CN103094124A - 高压结型场效应管的结构及制造方法 - Google Patents

高压结型场效应管的结构及制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103094124A
CN103094124A CN2011103443012A CN201110344301A CN103094124A CN 103094124 A CN103094124 A CN 103094124A CN 2011103443012 A CN2011103443012 A CN 2011103443012A CN 201110344301 A CN201110344301 A CN 201110344301A CN 103094124 A CN103094124 A CN 103094124A
Authority
CN
China
Prior art keywords
conduction type
type
region
substrate
implantation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011103443012A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103094124B (zh
Inventor
宁开明
董科
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
Original Assignee
Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd filed Critical Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
Priority to CN201110344301.2A priority Critical patent/CN103094124B/zh
Publication of CN103094124A publication Critical patent/CN103094124A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103094124B publication Critical patent/CN103094124B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高压结型场效应管的结构及制造方法，具第一导电类型的硅衬底上形成具有第二导电类型的阱区，阱区内具有漂移区和体区，漂移区耐高压，体区是结型场效应管的沟道区；漂移区内形成具第一导电类型的反型层，反型层一端上有隔离结构，沟道区外侧形成具第一导电类型的栅极区，漂移区形成漏极引出端，沟道区形成源极引出端，栅极区形成栅极引出端，衬底区形成衬底引出端，漏极引出端和源极引出端为第二导电类型，栅极引出端和衬底引出端为第一导电类型；沟道区先采用光刻形成至少两条支路沟道，再通过离子注入及推进连接多条支路形成一个沟道。本发明使沟道的有效杂质浓度降低，沟道更易耗尽，夹断电压降低，可得到不同夹断电压的器件。

Description

高压结型场效应管的结构及制造方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，特别涉及一种高压结型场效应管的结构。本发明还涉及所述高压结型场效应管的制造方法。
背景技术
目前的高压结型场效应管JFET)器件的沟道区通过光刻定义为一个通路，然后用离子注入及推进形成沟道，沟道区的杂质浓度为注入的有效面密度。以HV N型沟道JFET器件举例说明，如图1至图2所示，传统的HV N型JFET器件的沟道区是由光刻定义出一个DNW沟道区，然后通过离子注入形成沟道，这样沟道中的杂质浓度为DNW的有效杂质浓度，夹断电压取决于DNW注入时的剂量，这种工艺条件下的JFET的夹断电压往往只有一种，通道不易耗尽。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种高压结型场效应管的结构及制造方法，可以降低夹断电压，且在同一种工艺条件下可以得到不同的夹断电压。
为解决上述技术问题，本发明的高压结型场效应管的制造方法，包括以下步骤：
第1步，在衬底上采用光刻形成漏极漂移区和至少两条支路沟道，通过离子注入及推进将多条支路物理性连接形成一个沟道，所述衬底具有第一导电类型，漏极漂移区和沟道区具有与第一导电类型相反的第二导电类型；
第2步，在衬底上采用光刻和离子注入形成栅极区，栅极区具有第一导电类型；
第3步，在硅片表面形成多个隔离结构；
第4步，在漏极漂移区采用光刻和离子注入形成漂移区反型层，所述漂移区反型层具有第一导电类型；
第5步，在漏极漂移区和沟道区分别进行第二导电类型的离子注入，形成漏极引出端和源极引出端；在栅极区和衬底区分别进行第一导电类型的离子注入，形成栅极引出端和衬底引出端；
第6步，淀积介电层并刻蚀形成接触孔，在接触孔中填充源极金属电极、栅极金属电极、漏极金属电极和衬底极金属电极。
其中，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。或者，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
进一步地，在第4步和第5步之间，在硅片表面生长一栅氧化层，其上淀积一层多晶硅，刻蚀多晶硅和栅氧化层形成位于隔离结构之上的漏端多晶硅场板。
其中，所述衬底的电阻率在50～250Ω·cm之间。在第5步中，第一导电类型的离子注入和第二导电类型的离子注入均为高掺杂，每平方厘米的注入剂量为1e14～1e16。
进一步地，在第1步中，支路沟道之间的间距小于离子注入及推进的横向扩散距离。
本发明还提供一种所述方法制造的高压结型场效应管的结构，在具有第一导电类型的硅衬底上形成有一具有与第一导电类型相反的第二导电类型的阱区，所述阱区内具有沟道区和漂移区，所述漂移区内形成有一具有第一导电类型的反型层，所述反型层的一端上方形成有隔离结构，所述沟道区外侧形成有具第一导电类型的栅极区，所述漂移区内形成有漏极引出端，沟道区形成有源极引出端，栅极区形成有栅极引出端，衬底区形成有衬底引出端，所述漏极引出端和源极引出端具有第二导电类型，栅极引出端和衬底引出端具有第一导电类型。
进一步地，所述沟道区的形成分为两步，第一步是采用光刻形成至少两条支路沟道，第二步是通过离子注入及推进将多条支路物理性连接形成一个沟道。
其中，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型；或者，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
本发明的有益效果在于：
1、本发明JFET的沟道区形成先由光刻定义出多条“支路”，然后通过离子注入及推进将多条“支路”物理性连接在一起最终形成一个沟道，使沟道中的有效杂质浓度降低，沟道更容易被耗尽，得到更低的夹断电压；
2、本发明可通过光刻调整多条支路间的间距，已得到不同的沟道区有效杂质浓度，从而得到不同夹断电压的器件，以满足不同的客户需求。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有的HV N型JFET器件截面俯视图；
图2是现有的HV N型JFET器件截面侧视图；
图3是本发明的HV JFET截面图；
图4a是本发明JFET体区版图上的截面俯视图；
图4b是本发明JFET体区版图上的截面侧视图；
图5a是本发明JFET体区硅片上(经过离子注入及推进)的截面俯视图；
图5b是本发明JFET体区硅片上(经过离子注入及推进)的截面侧视图。
具体实施方式
本发明的高压结型场效应管的制造方法，包括以下步骤：
第1步，在衬底101上采用光刻形成漏极漂移区103和至少两条支路沟道，如图4a、4b所示，通过离子注入及推进将多条支路物理性连接形成一个沟道，如图5a、5b所示，所述衬底具有第一导电类型，漏极漂移区103和沟道区104具有与第一导电类型相反的第二导电类型；
第2步，在衬底101上采用光刻和离子注入形成栅极区107，栅极区107具有第一导电类型；
第3步，在硅片表面形成多个隔离结构106；
第4步，在漏极漂移区103采用光刻和离子注入形成漂移区反型层105，所述漂移区反型层105具有第一导电类型；
第5步，在漏极漂移区103和沟道区104分别进行第二导电类型的离子注入，形成漏极引出端109和源极引出端110；在栅极区107和衬底区101分别进行第一导电类型的离子注入，形成栅极引出端111和衬底引出端112；
第6步，淀积介电层并刻蚀形成接触孔，在接触孔中填充源极金属电极、栅极金属电极、漏极金属电极和衬底极金属电极。
其中，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型；或者，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。在本实施例中，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
在第4步和第5步之间，在硅片表面生长一栅氧化层，其上淀积一层多晶硅，刻蚀多晶硅和栅氧化层形成位于隔离结构之上的漏端多晶硅场板。
所述衬底101为低掺杂衬底，电阻率在50～250Ω·cm之间。在第5步中，第一导电类型的离子注入和第二导电类型的离子注入均为高掺杂，每平方厘米的注入剂量为1e14～1e16。
在第1步中，支路沟道之间的间距小于离子注入及推进的横向扩散距离，并且在光刻时可以调整支路之间的间距以得到不同的夹断电压。沟道区的离子注入可以由一次完成，也可以分为多次完成。
由上述方法制造的高压结型场效应管的结构，如图3所示，在具有第一导电类型的硅衬底101上形成有一具有与第一导电类型相反的第二导电类型的阱区102，所述阱区内具有沟道区104和漂移区103，所述漂移区103内形成有一具有第一导电类型的漂移区反型层105，所述漂移区反型层105的一端上方形成有隔离结构106，所述沟道区104外侧形成有具第一导电类型的栅极区107，所述漂移区103内形成有漏极引出端109，沟道区104形成有源极引出端110，栅极区107形成有栅极引出端111，衬底区101形成有衬底引出端112，所述漏极引出端109和源极引出端110具有第二导电类型，栅极引出端111和衬底引出端112具有第一导电类型。
本发明JFET的沟道区形成先由光刻定义出多条“支路”，然后通过离子注入及推进将多条“支路”物理性连接在一起最终形成一个沟道，使沟道中的有效杂质浓度降低，沟道更容易被耗尽，得到更低的夹断电压；同时可通过光刻调整多条支路间的间距，已得到不同的沟道区有效杂质浓度，从而得到不同夹断电压的器件，以满足不同的客户需求。
以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
第1步，在衬底上采用光刻形成漏极漂移区和至少两条支路沟道，通过离子注入及推进将多条支路物理性连接形成一个沟道，所述衬底具有第一导电类型，漏极漂移区和沟道区具有与第一导电类型相反的第二导电类型；
第2步，在衬底上采用光刻和离子注入形成栅极区，栅极区具有第一导电类型；
第3步，在硅片表面形成多个隔离结构；
第4步，在漏极漂移区采用光刻和离子注入形成漂移区反型层，所述漂移区反型层具有第一导电类型；
第5步，在漏极漂移区和沟道区分别进行第二导电类型的离子注入，形成漏极引出端和源极引出端；在栅极区和衬底区分别进行第一导电类型的离子注入，形成栅极引出端和衬底引出端；
第6步，淀积介电层并刻蚀形成接触孔，在接触孔中填充源极金属电极、栅极金属电极、漏极金属电极和衬底极金属电极。
2.根据权利要求1所述的高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型。
3.根据权利要求1所述的高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，所述第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
4.根据权利要求1所述的高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，在第4步和第5步之间，在硅片表面生长一栅氧化层，其上淀积一层多晶硅，刻蚀多晶硅和栅氧化层形成位于隔离结构之上的漏端多晶硅场板。
5.根据权利要求1所述的高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，所述衬底的电阻率在50～250Ω·cm之间。
6.根据权利要求1所述的高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，在第5步中，第一导电类型的离子注入和第二导电类型的离子注入均为高掺杂，每平方厘米的注入剂量为1e14～1e16。
7.根据权利要求1所述的高压结型场效应管的制造方法，其特征在于，在第1步中，支路沟道之间的间距小于离子注入及推进的横向扩散距离。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述方法制造的高压结型场效应管的结构，其特征在于，在具有第一导电类型的硅衬底上形成有一具有与第一导电类型相反的第二导电类型的阱区，所述阱区内具有沟道区和漂移区，所述漂移区内形成有一具有第一导电类型的反型层，所述反型层的一端上方形成有隔离结构，所述沟道区外侧形成有具第一导电类型的栅极区，所述漂移区内形成有漏极引出端，沟道区形成有源极引出端，栅极区形成有栅极引出端，衬底区形成有衬底引出端，所述漏极引出端和源极引出端具有第二导电类型，栅极引出端和衬底引出端具有第一导电类型。
9.根据权利要求8所述的高压结型场效应管的结构，其特征在于，所述沟道区的形成分为两步，第一步是采用光刻形成至少两条支路沟道，第二步是通过离子注入及推进将多条支路物理性连接形成一个沟道。
10.根据权利要求8所述的高压结型场效应管的结构，其特征在于，所述第一导电类型为P型，第二导电类型为N型；或者，第一导电类型为N型，第二导电类型为P型。
CN201110344301.2A 2011-11-04 2011-11-04 高压结型场效应管的结构及制造方法 Active CN103094124B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110344301.2A CN103094124B (zh) 2011-11-04 2011-11-04 高压结型场效应管的结构及制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110344301.2A CN103094124B (zh) 2011-11-04 2011-11-04 高压结型场效应管的结构及制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103094124A true CN103094124A (zh) 2013-05-08
CN103094124B CN103094124B (zh) 2015-08-19

Family

ID=48206550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110344301.2A Active CN103094124B (zh) 2011-11-04 2011-11-04 高压结型场效应管的结构及制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103094124B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105679820A (zh) * 2016-03-16 2016-06-15 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Jfet及其制造方法
CN105765730A (zh) * 2013-11-22 2016-07-13 ams有限公司 高电压半导体器件及其制备方法
CN110739349A (zh) * 2019-10-22 2020-01-31 深圳第三代半导体研究院 一种碳化硅横向jfet器件及其制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050285157A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Hower Philip L Distributed high voltage JFET
US20060071247A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-06 Texas Instruments Incorporated Reliable high-voltage junction field effect transistor and method of manufacture therefor
CN2773909Y (zh) * 2005-01-18 2006-04-19 崇贸科技股份有限公司 侧面扩散金属氧化物半导体场效晶体管
CN201708157U (zh) * 2010-06-30 2011-01-12 四川和芯微电子股份有限公司 结型场效应晶体管结构
US20110042726A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor device with integrated resistor
CN102088030A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 无锡华润上华半导体有限公司 横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制造方法
CN102130153A (zh) * 2010-12-22 2011-07-20 东南大学 绝缘体上硅的n型横向绝缘栅双极晶体管及其制备方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050285157A1 (en) * 2004-06-23 2005-12-29 Hower Philip L Distributed high voltage JFET
US20060071247A1 (en) * 2004-10-01 2006-04-06 Texas Instruments Incorporated Reliable high-voltage junction field effect transistor and method of manufacture therefor
CN2773909Y (zh) * 2005-01-18 2006-04-19 崇贸科技股份有限公司 侧面扩散金属氧化物半导体场效晶体管
US20110042726A1 (en) * 2009-08-20 2011-02-24 Power Integrations, Inc. High-voltage transistor device with integrated resistor
TW201123450A (en) * 2009-08-20 2011-07-01 Power Integrations Inc High-voltage transistor device with integrated resistor
CN102088030A (zh) * 2009-12-04 2011-06-08 无锡华润上华半导体有限公司 横向双扩散金属氧化物半导体场效应管及其制造方法
CN201708157U (zh) * 2010-06-30 2011-01-12 四川和芯微电子股份有限公司 结型场效应晶体管结构
CN102130153A (zh) * 2010-12-22 2011-07-20 东南大学 绝缘体上硅的n型横向绝缘栅双极晶体管及其制备方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105765730A (zh) * 2013-11-22 2016-07-13 ams有限公司 高电压半导体器件及其制备方法
CN105765730B (zh) * 2013-11-22 2019-05-31 ams有限公司 高电压半导体器件及其制备方法
CN105679820A (zh) * 2016-03-16 2016-06-15 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Jfet及其制造方法
CN105679820B (zh) * 2016-03-16 2018-08-21 上海华虹宏力半导体制造有限公司 Jfet及其制造方法
CN110739349A (zh) * 2019-10-22 2020-01-31 深圳第三代半导体研究院 一种碳化硅横向jfet器件及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103094124B (zh) 2015-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8829608B2 (en) Semiconductor device
US8680608B2 (en) Power semiconductor device with a low on resistence
CN107342326B (zh) 一种降低导通电阻的功率半导体器件及制造方法
TWI565059B (zh) Semiconductor device
CN113611750B (zh) Soi横向匀场高压功率半导体器件及制造方法和应用
JP2016510514A (ja) 窒化物パワーデバイスおよびその製造方法
CN104637821A (zh) 超级结器件的制造方法
WO2019228069A1 (zh) 一种具有交错叉指式排列的浅槽隔离结构横向半导体器件
CN102694022A (zh) 半导体装置及其制造方法
CN102543738A (zh) 高压ldmos器件及其制造方法
CN103178093A (zh) 高压结型场效应晶体管的结构及制备方法
CN108649072B (zh) 一种低导通电阻的沟槽mosfet器件及其制造方法
CN103094319B (zh) 双通道高压结型场效应管降低夹断电压的结构及制造方法
CN110957371A (zh) 一种低导通电阻的中低压平面栅vdmos器件及其制造工艺
US8399915B2 (en) Semiconductor device
US20210036150A1 (en) Lateral double-diffused metal oxide semiconductor component and manufacturing method therefor
CN103094124B (zh) 高压结型场效应管的结构及制造方法
CN106158927A (zh) 一种优化开关特性的超结半导体器件及制造方法
CN105206675A (zh) Nldmos器件及其制造方法
CN102694028B (zh) 电力用半导体装置
CN106298943B (zh) 一种具有体电场调制的横向双扩散金属氧化物半导体场效应管
CN101506956A (zh) 半导体设备的制作方法
CN114664934B (zh) 一种含有场板的dmos晶体管及其制作方法
CN104966732A (zh) GaAs基pHEMT器件及其制备方法
CN105448993A (zh) 半导体装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SHANGHAI HUAHONG GRACE SEMICONDUCTOR MANUFACTURING

Free format text: FORMER OWNER: HUAHONG NEC ELECTRONICS CO LTD, SHANGHAI

Effective date: 20140107

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 201206 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI TO: 201203 PUDONG NEW AREA, SHANGHAI

TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20140107

Address after: 201203 Shanghai city Zuchongzhi road Pudong New Area Zhangjiang hi tech Park No. 1399

Applicant after: Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corporation

Address before: 201206, Shanghai, Pudong New Area, Sichuan Road, No. 1188 Bridge

Applicant before: Shanghai Huahong NEC Electronics Co., Ltd.

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant