横向高压器件及其制造方法_4

文档序号:9351586阅读:来源:国知局
入工艺实现第一导电类型半导体第一降场层41、第一导电类型半导体第二降场层42、……、第一导电类型半导体第i降场层41、第二导电类型半导体第一重掺杂层51、第二导电类型半导体第二重掺杂层52、……、第二导电类型半导体第i重掺杂层5i。与对比的横向高压器件结构相比,当器件开态时,首先,多个漂移区为器件提供了多条低阻电流通道,导电路径增宽,从而极大地降低了器件的导通电阻;其次,多层漂移区中引入了多个第一导电类型半导体降场层,这样,整个漂移区中第二导电类型半导体杂质数目遵循电荷平衡的情况下会增多,增加了第二导电类型半导体漂移区21、22、……、2i的浓度,可以降低器件的导通电阻;再次,在每个子漂移区都引入一个第二导电类型半导体重掺杂层,这样每个子漂移区都有一条低阻的最近导电路径,可以降低器件的导通电阻;综合上述三点,该结构可以大大降低导通电阻,从而大大的降低工艺成本。关态时,漏极金属13加高压,第一导电类型半导体降场层41、42、……、4i和第一导电类型半导体衬底I辅助耗尽第二导电类型半导体漂移区21、22、……、2i和第二导电类型半导体重掺杂层51、52、……、5i,提高器件的击穿电压,缓解横向高压器件中比导通电阻和耐压的矛盾关系。因此,在功率集成电路应用中,同样输出电流能力的条件下,高压半导体器件的面积得以降低。。
[0071]实施例6
[0072]如图7所示,本实施例和实施例5中的制造方法的区别在于:先进行第一导电类型半导体第i体区3i的注入,形成的第一导电类型半导体第i体区3i与第一导电类型半导体第1-Ι体区3 (1-Ι)连通以形成隔离;然后,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第i降场层4i,注入剂量为lEll-5E13cm2。再次,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第i掺杂层5i,所述的第二导电类型半导体重掺杂层位于第一导电类型半导体降场层上表面,注入剂量为lEll-5E13cm2。
[0073]所述横向高压器件还可以集成在SOI (silicon-on-1nsulator)上。
[0074]图9与图10分别为采用二维工艺仿真软件TsUprem4定义的传统横向高压器件和本发明提供的一种横向高压MOS器件击穿时的电势分布图,其中,图9是传统结构图1对应的电势分布图,图10是图8对应的电势分布图。第二导电类型半导体注入漂移区的长度67um、剂量4.0E12cm 2、能量120Kev,传统结构第一导电类型半导体第一注入降场层41剂量3.65E12cm2、能量1150Kev,本发明结构第一导电类型半导体第一注入降场层41剂量3.2E12cm-2、能量1150Kev,第二导电类型半导体第一外延漂移区21电阻率1.1欧姆.厘米、厚度6微米,第一导电类型半导体第二注入降场层42剂量2E12cm 2、能量1150Kev,第二导电类型半导体第二注入重掺杂52剂量0.5E12cm 2、能量1200Kev。仿真结构发现,传统横向高压器件和本发明提供的横向高压器件都达到了大的击穿电压,分别为801.3V和819V。
[0075]图11是采用二维工艺仿真软件Tsuprem4定义的传统横向高压器件和本发明提供的一种横向高压MOS器件,在栅源电压Vgs = 6V时,漏源电流和漏源电压的关系曲线示意图。其中,虚线为传统横向高压器件漏源电流与漏源电压关系曲线,实线为本发明提供的一种横向高压MOS器件的漏源电流与漏源电压关系曲线。由图知本专利相比传统结构比导通电阻大大降低,缓解了横向高压器件中比导通电阻和耐压的矛盾关系。因此,在功率集成电路应用中,同样输出电流能力的条件下,本专利所提出的高压半导体器件的面积得以降低。
[0076]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效,而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下,对上述实施例进行修饰或改变。因此,举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变,仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1.一种横向高压器件,其特征在于:其元胞结构包括第一导电类型半导体衬底(I)、设置在第一导电类型半导体衬底(I)内部右侧的第二导电类型半导体第一漂移区(21),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(I)的上表面平齐;设置在第一导电类型半导体衬底(I)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(21)相连接;第二导电类型半导体第一漂移区(21)内部包括I个第一导电类型半导体第一降场层(41);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(22、23…2i),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(32、33...3?),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(42、43…4i); 最上面的第二导电类型半导体第i漂移区(2i)上表面设有:氧化层(5)、金属前介质(6)、栅氧化层(7)、多晶硅栅电极(8)、第二种导电类型半导体漏区(9)、第二导电类型半导体源区(10)、第一导电类型半导体体接触区(11)、源极金属(12)、漏极金属(13)、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; 所述场氧化层(5)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(9)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(5)和所述第二导电类型半导体漏区(9)连接,所述第二导电类型半导体源区(10)和第一导电类型半导体体接触区(11)设置在第一导电类型半导体第i体区(3i)中,且第二导电类型半导体源区(10)和第一导电类型半导体体接触区(11)的上表面与第一导电类型半导体第i体区(3i)的上表面平齐,第二导电类型半导体源区(10)和第一导电类型半导体体接触区(11)连接,所述栅氧化层(7)覆盖第二导电类型半导体源区(10)的部分上表面并延伸至第二导电类型半导体第i漂移区(2i)的上表面后与场氧化层(5)连接,所述多晶硅栅电极(8)覆盖栅氧化层(7)的上表面和部分氧化层(5)的上表面,所述金属前介质(6)覆盖部分第二导电类型半导体源区(10)的上表面、多晶硅栅电极(8)的上表面、氧化层(5)的上表面和部分第二导电类型半导体漏区(9)的上表面,所述源极金属(12)覆盖第一导电类型半导体体接触区(11)的上表面、第二导电类型半导体源区(10)的部分上表面并与金属前介质(6)连接,在金属前介质(6)的上表面延伸形成场板,所述漏极金属(13)覆盖第二导电类型半导体漏区(9)的部分上表面并与金属前介质(6)连接,在金属前介质(6)的上表面延伸形成场板。2.根据权利要求1所述的横向高压器件,其特征在于: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。3.根据权利要求1或2所述的横向高压器件,其特征在于:还包括埋氧层(3)、第二导电类型半导体衬底(2),所述埋氧层(3)设置在第一导电类型半导体衬底(I)的下方,所述第二导电类型半导体衬底(2)设置在埋氧层(3)的下方。4.如权利要求1所述的横向高压器件的制造方法,其特征在于,包括以下步骤: 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; 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
当前第4页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1