CN103178093A - 高压结型场效应晶体管的结构及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高压结型场效应晶体管的结构，其体区的深沟道中注入了一个反型层。本发明还公开了上述结构的HV JFET的制备方法，即在HV JFET的常规制备工艺中，在制作体区的衬底阱或漏端漂移区的反型层的同时，在体区的深沟道中通过光刻和离子注入工艺制作一个反型层。本发明通过往JFET体区的深沟道中注入类型相反的杂质，在未增加任何光刻层次的基础上，降低了JFET体区沟道的杂质浓度，使沟道更容易被耗尽，从而有效降低了HV JFET器件的夹断电压。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种高压结型场效应晶体管的结构及其制备方法。
背景技术
传统的高压结型场效应晶体管(High-Voltage Junction Field Effect Transistor，HVJFET)，一般由Drain(漏)端漂移区和JFET体区两部分组成，如图1所示。其中，
漏端漂移区主要起耐高压的作用，有一个DNW(N型深阱)。由于DNW中的N型杂质浓度太淡会影响导通电阻，因此需要做的相对浓些，并要另外加一层反型的注入，如图1中的Ptop(P型埋层)，来平衡其电荷。
体区主要用于控制JFET电流的大小和夹断电压。体区中由DNW中的N型杂质组成一沟道，如图2、3所示，并通过DNW两侧的PW(P阱)对沟道进行夹断，即当Source(源)端DNW和Gate(栅极)端PW反偏时，DNW开始进行耗尽，直到沟道通路被耗尽夹断。
这种结构的HV JFET器件，由于其体区沟道仅由单一杂质(N型或P型)构成，即杂质的浓度较高，沟道通路不容易被耗尽，因此，器件的夹断电压会比较高。
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晶体管的结构，它可以降低高压结型场效应晶体管的夹断电压。
为解决上述技术问题，本发明的高压结型场效应晶体管，包括体区和漏端漂移区，一深阱横贯体区和漏端漂移区，且体区的深阱中注入有一个反型层，该反型层的杂质类型与该深阱的杂质类型相反。
本发明要解决的技术问题是提供上述结构的高压结型场效应晶体管的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明的高压结型场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：
1)在衬底上，用光刻和离子注入工艺，形成横贯体区和漏端漂移区且掺杂类型与衬底相反的深阱；
2)用光刻和离子注入工艺，在体区的深阱中形成掺杂类型与衬底相同的阱；
3)在硅片表面形成多个局部氧化硅隔离结构；
4)用光刻和离子注入工艺，在漏端漂移区的深阱中形成掺杂类型与深阱相反的反型层；
5)在所述隔离结构上形成多晶硅场板；
6)在体区和漏端漂移区末端，通过重掺杂离子注入，形成源、漏、栅和衬底的引出端；
7)淀积介电层，刻蚀接触孔，并在接触孔中填充源极、栅极、漏极和衬底极，完成HV JFET的制备；其中，在步骤2)或4)中，在体区的深阱中也同时制作一个掺杂类型与深阱相反的反型层。
本发明通过在JFET体区的沟道中注入类型相反的杂质，在未增加任何光刻层次的基础上，降低了JFET体区沟道的杂质浓度，使沟道更容易被耗尽，从而有效降低了HV JFET器件的夹断电压。
附图说明
图1是传统N型沟道的HV JFET的截面图。
图2是传统N型沟道的HV JFET的俯视图。
图3是传统N型沟道的HV JFET的体区侧视图。
图4是本发明实施例的N型沟道的HV JFET的截面图。
图5是本发明实施例的N型沟道的HV JFET的俯视图。
图6是本发明实施例的N型沟道的HV JFET的体区侧视图。
具体实施方式
为对本发明的技术内容、特点与功效有更具体的了解，现以N型沟道的HV JFET为例，结合图示的实施方式，对本发明的技术方案详述如下：
本实施例的HV NJFET的结构如图4至6所示，除漏端漂移区的DNW中注入了Ptop外，其体区的DNW中也注入了Ptop。这种结构的HV NJFET器件的具体制备工艺如下：
步骤1，在低掺杂P型衬底(PSUB)上，用光刻工艺和离子注入工艺，形成漏端漂移区和JFET体区的DNW。
步骤2，在低掺杂P型衬底上，用光刻工艺和离子注入工艺，形成PW。PW可以两面或者三面包围JFET体区的DNW。
步骤3，在硅片表面形成多个LOCOS(Local Oxidation of Silicon，局部硅氧化物层)隔离结构。
步骤4，利用光刻工艺，分别在漏端漂移区的DNW中和JFET体区的DNW中，开出部分区域，然后利用离子注入工艺，注入P型杂质，形成两个反型层Ptop，注入的剂量为2.0e12～4.0e12/cm2。
步骤5，在硅片表面生长栅氧化层，然后淀积一层多晶硅，通过刻蚀该层多晶硅和栅氧化层，在隔离结构LOCOS上形成漏端多晶硅(poly)场板。
步骤6，在漏端漂移区和JFET体区末端，通过重掺杂离子注入，分别形成漏区引出端N+(plus)、源区引出端N+、栅引出端P+和衬底引出端P+。
步骤7，淀积介电层，进行接触孔刻蚀，然后在接触孔中填充金属电极(包括源极、栅极、漏极和衬底极)，完成HV JFET器件的制备。
步骤4中，JFET体区的反型层Ptop，也可以在步骤2中形成，即在做PW光刻的同时，在体区DNW中开出部分区域，注入P型杂质，形成JFET体区的Ptop。
上述方法在HV JFET的传统制备工艺基础上，通过在JFET体区的沟道中部分注入与沟道杂质类型相反的杂质，对沟道进行部分“中和”，降低了沟道杂质的浓度(但沟道杂质的最终类型不变，即不能引起反型)，这样，在源端的DNW和栅极端的PW反偏时，沟道就会很容易被耗尽，从而降低了JFET器件的夹断电压。
Claims (6)
1.一种高压结型场效应晶体管的结构，包括体区和漏端漂移区，一深阱横贯体区和漏端漂移区，其特征在于，所述体区的深阱中注入有一个反型层，该反型层的杂质类型与该深阱的杂质类型相反。
2.根据权利要求1所述的高压结型场效应晶体管的结构，其特征在于，所述深阱为N型深阱，所述反型层为P型埋层。
3.根据权利要求1所述的高压结型场效应晶体管的结构，其特征在于，所述深阱为P型深阱，所述反型层为N型埋层。
4.权利要求1所述结构的高压结型场效应晶体管的制备方法，包括步骤：
1)在衬底上，用光刻和离子注入工艺，形成横贯体区和漏端漂移区且掺杂类型与衬底相反的深阱；
2)用光刻和离子注入工艺，在体区的深阱中形成掺杂类型与衬底相同的阱；
3)在硅片表面形成多个局部氧化硅隔离结构；
4)用光刻和离子注入工艺，在漏端漂移区的深阱中形成掺杂类型与深阱相反的反型层；
5)在所述隔离结构上形成多晶硅场板；
6)在体区和漏端漂移区末端，通过重掺杂离子注入，形成源、漏、栅和衬底的引出端；
7)淀积介电层，刻蚀接触孔，并在接触孔中填充源极、栅极、漏极和衬底极，完成HV JFET的制备；其特征在于，
在进行步骤2)或4)的同时，在体区的深阱中也制作一个掺杂类型与深阱相反的反型层。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述深阱为N型深阱，所述反型层为P型埋层。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述深阱为P型深阱，所述反型层为N型埋层。
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