專利名稱：高壓n型金屬氧化物半導體管及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種高壓N型金屬氧化物半導體管及其制備方法，尤其是一種 減小熱載流子效應的高可靠性高壓N型金屬氧化物半導體管及其制備方法。
背景技術：
在功率集成電路中，高壓驅動管通常工作在高電壓條件下，其器件溝道內(nèi)橫 向電場以及電流密度都遠大于其它器件，因而熱載流子效應是高壓驅動管設計 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)界面流動的橫向雙擴散金屬氧化物半導體管(LDMOSFET)。目前對金屬氧化物半導體管(MOSFET)熱載流子效應的解決辦法大多是針對 低壓器件部分的金屬氧化物半導體管(MOSFET)，引入降低電場的結構，如 LDD(輕摻雜漏)或DDD(雙擴散漏)的器件結構以減小強電場對器件的破壞作用， 延長器件壽命，但這些辦法大多不適用于橫向雙擴散金屬氧化物半導體管 (LDMOSFET)。某些特定工藝中也有采用對柵氧化層進行加固，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。為了從根 本上解決用于高壓驅動管的橫向雙擴散金屬氧化物半導體管(LDMOSFET)的 熱載流子效應問題，需對傳統(tǒng)器件結構進行優(yōu)化，在不降低器件其他特性的前 提下，大幅延長器件壽命，保證器件的高可靠性。本發(fā)明對常規(guī)橫向雙擴散金 屬氧化物半導體管(LDMOSFET)結構做了簡單但又十分關鍵的優(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)明提供一種幾乎不改變器件基本電特性，但可減小熱載流子效應、具 有較高可靠性且與標準金屬氧化物半導體工藝相兼容的高壓N型金屬氧化物半 導體管及其制備方法。本發(fā)明采用如下技術方案本發(fā)明所述的高壓N型金屬氧化物半導體管，包括P型襯底，在P型襯底 上設有P型阱和N型漂移區(qū)，在P型阱上設有P型接觸孔、N型源及場氧化層， 在N型漂移區(qū)上設有N型漏及場氧化層，在P型阱、N型漂移區(qū)及部分P型襯 底的上方設有柵氧化層且該柵氧化層位于N型源與N型漂移區(qū)上的場氧化層之 間，在柵氧化層上設有多晶硅柵且該多晶硅柵延伸至N型漂移區(qū)上的場氧化層 上，在場氧化層、P型接觸孔、N型源、多晶硅柵、場氧化層及N型漏上設有氧化層，在N型漏、N型源及P型接觸孔上分別連接有金屬引線，位于P型阱 上方的柵氧化層部分的厚度小于位于N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，在P型阱內(nèi)設有P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)且該P型 雜質(zhì)注入?yún)^(qū)位于薄柵氧化層的下面。本發(fā)明所述高壓N型金屬氧化物半導體管的制備方法，首先選擇P型襯底， 在P型襯底上制備P型阱、N型漂移區(qū)，再進行場氧化層的制備，然后是厚柵 氧化層的生長，厚柵氧的刻蝕并同時做薄柵氧區(qū)域下方的P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)，再 在P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)上生長薄柵氧化層，然后是多晶硅柵的生長、刻蝕，接下來 是源漏注入和襯底接觸注入?yún)^(qū)，最后是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理。本發(fā)明由P型襯底、P型阱、N型漂移區(qū)、源、漏、襯底接觸、多晶硅柵、 場氧化層、柵氧化層組成。P型阱與N型漂移區(qū)之間留有一定間距，N型漂移 區(qū)蓋過場氧一段距離。本發(fā)明的特征在于其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)場氧化層結和區(qū)域) 柵氧化層較厚。薄柵氧化層下方需做P型雜質(zhì)注入，以調(diào)節(jié)器件開啟電壓，厚 柵氧化層下方不另外做P型雜質(zhì)注入。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(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， 以對器件熱載流子效應最嚴重的鳥嘴區(qū)域柵氧化層進行加固，顯著降低了這一 區(qū)域的溝道縱向電場，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) 通過對薄柵氧化層區(qū)溝道進行P型雜質(zhì)注入，厚柵氧化層區(qū)不做雜質(zhì) 注入的辦法可以保證器件開啟電壓、飽和電流等基本電特性和普通結構器件保 持一致。另外，由于厚柵氧化層下方無雜質(zhì)注入，從而避免了鳥嘴處開啟電壓 過大，影響器件電特性的問題。(3) 本發(fā)明結構的整個工藝過程完全可以基于標準金屬氧化物半導體工藝 線上實現(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。
圖1是本實施例的高壓N型金屬氧化物半導體管結構示意圖。
具體實施方式
實施例l一種高壓N型金屬氧化物半導體管，包括P型襯底1，在P型襯底1上設 有P型阱3和N型漂移區(qū)2，在P型阱3上設有P型接觸孔6、 N型源5及場氧 化層71，在N型漂移區(qū)2上設有N型漏4及場氧化層72，在P型阱3、N型漂 移區(qū)2及部分P型襯底1的上方設有柵氧化層且該柵氧化層位于N型源5與N 型漂移區(qū)2上的場氧化層72之間，在柵氧化層上設有多晶硅柵8且該多晶硅柵 8延伸至N型漂移區(qū)2上的場氧化層72上，在場氧化層71、 P型接觸孔6、 N型源5、多晶硅柵8、場氧化層72及N型漏4上設有氧化層9，在N型漏4、 N 型源5及P型接觸孔6上分別連接有金屬引線，位于P型阱3上方的柵氧化層 部分的厚度小于位于N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，在P型阱3內(nèi)設有P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)11且該P型雜 質(zhì)注入?yún)^(qū)11位于薄柵氧化層12的下面。較高濃度P型阱僅在薄柵氧溝道區(qū)存 在，使得薄柵氧區(qū)開啟電壓絕對值大于厚柵氧區(qū)，從而整個器件的開啟電壓仍 然由薄柵氧部分決定，保證了器件的電學特性與與普通器件電學特性一致。實施例2一種高壓N型金屬氧化物半導體管的制備方法，首先選擇P型襯底，在P 型襯底上制備P型阱、N型漂移區(qū)，再進行場氧化層的制備，然后是厚柵氧化 層的生長，厚柵氧的刻蝕并同時做薄柵氧區(qū)域下方的P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)，再在P 型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)上生長薄柵氧化層，然后是多晶硅柵的生長、刻蝕，接下來是源 漏注入和襯底接觸注入?yún)^(qū)，最后是引線孔，鋁引線的制備及鈍化處理。整個工 藝過程完全可以基于標準外延低壓金屬氧化物半導體工藝線上實現(xiàn)。
權利要求
1.一種高壓N型金屬氧化物半導體管，包括P型襯底(1)，在P型襯底(1)上設有P型阱(3)和N型漂移區(qū)(2)，在P型阱(3)上設有P型接觸孔(6)、N型源(5)及場氧化層(71)，在N型漂移區(qū)(2)上設有N型漏(4)及場氧化層(72)，在P型阱(3)、N型漂移區(qū)(2)及部分P型襯底(1)的上方設有柵氧化層且該柵氧化層位于N型源(5)與N型漂移區(qū)(2)上的場氧化層(72)之間，在柵氧化層上設有多晶硅柵(8)且該多晶硅柵(8)延伸至N型漂移區(qū)(2)上的場氧化層(72)上，在場氧化層(71)、P型接觸孔(6)、N型源(5)、多晶硅柵(8)、場氧化層(72)及N型漏(4)上設有氧化層(9)，在N型漏(4)、N型源(5)及P型接觸孔(6)上分別連接有金屬引線，其特征在于位于P型阱(3)上方的柵氧化層部分的厚度小于位于N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)，在P型阱(3)內(nèi)設有P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)(11)且該P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)(11)位于薄柵氧化層(12)的下面。
2. —種權利要求1所述高壓N型金屬氧化物半導體管的制備方法，其特征 在于首先選擇P型襯底，在P型襯底上制備P型阱、N型漂移區(qū)，再進行場 氧化層的制備，然后是厚柵氧化層的生長，厚柵氧的刻蝕并同時做薄柵氧區(qū)域 下方的P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)，再在P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)上生長薄柵氧化層，然后是多晶 硅柵的生長、刻蝕，接下來是源漏注入和襯底接觸注入?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N型金屬氧化物半導體管，包括P型襯底，在P型襯底上設有P型阱和N型漂移區(qū)，在P型阱上設有P型接觸孔、N型源及場氧化層，在N型漂移區(qū)上設有N型漏及場氧化層，其特征在于位于P型阱上方的柵氧化層部分的厚度小于位于N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，在P型阱內(nèi)設有P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)且該P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)位于薄柵氧化層的下面。本發(fā)明還公開了高壓N型金屬氧化物半導體管的制備方法。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；保證器件開啟電壓、飽和電流等基本電特性和普通結構器件保持一致；具有較好的兼容性。
文檔編號H01L29/66GK101217162SQ20081001933
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權日2008年1月4日
發(fā)明者孫偉鋒, 時龍興, 易揚波, 李海松, 錢欽松, 陸生禮 申請人:東南大學