專利名稱：高壓p型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法，尤其是一種減 小熱載流子效應(yīng)的高可靠性高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
在功率集成電路中，高壓驅(qū)動(dòng)管通常工作在高電壓條件下，其器件溝道內(nèi)橫 向電場(chǎng)以及電流密度都遠(yuǎn)大于其它器件，因而熱載流子效應(yīng)是高壓驅(qū)動(dòng)管設(shè)計(jì) 中不可避免的問題，也是影響器件可靠性的主要因素，尤其是電流一直在硅和二氧化硅(Si、Si02)界面流動(dòng)的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管(LDMOSFET)。 目前對(duì)金屬氧化物半導(dǎo)體管(MOSFET)熱載流子效應(yīng)的解決辦法大多是針對(duì) 低壓器件部分的金屬氧化物半導(dǎo)體管(MOSFET)，引入降低電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)，如 LDD(輕摻雜漏)或DDD(雙擴(kuò)散漏)的器件結(jié)構(gòu)以減小強(qiáng)電場(chǎng)對(duì)器件的破壞作用， 延長(zhǎng)器件壽命，但這些辦法大多不適用于橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管 (LDMOSFET)。某些特定工藝中也有采用對(duì)柵氧化層進(jìn)行加固，以降低產(chǎn)生的 缺陷密度，提高器件的可靠性的辦法，如在柵氧化層中摻F、 Cl或用氮化硅代 替二氧化硅等，但這類辦法也存在有與現(xiàn)行普通工藝不兼容的缺點(diǎn)。為了從根 本上解決用于高壓驅(qū)動(dòng)管的橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體管(LDMOSFET)的 熱載流子效應(yīng)問題，需對(duì)傳統(tǒng)器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，在不降低器件其他特性的莂 提下，大幅延長(zhǎng)器件壽命，保證器件的高可靠性。本發(fā)明對(duì)常規(guī)橫向雙擴(kuò)散金 屬氧化物半導(dǎo)體管(LDMOSFET)結(jié)構(gòu)做了簡(jiǎn)單但又十分關(guān)鍵的優(yōu)化，可以大 幅度提高器件壽命，但又幾乎不改變器件的其他特性。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管及其制備方法，本發(fā)明幾乎 不改變器件基本電特性，但可減小熱載流子效應(yīng)、具有較高可靠性且與標(biāo)準(zhǔn)金 屬氧化物半導(dǎo)體工藝相兼容。本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明所述的一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底，在P型襯底上設(shè)有深N型阱，在深N型阱上設(shè)有N型阱和P型漂移區(qū)，在N型阱上 設(shè)有N型接觸孔、P型源及場(chǎng)氧化層，在P型漂移區(qū)上設(shè)有P型漏及場(chǎng)氧化層， 在N型阱、P型漂移區(qū)及部分深N型阱的上方設(shè)有柵氧化層且該柵氧化層位于 P型源與P型漂移區(qū)上的場(chǎng)氧化層之間，在柵氧化層上設(shè)有多晶硅柵且該多晶硅 柵延伸至P型漂移區(qū)上的場(chǎng)氧化層上，在場(chǎng)氧化層、N型接觸孔、P型源、多晶硅柵、場(chǎng)氧化層及P型漏上設(shè)有氧化層，在P型漏、P型源及N型接觸孔上分 別連接有金屬引線，位于N型阱上方的柵氧化層部分的厚度小于位于P型漂移 區(qū)上方的柵氧化層部分并由此分別形成薄柵氧化層和厚薄柵氧化層。本發(fā)明所述高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法，首先選擇P型襯底， 在P型襯底上制備深N型阱，在深N型阱上制備N型阱、P型漂移區(qū)，再進(jìn)行 場(chǎng)氧化層的制備，然后是厚柵氧化層的生長(zhǎng)、刻蝕，此后，進(jìn)行薄柵氧化層的 生長(zhǎng)，接著進(jìn)行多晶硅柵的生長(zhǎng)、刻蝕，制備源、漏注入?yún)^(qū)和襯底接觸注入?yún)^(qū)， 最后是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理。本發(fā)明是一種減小熱載流子效應(yīng)的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管由P型 襯底、深N型阱，N型阱、P型漂移區(qū)、源、漏、襯底接觸、多晶硅柵、場(chǎng)氧 化層、柵氧化層組成。N型阱與P型漂移區(qū)之間留有一定間距，P型漂移區(qū)蓋過 場(chǎng)氧一段距離。本發(fā)明首次提出柵氧由不同厚度的兩部分柵氧組成，靠近源端 的柵氧化層較薄，靠近鳥嘴處(溝道區(qū)與漂移區(qū)場(chǎng)氧化層結(jié)和區(qū)域)柵氧化層 較厚。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)(1) 本發(fā)明使用兩種不同厚度的柵氧化層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單一厚度柵氧化層， 以對(duì)器件熱載流子效應(yīng)最嚴(yán)重的鳥嘴區(qū)域柵氧化層進(jìn)行加固，顯著降低了這一 區(qū)域的溝道縱向電場(chǎng)，從而大幅降低了該處熱載流子注入現(xiàn)象，提高了器件整 體壽命。(2) 通過N型阱對(duì)薄柵氧化層溝道區(qū)域的雜質(zhì)濃度進(jìn)行調(diào)整，可以保證器 件開啟電壓、飽和電流等基本電特性和普通結(jié)構(gòu)器件保持一致。另外，由于高 壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管柵電壓較高，厚柵氧化層的采用可使器件鳥嘴處總 電場(chǎng)強(qiáng)度大大降低，從而器件襯底電流也大大降低，器件的寄生三極管被導(dǎo)通 的可能性得到降低，從而器件可靠性得到進(jìn)一步提高。(3) 本發(fā)明結(jié)構(gòu)的整個(gè)工藝過程完全可以基于標(biāo)準(zhǔn)金屬氧化物半導(dǎo)體工藝 線上實(shí)現(xiàn)，具有較好的兼容性。避免了在柵氧化層中摻F、 Cl或用氮化硅代替 二氧化硅等辦法存在的與現(xiàn)行普通工藝不兼容的缺點(diǎn)。


圖1是本實(shí)施例的高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例l一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底1，在P型襯底1上設(shè) 有深N型阱1A，在深N型阱1A上設(shè)有N型阱3和P型漂移區(qū)2，在N型阱3 上設(shè)有N型接觸孔6、 P型源5及場(chǎng)氧化層71 ，在P型漂移區(qū)2上設(shè)有P型漏4 及場(chǎng)氧化層72,在N型阱3、 P型漂移區(qū)2及部分深N型阱1A的上方設(shè)有柵 氧化層且該柵氧化層位于P型源5與P型漂移區(qū)2上的場(chǎng)氧化層72之間，在柵 氧化層上設(shè)有多晶硅柵8且該多晶硅柵8延伸至P型漂移區(qū)2上的場(chǎng)氧化層72上，在場(chǎng)氧化層71、 N型接觸孔6、 P型源5、多晶硅柵8、場(chǎng)氧化層72及P 型漏4上設(shè)有氧化層9，在P型漏4、 P型源5及N型接觸孔6上分別連接有金 屬引線，位于N型阱3上方的柵氧化層部分的厚度小于位于P型漂移區(qū)2上方 的柵氧化層部分并由此分別形成薄柵氧化層12和厚薄柵氧化層10。較高濃度N 型阱僅在薄柵氧溝道區(qū)存在，使得薄柵氧區(qū)開啟電壓絕對(duì)值大于厚柵氧區(qū)，從 而整個(gè)器件的開啟電壓仍然由薄柵氧部分決定，保證了器件的電學(xué)特性與與普 通器件電學(xué)特性一致。實(shí)施例2一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法，首先選擇P型襯底，在P 型襯底上制備深N型阱，在深N型阱上制備N型阱、P型漂移區(qū)，再進(jìn)行場(chǎng)氧 化層的制備，然后是厚柵氧化層的生長(zhǎng)、刻蝕，此后，進(jìn)行薄柵氧化層的生長(zhǎng)， 接著進(jìn)行多晶硅柵的生長(zhǎng)、刻蝕，制備源、漏注入?yún)^(qū)和襯底接觸注入?yún)^(qū)，最后 是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理。整個(gè)工藝過程完全可以基于標(biāo)準(zhǔn)外延低 壓金屬氧化物半導(dǎo)體工藝線上實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底(1)，在P型襯底(1)上設(shè)有深N型阱(1A)，在深N型阱(1A)上設(shè)有N型阱(3)和P型漂移區(qū)(2)，在N型阱(3)上設(shè)有N型接觸孔(6)、P型源(5)及場(chǎng)氧化層(71)，在P型漂移區(qū)(2)上設(shè)有P型漏(4)及場(chǎng)氧化層(72)，在N型阱(3)、P型漂移區(qū)(2)及部分深N型阱(1A)的上方設(shè)有柵氧化層且該柵氧化層位于P型源(5)與P型漂移區(qū)(2)上的場(chǎng)氧化層(72)之間，在柵氧化層上設(shè)有多晶硅柵(8)且該多晶硅柵(8)延伸至P型漂移區(qū)(2)上的場(chǎng)氧化層(72)上，在場(chǎng)氧化層(71)、N型接觸孔(6)、P型源(5)、多晶硅柵(8)、場(chǎng)氧化層(72)及P型漏(4)上設(shè)有氧化層(9)，在P型漏(4)、P型源(5)及N型接觸孔(6)上分別連接有金屬引線，其特征在于位于N型阱(3)上方的柵氧化層部分的厚度小于位于P型漂移區(qū)(2)上方的柵氧化層部分并由此分別形成薄柵氧化層(12)和厚薄柵氧化層(10)。
2. —種權(quán)利要求1所述高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法，其特征 在于首先選擇P型襯底，在P型襯底上制備深N型阱，在深N型阱上制備N 型阱、P型漂移區(qū)，再進(jìn)行場(chǎng)氧化層的制備，然后是厚柵氧化層的生長(zhǎng)、刻蝕， 此后，進(jìn)行薄柵氧化層的生長(zhǎng)，接著進(jìn)行多晶硅柵的生長(zhǎng)、刻蝕，制備源、漏 注入?yún)^(qū)和襯底接觸注入?yún)^(qū)，最后是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理。
全文摘要
本發(fā)明公開一種高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管，包括P型襯底，在P型襯底上設(shè)有深N型阱，在深N型阱上設(shè)有N型阱和P型漂移區(qū)，在N型阱上設(shè)有N型接觸孔、P型源及場(chǎng)氧化層，在P型漂移區(qū)上設(shè)有P型漏及場(chǎng)氧化層，其特征在于位于N型阱上方的柵氧化層部分的厚度小于位于P型漂移區(qū)上方的柵氧化層部分并由此分別形成薄柵氧化層和厚薄柵氧化層。本發(fā)明還公開了高壓P型金屬氧化物半導(dǎo)體管的制備方法。本發(fā)明有益效果在于大幅降低了鳥嘴區(qū)域熱載流子注入現(xiàn)象，提高了器件整體壽命；可以保證器件開啟電壓、飽和電流等基本電特性和普通結(jié)構(gòu)器件保持一致；器件襯底電流也大大降低，器件可靠性得到進(jìn)一步提高；具有較好的兼容性。
文檔編號(hào)H01L29/66GK101217163SQ20081001933
公開日2008年7月9日 申請(qǐng)日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者孫偉鋒, 時(shí)龍興, 李海松, 侃 賈, 陸生禮, 鮑嘉明 申請(qǐng)人:東南大學(xué)