横向高压器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体功率器件技术领域，涉及一种横向高压器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]横向高压器件是高压功率集成电路发展必不可少的部分，高压功率器件要求具有高的击穿电压，低的导通电阻和低的开关损耗。横向高压器件实现高的击穿电压，要求其用于承担耐压的漂移区具有长的尺寸和低的掺杂浓度，但为了满足器件低导通电阻，又要求作为电流通道的漂移区具有高的掺杂浓度。在功率LDMOS(Latral Double-diffusedM0SFET)器件设计中，击穿电压(Breakdown Voltage, BV)和比导通电阻(Specificon-resistance, Rorijsp)存在矛盾关系。器件在高压应用时，导通电阻急剧上升，限制了高压器件在高压功率集成电路中的应用，尤其是要求低导通损耗和小芯片面积的电路。为了克服高导通电阻的问题，J.A.APPLES等人提出了 RESURF (Reduced SURface Field)降低表面场技术，被广泛应用于高压器件，虽然有效地减小了导通电阻，但击穿电压和导通电阻的矛盾关系仍需进一步改善。
[0003]专利文献CN103904121A提供了 “一种横向高压器件及其制造方法(申请号:201410126949.6) ”，其结构典型结构如图1所示。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是针对上述传统横向高压器件存在的问题，提出一种在保持高击穿电压的情况下，进一步可以大大的降低器件比导通电阻、减小器件的功耗的横向高压器件及其制造方法。
[0005]本发明针对专利文献CN103904121A( —种横向高压器件及其制造方法，申请号:201410126949.6)提出了进一步减小比导通电阻的器件结构。
[0006]本专利解决上述技术问题所采用的技术方案是:其元胞结构包括第一导电类型半导体衬底、设置在第一导电类型半导体衬底内部右侧的第二导电类型半导体第一漂移区，第二导电类型半导体第一漂移区的上表面与第一导电类型半导体衬底的上表面平齐；设置在第一导电类型半导体衬底内部左侧的第一导电类型半导体第一体区，第一导电类型半导体第一体区的上表面与第一导电类型半导体衬底上表面平齐且与所述第二导电类型半导体第一漂移区相连接；第二导电类型半导体第一漂移区内部包括I个第一导电类型半导体第一降场层；第一导电类型半导体衬底外部上方自下而上依次层叠设置多个第二导电类型半导体子漂移区，每个第二导电类型半导体子漂移区包括个位于所述第二导电类型半导体子漂移区内部左侧的第一导电类型半导体体区，I个设置于所述第一导电类型半导体体区右侧的第一导电类型半导体降场层；
[0007]最上面的第二导电类型半导体第i漂移区上表面设有:氧化层、金属前介质、栅氧化层、多晶硅栅电极、第二种导电类型半导体漏区、第二导电类型半导体源区、第一导电类型半导体体接触区、源极金属、漏极金属、设置于所述第i漂移区内部的第一导电类型半导体第i降场层上方的第二导电类型半导体第i重掺杂层；
[0008]所述场氧化层嵌入最上面的第二导电类型半导体第i重掺杂层的上方，第二导电类型半导体漏区的上表面与所述第二导电类型半导体第i漂移区的上表面平齐，所述场氧化层和所述第二导电类型半导体漏区连接，所述第二导电类型半导体源区和第一导电类型半导体体接触区设置在第一导电类型半导体第i体区中，且第二导电类型半导体源区和第一导电类型半导体体接触区的上表面与第一导电类型半导体第i体区的上表面平齐，第二导电类型半导体源区和第一导电类型半导体体接触区连接，所述栅氧化层覆盖第二导电类型半导体源区的部分上表面并延伸至第二导电类型半导体第i漂移区的上表面后与场氧化层连接，所述多晶硅栅电极覆盖栅氧化层的上表面和部分氧化层的上表面，所述金属前介质覆盖部分第二导电类型半导体源区的上表面、多晶硅栅电极的上表面、氧化层的上表面和部分第二导电类型半导体漏区的上表面，所述源极金属覆盖第一导电类型半导体体接触区的上表面、第二导电类型半导体源区的部分上表面并与金属前介质连接，在金属前介质的上表面延伸形成场板，所述漏极金属覆盖第二导电类型半导体漏区的部分上表面并与金属前介质连接，在金属前介质的上表面延伸形成场板。
[0009]作为优选方式，每个第二导电类型半导体子漂移区内部的第一导电类型半导体降场层上方均设有一个第二导电类型半导体重掺杂层。
[0010]作为优选方式，还包括埋氧层，第二导电类型半导体衬底，所述埋氧层设置在第一导电类型半导体衬底的下方，所述第二导电类型半导体衬底设置埋氧层的下方。
[0011]本发明还提供一种上述横向高压器件的制造方法，包括以下步骤:
[0012]a.采用光刻和离子注入工艺在第一导电类型半导体衬底内部注入第二导电类型半导体杂质，形成第二导电类型半导体第一漂移区；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体第一漂移区内部注入第一导电类型半导体杂质，形成I个第一导电类型半导体第一降场层；采用光刻和离子注入工艺，在第一导电类型半导体衬底内部注入第一导电类型半导体，形成第一导电类型半导体第一体区；
[0013]b.采用外延工艺在目前处于器件顶部的第二导电类型半导体子漂移区上方外延生长下一层第二导电类型半导体子漂移区；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体杂质，形成I个第一导电类型半导体降场层；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体，形成第一导电类型半导体体区，形成的第一导电类型半导体体区与上一层第二导电类型半导体子漂移区中的第一导电类型半导体体区连通以形成隔离；
[0014]c.重复(b)步骤多次，然后在目前处于器件顶部外延生长最后一层第二导电类型半导体子漂移区，；采用光刻和离子注入工艺，在最后一层第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体杂质，形成I个第一导电类型半导体降场层；采用光刻和离子注入工艺，在最后一层第二导电类型半导体子漂移区内部注入第二导电类型半导体杂质，形成I个第二导电类型半导体重掺杂层；采用光刻和离子注入工艺，在最后一层第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体，形成第一导电类型半导体体区，形成的第一导电类型半导体体区与上一层第二导电类型半导体子漂移区内部的第一导电类型半导体体区连通以形成隔离；最后在器件顶端的第二导电类型半导体子漂移区上制作器件源区，漏区，介质层和金属层。
[0015]作为优选方式，包括以下步骤:
[0016]a.采用光刻和离子注入工艺在第一导电类型半导体衬底内部注入第二导电类型半导体杂质，形成第二导电类型半导体第一漂移区；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体第一漂移区中注入第一导电类型半导体杂质，形成I个第一导电类型半导体第一降场层；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体第一漂移区内部注入第二导电类型半导体杂质，形成I个第二导电类型半导体第一重掺杂层；采用光刻和离子注入工艺，在第一导电类型半导体衬底内部注入第一导电类型半导体，形成第一导电类型半导体第一体区；
[0017]b.采用外延工艺在目前处于器件顶部外延生长下一层第二导电类型半导体子漂移区；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体杂质，形成I个第一导电类型半导体降场层；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体子漂移区内部注入第二导电类型半导体杂质，形成I个第二导电类型半导体重掺杂层；采用光刻和离子注入工艺，在第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体，形成第一导电类型半导体体区，形成的第一导电类型半导体体区与上一层第二导电类型半导体子漂移区内部的第一导电类型半导体体区连通以形成隔离；
[0018]c.重复(b)步骤多次，然后在目前处于器件顶部的第二导电类型半导体子漂移区上外延生长最后一层第二导电类型半导体子漂移区；采用光刻和离子注入工艺，在最后一层第二导电类型半导体子漂移区内部注入第一导电类型半导体杂质，形成I个第一导电类型半导体降场层；采用光刻和离子注入工艺，在最后一层第二导电类型半导体子漂移区内部注入第二导电类型半导体杂质，形成I个第二导电类型半导体重掺杂层；采用光刻和离子注入工艺，在最后一层第