10)铝电极光刻、刻蚀。

11)氮/氢退火。

12)背面金属化。

发明内容

本发明提供了一种新的器件结构和制造工艺，见附图2。本发明的创新之处在于其减小寄生NPN管的原理不同，因而在器件制造工艺及结构上不同于传统工艺和结构。新工艺能有效减小VDMOS多晶栅之间的间隔尺寸，减小P阱结深，从而达到提高集成度、提高耐压和降低导通电阻的目的。

传统工艺中通过设置P+区加大P阱结深和中心浓度以增加寄生NPN管的基区宽度和浓度来减弱寄生管的影响，新工艺不是通过调节P阱参数来控制寄生管，而是通过浅结P+区挤压寄生管发射区N+区(即源扩散区)结深和浓度来抑制寄生管影响。新工艺中P+区的注入是不需光刻版的表面普注，结深也没有超过P-区，表现在器件结构上P阱是平底形状，区别于传统的碗形结。由于P+区是硅栅侧墙形成后的普注，不需要光刻版，版图设计时不需要考虑P+区到源极扩散区的规则，栅与栅之间的间隔(等于P阱宽度减去两个沟道长度)区能做到更小，这样能缩小元胞面积。同时，由于P阱结深减小，外延层漂移区有效厚度增加，能提高器件耐压。

附图说明

图1为传统工艺制造的VDMOS元胞结构示意图。

图2为新工艺制造的VDMOS元胞结构示意图。

附图中虚线为P-/P+和N-/N+结界面。

实现方式

新工艺的制造流程为：

1)外延片备料

2)分压环光刻，硼离子注入、退火。

3)栅氧化

4)淀积多晶硅，多晶硅掺杂。

5)多晶光刻、刻蚀、氧化。

6)P-自对准注入、退火。

7)源扩散区光刻、注入。

8)淀积二氧化硅膜、多晶栅侧墙刻蚀，P+普注。

9)淀积氧化层+磷硅玻璃、退火。

10)源、栅接触孔光刻、刻蚀。

11)铝电极光刻、刻蚀。

12)氮/氢退火。

13)背面金属化。

Claims (4)

1.一种平底结功率场效应晶体管制造方法，其特征在于P阱中P+区结深小于P-区结深，P阱底部是由P-区形成的平底结。

2.权利1所述的平底，其特征在于P+区结深小于P-区结深。

3.权利1所述的平底，其特征在于结浅的P+区挤压源扩散区，源扩散区结深在沟道侧比受到挤压的靠近P阱中心的另一侧大。

4.权利2所述的P+区，其特征在于通过多晶硅栅和多晶硅栅侧墙形成后不需要光刻版的自对准普注形成。

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