专利名称：一种高低压集成的工艺器件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件的技术领域，具体涉及一种高低压集成的工艺器件结构及其制备方法，适用于电源管理，汽车电子等领域的智能功率集成电路设计。
背景技术：
功率集成电路将高压功率器件与信号处理系统及外围结构电路，保护电路，检测电路等集成在同一芯片上，减少了系统中的元件数，互联数和焊点数，不仅可以提高系统的可靠性，稳定性，而且减了系统的功耗，体积重量和成本。功率集成电路最早出现在70年代后期，但直至90年代后才进入实用阶段，主要需要解决两个技术上的难题第一个，需要有输入阻抗高，低驱动功耗的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOS)型功率器件；第二，需要解决高低压器件集成在结构设计和工艺上的问题，既需保证低压和高压器件都能正常工作又不相互影响，要有较高的可靠性，同时须能兼容现有的低压互补型金属氧化物半导体场效应晶体管(CM0Q工艺，易产业化。本发明提出了一种高低压集成的工艺器件及其制备方法，具有设计简单、可靠性高、能避免CMOS器件存在Latch-Up (闩锁效应)的风险等优点，适用于电源管理，汽车电子等领域里面的智能功率集成电路设计。。
发明内容
为克服现有技术的不同，本发明的目的在于提供一种高低压集成的工艺器件及其制备方法。适用于电源管理，汽车电子等领域里面的智能功率集成电路设计。本发明所述高低压集成的工艺器件结构采用如下技术方案一种高低压集成的工艺器件，包括N型重掺杂衬底，所述N型衬底上设有N型外延层，所述N型外延层上设有低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、低压耗尽型 N型金属氧化物半导体场效应晶体管、高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管均位于第一 P型掺杂阱，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管之间采用自隔离结构。优选的，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管包括所述第一 P型掺杂阱，所述第一 P型掺杂阱上设有第一 P型重掺杂体接触阱、第一源端N型重掺杂阱和第一漏端N型重掺杂阱，所述第一 P型重掺杂体接触阱和所述第一源端N型重掺杂阱之间设有第一场氧化层，所述第一源端N型重掺杂阱和所述第一漏端N型重掺杂阱之间的沟道区上方设有第一栅氧化层，所述第一栅氧化层上方设有第一多晶硅栅极。所述第一 P型重掺杂体接触阱、所述第一源端N型重掺杂阱及所述第一漏端N型重掺杂阱上分别连接有金属引线，所述第一 P型重掺杂体接触阱、所述第一源端N型重掺杂阱、所述第一漏端N型重掺杂阱、所述第一场氧化层、所述第一栅氧化层、所述第一多晶硅栅极以及金属引线以外的区域设有介质氧化层。优选的，所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管包括所述第一 P型掺杂阱，在所述第一 P型掺杂阱上设有所述第一 P型重掺杂体接触阱、第二源端N型重掺杂阱和第二漏端N型重掺杂阱，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第一漏端N型重掺杂阱和所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第二源端N型重掺杂阱之间设有所述第一场氧化层，所述第二源端N型重掺杂阱和所述第二漏端N型重掺杂阱之间的沟道区设有第一耗尽注入层，所述第二源端N型重掺杂阱和所述第二漏端N型重掺杂阱之间的沟道区上方设有第二栅氧化层，所述第二栅氧化层上方设有第二多晶硅栅极，所述第一 P型重掺杂体接触阱、所述第二源端N型重掺杂阱及所述第二漏端 N型重掺杂阱上分别连接有金属引线，所述第一 P型重掺杂体接触阱、所述第二源端N型重掺杂阱、所述第二漏端N型重掺杂阱、所述第一场氧化层、所述第二栅氧化层、所述第二多晶硅栅极以及金属引线以外的区域设有介质氧化层。优选的，所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管包括所述N型重掺杂衬底，所述N型重掺杂衬底上设有N型外延层，所述N型外延层上设有第二 P型掺杂阱， 所述第二 P型掺杂阱上设有第二 P型重掺杂体接触阱和第三源端N型重掺杂阱，所述第二 P 型掺杂阱包括所述第三源端N型重掺杂阱的沟道区上方设有第三栅氧化层，所述第二 P型掺杂阱和所述第二 P型重掺杂体接触阱之间的区域设有第二场氧化层，所述第三栅氧化层和所述第二场氧化层上方设有第三多晶硅栅极，所述第二 P型重掺杂体接触阱、所述第三源端N型重掺杂阱上连接有金属引线，所述第二 P型重掺杂体接触阱、所述第三源端N型重掺杂阱、所述第二场氧化层、所述第三栅氧化层、所述第三多晶硅栅极以及金属引线以外的区域设有所述介质氧化层，所述N型重掺杂衬底底部设有金属引线作为漏端电极。优选的，所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管包括第一 P型掺杂阱，所述第一 P型掺杂阱上设有第一 N型掺杂阱、第四源端N型重掺杂区和第三P型重掺杂体接触阱，所述第一 N型掺杂阱上设有第三漏端N型重掺杂阱，所述第一 N 型掺杂阱和所述源端N型重掺杂区之间的沟道区上方设有第四栅氧化层，所述第三P型重掺杂体接触阱和所述第四源端N型重掺杂阱、所述第三漏端N型重掺杂阱及沟道区以外的区域均设有场氧化层，栅氧化层上方及所述第一 N型掺杂阱和所述第三漏端N型重掺杂阱之间的所述第三场氧化层近源一端上方设有第四多晶硅栅极，所述第三P型重掺杂体接触阱、所述第四源端N型重掺杂阱及所述第三漏端N型重掺杂阱上分别连接有金属引线，所述第三P型重掺杂体接触阱、所述第四源端N型重掺杂阱、所述第三漏端N型重掺杂阱、所述第三场氧化层、所述第四栅氧化层、所述第四多晶硅栅极以及所述金属引线以外的区域设有介质氧化层。优选的，所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管包括第一 P型掺杂阱，所述第一 P型掺杂阱上设有第二 N型掺杂阱、第五源端N型重掺杂区和第三P型重掺杂体接触阱，所述第二 N型掺杂阱上设有第四漏端N型重掺杂区，所述第二 N 型掺杂阱和所述第五源端N型重掺杂区之间的沟道区设有第二耗尽注入层，所述第二 N型掺杂阱和所述第五源端N型重掺杂区之间的沟道区上方设有第五栅氧化层，所述第三P型重掺杂体接触阱和所述第五源端N型重掺杂阱、所述第四漏端N型重掺杂阱及沟道区以外的区域均设有场氧化层，第五栅氧化层上方及所述第二 N型掺杂阱和所述第四漏端N型重掺杂阱之间的所述第三场氧化层近源一端上方设有第五多晶硅栅极，所述第三P型重掺杂体接触阱、所述第五源端N型重掺杂阱及所述第四漏端N型重掺杂阱上分别连接有金属引线，所述第三P型重掺杂体接触阱、所述第五源端N型重掺杂阱、所述第四漏端N型重掺杂阱、所述第三场氧化层、所述第五栅氧化层、所述第五多晶硅栅极以及所述金属引线以外的区域设有介质氧化层。优选的，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述低压耗尽型N 型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管之间是通过所述N型外延层与所述第一 P 型掺杂阱形成的PN结反向作用来实现自隔离。优选的，所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的沟道区第三栅氧化层采用与所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体相同的栅氧工艺；所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的两个所述第二 P型掺杂阱之间采用第二场氧化层。本发明的一种高低压集成的工艺器件的制备步骤如下首先，取所述重掺杂的N型衬底，所述N型衬底上生长所述N型外延层，接着在所述N型外延层上进行P型杂质的光刻注入，经高温退火形成所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管所需的所述第一 P型掺杂阱；接着在所述第一 P型掺杂阱上进行N型杂质的光刻注入，用以制作所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的第一 N型掺杂阱、第二 N型掺杂阱，所述N型外延层上进行P型杂质的光刻注入，用以制作所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的第二 P型掺杂阱，然后进行高温退火工艺；接着进行有源区光刻，采用湿氧化工艺生长所述第一场氧化层、所述第二场氧化层、所述第三场氧化层，接着进行N型杂质的光刻注入，形成所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第一耗尽注入层和第二耗尽注入层，清洗后再采用干氧化工艺生长所述第一栅氧化层、所述第二栅氧化层、所述第三栅氧化层、所述第四栅氧化层和所述第五栅氧化层， 然后进行多晶硅的淀积和刻蚀，以形成所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第一多晶硅栅极、所述第二多晶硅栅极、所述第三多晶硅栅极、所述第四多晶硅栅极和所述第五多晶硅栅极；然后，进行高浓度N型杂质的光刻注入，用以制作所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第一源端N型重掺杂阱和所述第一漏端N型重掺杂阱、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第二源端N型重掺杂阱和所述第二漏端N型重掺杂阱、所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第三源端 N型重掺杂阱以及所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第四源端N型重掺杂阱和第三所述漏端N型重掺杂阱、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第五源端N型重掺杂阱和所述第四漏端N型重掺杂阱；接着进行高浓度P型杂质的光刻注入，用以制作所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管和所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第一 P型重掺杂体接触阱、所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第二 P型重掺杂体接触阱以及所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的所述第三P型重掺杂体接触阱；然后进行退火工艺，接着淀积介质氧化层，刻蚀接触孔，蒸铝，反刻铝，形成电极后进行钝化处理；最后，对圆片背面减薄，进行背面金属化处理后，作为所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的漏端电极。与现有技术相比，本发明具有如下优点(1)本发明结构及制备方法，基于外延材料集成纵向功率器件，与通常的横向功率器件集成相比，集成度高，节约版图成本，同时更容易实现不同耐压和导通电阻的功率器件设计。( 本发明将低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、 耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管结构集成在一起，可以兼容低压CMOS工艺方法制作，并且先制备高压部分所特有结构，然后再制备低压部分以及低压与高压部分共有的结构，最后加入背面工艺。 鉴于低压器件部分制备在后，高压器件部分的制备在先，故不会对低压金属氧化物半导体场效应晶体管产生影响，所以，本发明的高压器件结构的制备方法能够兼容标准外延CMOS 的制造工艺并且具有可靠性高的优点。(3)本发明采用增强型/耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(E/DM0S)低压器件结构，避免了 CMOS器件存在Latch-Up (闩锁效应)的风险。
图1是本发明的高低压集成的工艺器件结构示意图。图2是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤一的示意图。图3是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤二的示意图。图4是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤三的示意图。图5是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤四的示意图。图6是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤五的示意图。
图7是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤六的示意图。图8是本发明的高低压集成的工艺器件结构的制备工艺步骤七的示意图。图中标号说明1. N型重掺杂衬底，2. N型外延层，3.第一 P型掺杂阱，4.第一 P型重掺杂体接触阱，5.第一源端N型重掺杂阱，6.第一漏端N型重掺杂阱，7.第二源端N型重掺杂阱，8.第二漏端N型重掺杂阱，9.第一栅氧化层，10.第一多晶硅栅极，11.第二栅氧化层，12.第二多晶硅栅极，13.第一耗尽注入层14.第一场氧化层，15.第二 P型掺杂阱， 16.第二P型重掺杂体接触阱，17.第三源端N型重掺杂阱，18.第三栅氧化层，19.第二场氧化层，20.第三多晶硅栅极，21.第一 N型掺杂阱，22.第二 N型掺杂阱，23.漏端N型重掺杂区，24.源端N型重掺杂区，25.第三P型重掺杂体接触阱，26.第四栅氧化层，27.第四多晶硅栅极，28.第三漏端N型重掺杂阱，29.第四源端N型重掺杂阱，30.第五栅氧化层，31.第五多晶硅栅极和场板，32.第二耗尽注入层，33.第三场氧化层，34.介质氧化层，35.低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、36.低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管、37.高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管，38.中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管、39.中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管。
具体实施例方式实施例1下面结合附图，对本发明一种高低压集成的工艺器件的结构作详细说明。如图1所示，一种高低压集成的工艺器件，包括N型重掺杂衬底1，所述N型重掺杂衬底1上设有N型外延层2，N型外延层2上设有低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36、高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37和中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39，其特征在于，低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36和中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39均位于第一 P型掺杂阱3低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36、中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39和高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37之间采用自隔离结构。上述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35包括第一 P型掺杂阱3， 第一 P型掺杂阱3上设有第一 P型重掺杂体接触阱4、第一源端N型重掺杂阱5和第一漏端 N型重掺杂阱6，第一 P型重掺杂体接触阱4和第一源端N型重掺杂阱5之间设有第一场氧化层14，第一源端N型重掺杂阱5和第一漏端N型重掺杂阱6之间的沟道区上方设有第一栅氧化层9，第一栅氧化层9上方设有第一多晶硅栅极10，第一 P型重掺杂体接触阱4、第一源端N型重掺杂阱5及第一漏端N型重掺杂阱6上分别连接有金属引线，第一 P型重掺杂体接触阱4、第一源端N型重掺杂阱5、第一漏端N型重掺杂阱6、第一场氧化层14、第一栅氧化层9、第一多晶硅栅极10以及金属引线以外的区域设有介质氧化层34，
上述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36包括所述第一 P型掺杂阱3，第一 P型掺杂阱3上设有所述第一 P型重掺杂体接触阱4、第二源端N型重掺杂阱7 和第二漏端N型重掺杂阱8，低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35的第一漏端N型重掺杂阱6和低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36的第二源端N型重掺杂阱7之间设有第一场氧化层14，第二源端N型重掺杂阱7和第二漏端N型重掺杂阱 8之间的沟道区设有第一耗尽注入层13，第二源端N型重掺杂阱7和第二漏端N型重掺杂阱8之间的沟道区上方设有第二栅氧化层11，第二栅氧化层11上方设有第二多晶硅栅极 12，第一 P型重掺杂体接触阱4、第二源端N型重掺杂阱7及第二漏端N型重掺杂阱8上分别连接有金属引线，第一 P型重掺杂体接触阱4、第二源端N型重掺杂阱7、第二漏端N型重掺杂阱8、第一场氧化层14、第二栅氧化层11、第二多晶硅栅极12以及金属引线以外的区域设有介质氧化层；34。上述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37包括N型重掺杂衬底1， N型重掺杂衬底1上设有N型外延层2，N型外延层2上设有第二 P型掺杂阱15，第二 P型掺杂阱15上设有第二 P型重掺杂体接触阱16和第三源端N型重掺杂阱17，第二 P型掺杂阱15包括第三源端N型重掺杂阱17的沟道区上方设有第三栅氧化层18，第二 P型掺杂阱 15和第二 P型重掺杂体接触阱16之间的区域设有第二场氧化层19，第三栅氧化层18和第二场氧化层19上方设有第三多晶硅栅极20，第二 P型重掺杂体接触阱16、第三源端N型重掺杂阱17上连接有金属引线，第二 P型重掺杂体接触阱16、第三源端N型重掺杂阱17、第二场氧化层19、第三栅氧化层18、第三多晶硅栅极20以及金属引线以外的区域设有所述介质氧化层34，N型重掺杂衬底1底部设有金属引线作为漏端电极。上述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38包括第一 P型掺杂阱3，第一 P型掺杂阱3上设有第一 N型掺杂阱21、第四源端N型重掺杂区M和第三P型重掺杂体接触阱25，第一 N型掺杂阱21设有第三漏端N型重掺杂阱23，第一 N型掺杂阱21和所述源端N型重掺杂区M之间的沟道区上方设有第四栅氧化层沈，第三P型重掺杂体接触阱25和第四源端N型重掺杂阱M、第三漏端N型重掺杂阱23及沟道区以外的区域均设有场氧化层33，栅氧化层沈上方及所述第一 N型掺杂阱21和第三漏端N型重掺杂阱23之间的第三场氧化层33近源一端上方设有第四多晶硅栅极27，第三P型重掺杂体接触阱25、第四源端N型重掺杂阱M及第三漏端N型重掺杂阱23上分别连接有金属引线，第三P型重掺杂体接触阱25、第四源端N型重掺杂阱对、第三漏端N型重掺杂阱23、第三场氧化层33、第四栅氧化层沈、第四多晶硅栅极27以及所述金属引线以外的区域设有介质氧化层34。上述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39包括第一 P 型掺杂阱3，第一 P型掺杂阱3上设有第二 N型掺杂阱22、第五源端N型重掺杂区四和第三P型重掺杂体接触阱25，第二 N型掺杂阱22上设有第四漏端N型重掺杂区观第二 N型掺杂阱22和第五源端N型重掺杂区四之间的沟道区设有第二耗尽注入层32，第二 N型掺杂阱22和第五源端N型重掺杂区四之间的沟道区上方设有第五栅氧化层30，第三P型重掺杂体接触阱25和第五源端N型重掺杂阱四、第四漏端N型重掺杂阱观及沟道区以外的区域均设有场氧化层33，第五栅氧化层30上方及所述第二 N型掺杂阱22和第四漏端N型重掺杂阱观之间的第三场氧化层33近源一端上方设有第五多晶硅栅极31，第三P型重掺
11杂体接触阱25、第五源端N型重掺杂阱四及第四漏端N型重掺杂阱观上分别连接有金属引线，第三P型重掺杂体接触阱25、第五源端N型重掺杂阱四、第四漏端N型重掺杂阱28、 第三场氧化层33、第五栅氧化层30、所第五多晶硅栅极31以及金属引线以外的区域设有介
质氧化层。上述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36、中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39和高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37之间是通过N型外延层2与第一 P型掺杂阱3形成来 PN结反向作用来实现自隔离。上述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37的沟道区第三栅氧化层 18采用与低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体36相同的栅氧工艺；高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37的两个所述第二 P型掺杂阱15之间采用第二场氧化层19。实施例2本发明的一种高低压集成的工艺器件的制备步骤如下首先，如图2所示，取重掺杂的N型衬底1，N型衬底1上生长所述N型外延层2。接着，如图3所示，在N型外延层2上进行P型杂质的光刻注入，经高温退火形成低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36和中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39所需的第一 P型掺杂阱3。接着，如图4所示，在第一 P型掺杂阱3上进行N型杂质的光刻注入，用以制作中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38和中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39的第一 N型掺杂阱21、第二 N型掺杂阱22，N型外延层2上进行P型杂质的光刻注入，用以制作所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37的第二 P型掺杂阱15，然后进行高温退火工艺。接着，如图5所示，进行有源区光刻，采用湿氧化工艺生长所述第一场氧化层14、 所第二场氧化层19、第三场氧化层33。接着，如图6所示，进行N型杂质的光刻注入，形成低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36和中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39 的第一耗尽注入层13和第二耗尽注入层32，清洗后再采用干氧化工艺生长所述第一栅氧化层9、第二栅氧化层11、第三栅氧化层18、第四栅氧化层沈和第五栅氧化层30，然后进行多晶硅的淀积和刻蚀，以形成低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36、高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37和中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38、中高压耗尽型 N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39的第一多晶硅栅极10、第二多晶硅栅极 12、第三多晶硅栅极20、第四多晶硅栅极27和第五多晶硅栅极31。然后，如图7所示，进行高浓度N型杂质的光刻注入，用以制作所述低压增强型N 型金属氧化物半导体场效应晶体管35的第一源端N型重掺杂阱5和第一漏端N型重掺杂阱6、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36的第二源端N型重掺杂阱7和第二漏端N型重掺杂阱8、高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37的第三源端N 型重掺杂阱17以及中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38的第四源端N型重掺杂阱M和第三漏端N型重掺杂阱23、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39的第五源端N型重掺杂阱四和第四漏端N型重掺杂阱观； 接着进行高浓度P型杂质的光刻注入，用以制作所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管35和低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管36的第一 P型重掺杂体接触阱4、高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37的第二 P型重掺杂体接触阱 16以及中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管38和中高压耗尽型 N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管39的第三P型重掺杂体接触阱25 ；然后进行退火工艺，接着淀积介质氧化层34，刻蚀接触孔，蒸铝，反刻铝，形成电极后进行钝化处理。 最后，如图8所示，对圆片背面减薄，进行背面金属化处理后，作为高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管37的漏端电极。
权利要求
1.一种高低压集成的工艺器件，包括N型重掺杂衬底(1)，所述N型重掺杂衬底(1) 上设有N型外延层O)，所述N型外延层( 上设有低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(35)、低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)、高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)和中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)、中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)， 其特征在于，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 、所述低压耗尽型N 型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)和所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)均位于第一 P型掺杂阱(3)，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(35)、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)、所述中高压增强型N 型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)和所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)之间采用自隔离结构。
2.根据权利要求1所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 包括所述第一 P型掺杂阱(3)，所述第一 P型掺杂阱 (3)上设有第一 P型重掺杂体接触阱G)、第一源端N型重掺杂阱( 和第一漏端N型重掺杂阱(6)，所述第一 P型重掺杂体接触阱(4)和所述第一源端N型重掺杂阱(5)之间设有第一场氧化层(14)，所述第一源端N型重掺杂阱( 和所述第一漏端N型重掺杂阱(6)之间的沟道区上方设有第一栅氧化层(9)，所述第一栅氧化层(9)上方设有第一多晶硅栅极 (10)，所述第一 P型重掺杂体接触阱G)、所述第一源端N型重掺杂阱( 及所述第一漏端 N型重掺杂阱(6)上分别连接有金属引线，所述第一 P型重掺杂体接触阱G)、所述第一源端N型重掺杂阱( 、所述第一漏端N型重掺杂阱(6)、所述第一场氧化层(14)、所述第一栅氧化层(9)、所述第一多晶硅栅极(10)以及金属引线以外的区域设有介质氧化层(34)。
3.根据权利要求1所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)包括所述第一 P型掺杂阱(3)，在所述第一 P型掺杂阱(3)上设有所述第一 P型重掺杂体接触阱G)、第二源端N型重掺杂阱(7)和第二漏端N 型重掺杂阱(8)，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 的所述第一漏端N型重掺杂阱(6)和所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)的所述第二源端N型重掺杂阱(7)之间设有所述第一场氧化层(14)，所述第二源端N型重掺杂阱 (7)和所述第二漏端N型重掺杂阱(8)之间的沟道区设有第一耗尽注入层(13)，所述第二源端N型重掺杂阱(7)和所述第二漏端N型重掺杂阱(8)之间的沟道区上方设有第二栅氧化层(11)，所述第二栅氧化层(11)上方设有第二多晶硅栅极(12)，所述第一 P型重掺杂体接触阱G)、所述第二源端N型重掺杂阱(7)及所述第二漏端N型重掺杂阱(8)上分别连接有金属引线，所述第一 P型重掺杂体接触阱G)、所述第二源端N型重掺杂阱(7)、所述第二漏端N型重掺杂阱(8)、所述第一场氧化层(14)、所述第二栅氧化层(11)、所述第二多晶硅栅极(12)以及金属引线以外的区域设有介质氧化层(34)。
4.根据权利要求1所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)包括所述N型重掺杂衬底(1)，所述N型重掺杂衬底 (1)上设有N型外延层O)，所述N型外延层( 上设有第二 P型掺杂阱(15)，所述第二 P型掺杂阱(1 上设有第二 P型重掺杂体接触阱(16)和第三源端N型重掺杂阱(17)，所述第二 P型掺杂阱(1 包括所述第三源端N型重掺杂阱(17)的沟道区上方设有第三栅氧化层(18)，所述第二 P型掺杂阱(1 和所述第二 P型重掺杂体接触阱(16)之间的区域设有第二场氧化层(19)，所述第三栅氧化层(18)和所述第二场氧化层(19)上方设有第三多晶硅栅极(20)，所述第二 P型重掺杂体接触阱(16)、所述第三源端N型重掺杂阱(17)上连接有金属引线，所述第二 P型重掺杂体接触阱(16)、所述第三源端N型重掺杂阱(17)、所述第二场氧化层(19)、所述第三栅氧化层(18)、所述第三多晶硅栅极00)以及金属引线以外的区域设有所述介质氧化层(34)，所述N型重掺杂衬底(1)底部设有金属引线作为漏端电极。
5.根据权利要求1所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)包括第一 P型掺杂阱(3)，所述第一 P型掺杂阱C3)上设有第一 N型掺杂阱(21)、第四源端N型重掺杂区04)和第三P型重掺杂体接触阱(25)，所述第一 N型掺杂阱上设有第三漏端N型重掺杂阱(23)，所述第一 N型掺杂阱和所述源端N型重掺杂区04)之间的沟道区上方设有第四栅氧化层( )，所述第三P型重掺杂体接触阱0 和所述第四源端N型重掺杂阱(M)、所述第三漏端N型重掺杂阱03)及沟道区以外的区域均设有场氧化层(33)，栅氧化层06)上方及所述第一 N 型掺杂阱和所述第三漏端N型重掺杂阱之间的所述第三场氧化层(3 近源一端上方设有第四多晶硅栅极(27)，所述第三P型重掺杂体接触阱(25)、所述第四源端N型重掺杂阱04)及所述第三漏端N型重掺杂阱上分别连接有金属引线，所述第三P型重掺杂体接触阱0 、所述第四源端N型重掺杂阱04)、所述第三漏端N型重掺杂阱03)、 所述第三场氧化层(33)、所述第四栅氧化层(沈)、所述第四多晶硅栅极(XT)以及所述金属引线以外的区域设有介质氧化层(34)。
6.根据权利要求1所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)包括第一 P型掺杂阱(3)，所述第一 P型掺杂阱C3)上设有第二 N型掺杂阱(22)、第五源端N型重掺杂区09)和第三P型重掺杂体接触阱(25)，所述第二 N型掺杂阱0 上设有第四漏端N型重掺杂区( )，所述第二 N型掺杂阱0 和所述第五源端N型重掺杂区09)之间的沟道区设有第二耗尽注入层(32)， 所述第二 N型掺杂阱0 和所述第五源端N型重掺杂区09)之间的沟道区上方设有第五栅氧化层(30)，所述第三P型重掺杂体接触阱0 和所述第五源端N型重掺杂阱( )、所述第四漏端N型重掺杂阱08)及沟道区以外的区域均设有场氧化层(33)，第五栅氧化层 (30)上方及所述第二 N型掺杂阱0 和所述第四漏端N型重掺杂阱08)之间的所述第三场氧化层(3 近源一端上方设有第五多晶硅栅极(31)，所述第三P型重掺杂体接触阱 (25)、所述第五源端N型重掺杂阱09)及所述第四漏端N型重掺杂阱08)上分别连接有金属引线，所述第三P型重掺杂体接触阱(25)、所述第五源端N型重掺杂阱( )、所述第四漏端N型重掺杂阱08)、所述第三场氧化层(3 、所述第五栅氧化层(30)、所述第五多晶硅栅极(31)以及所述金属引线以外的区域设有介质氧化层(34)。
7.根据权利要求1所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)、所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)和所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)之间通过所述N型外延层( 与所述第一 P型掺杂阱(3)形成PN结反向作用。
8.根据权利要求4所述的高低压集成的工艺器件，其特征在于，所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)的沟道区第三栅氧化层(18)采用与所述低压增强型 N型金属氧化物半导体场效应晶体管(35)、耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体(36) 相同的栅氧工艺；所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)的两个所述第二 P型掺杂阱(1 之间采用第二场氧化层(19)。
9.一种用于如权利要求1所述的高低压集成的工艺器件结构的制备方法，其特征在于，它包括以下制备步骤首先，取所述重掺杂的N型衬底(1)，所述N型衬底(1)上生长所述N型外延层O)，接着在所述N型外延层⑵上进行P型杂质的光刻注入，经高温退火形成所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)和所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)所需的所述第一 P型掺杂阱(3)；接着在所述第一 P型掺杂阱C3)上进行N型杂质的光刻注入，用以制作所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)和所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)的第一 N型掺杂阱(21)、第二 N型掺杂阱 (22)，所述N型外延层( 上进行P型杂质的光刻注入，用以制作所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)的第二 P型掺杂阱(15)，然后进行高温退火工艺；接着进行有源区光刻，采用湿氧化工艺生长所述第一场氧化层(14)、所述第二场氧化层(19)、所述第三场氧化层(33)，接着进行N型杂质的光刻注入，形成所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)和所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)的所述第一耗尽注入层(1 和第二耗尽注入层(32)，清洗后再采用干氧化工艺生长所述第一栅氧化层(9)、所述第二栅氧化层(11)、所述第三栅氧化层(18)、所述第四栅氧化层06)和所述第五栅氧化层(30)，然后进行多晶硅的淀积和刻蚀，以形成所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)、所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)和所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)的所述第一多晶硅栅极(10)、所述第二多晶硅栅极(12)、所述第三多晶硅栅极(20)、所述第四多晶硅栅极(XT)和所述第五多晶硅栅极(31)；然后，进行高浓度N型杂质的光刻注入，用以制作所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(3 的所述第一源端N型重掺杂阱( 和所述第一漏端N型重掺杂阱 (6)、所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)的所述第二源端N型重掺杂阱(7)和所述第二漏端N型重掺杂阱(8)、所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)的所述第三源端N型重掺杂阱(17)以及所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(38)的所述第四源端N型重掺杂阱04)和第三所述漏端N 型重掺杂阱(23)、所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39) 的所述第五源端N型重掺杂阱09)和所述第四漏端N型重掺杂阱08)；接着进行高浓度P型杂质的光刻注入，用以制作所述低压增强型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(35) 和所述低压耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管(36)的所述第一 P型重掺杂体接触阱G)、所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)的所述第二 P型重掺杂体接触阱(16)以及所述中高压增强型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管 (38)和所述中高压耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(39)的所述第三P型重掺杂体接触阱0 ；然后进行退火工艺，接着淀积介质氧化层(34)，刻蚀接触孔， 蒸铝，反刻铝，形成电极后进行钝化处理；最后，对圆片背面减薄，进行背面金属化处理后，作为所述高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(37)的漏端电极。
全文摘要
本发明公开了一种高低压集成的工艺器件及其制备方法，包括低压增强型、耗尽型N型金属氧化物半导体场效应晶体管，高压纵向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管和中高压增强型、耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管构成；所述制备方法为在N型重掺杂衬底上制作N型外延层，接着在N型外延层上制作不同的P型掺杂阱，然后在P型掺杂阱上同时制作中高压增强型、耗尽型N型横向双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管的N型耐压区，最后在P型掺杂阱和N型耐压区上进行源漏注入。本发明所述工艺器件结构基于外延材料集成纵向功率器件，工艺集成度和可靠性高。
文档编号H01L21/8238GK102386185SQ201010265799
公开日2012年3月21日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者刘侠, 易扬波, 李海松, 王钦, 陶平 申请人:苏州博创集成电路设计有限公司