專利名稱：一種高壓終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高壓終端，屬于硅半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管是一種新型高壓功率器件。高壓功率器件的終端一般采用場限環(huán)、場板和結(jié)的終端擴(kuò)展(ITE)。大專教材《功率MOSFET與高壓集成電路》(陳星弼東南大學(xué)出版社1990年5月)PP 86-120對此有詳細(xì)介紹。圖I是已有技術(shù)的場限環(huán)終端的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是已有技術(shù)的場板與場限環(huán)相結(jié)合的終端的結(jié)構(gòu)示意圖。硅襯底4的下層41為N+型硅，上層42為N-型硅。基區(qū)主結(jié)2、場限環(huán)21和22為P型區(qū)域，二氧化硅絕緣層7、71和72覆蓋在硅襯底的上表面。鋁場板I、11和12與硅襯底之間隔著二氧化硅絕緣層7、71和72，鋁場板I、11和12分別與基區(qū) 主結(jié)2、21和22相連接。因?yàn)榛鶇^(qū)主結(jié)2、場限環(huán)21和22制作在硅襯底上，所以，也可以看 作鋁場板I、11和12與基區(qū)主結(jié)2、場限環(huán)21和22之間隔著二氧化硅絕緣層7、71和72。為了降低成本，高壓終端的選取一般遵照兩條原則盡可能少的光刻次數(shù)，盡可能窄的終端寬度。市售的功率晶體管用得最普遍的是場限環(huán)終端，其優(yōu)點(diǎn)是簡單、易于加工，但是，終端寬度比較寬。一些文獻(xiàn)指出，把場限環(huán)與場板相結(jié)合，能夠使終端的寬度顯著減小。但是，在市售的功率晶體管中很少采用此種結(jié)構(gòu)，原因是工藝不好控制。常規(guī)的場板采用鋁場板，鋁的腐蝕一般采用濕法腐蝕，其寬窄不好控制，加工的一致性和重復(fù)性比較差，從而嚴(yán)重影響了場限環(huán)與場板相結(jié)合的高壓終端的性能。已有技術(shù)的槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管采用ITE終端結(jié)構(gòu)。采用結(jié)的終端擴(kuò)展，即ITE，可以采用最窄的終端寬度，但是，需要專門多做一次光刻。已有技術(shù)的槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的工藝采用8次光刻，即光刻ITE、槽形柵區(qū)、基區(qū)、發(fā)射區(qū)、多晶硅、接觸孔、鋁和鈍化層。仔細(xì)分析能夠看到，ITE可以取消，對于有源區(qū)的形成，基區(qū)和發(fā)射區(qū)能夠只用I次光刻和自對準(zhǔn)完成，多晶硅和接觸孔也能夠只用I次光刻和自對準(zhǔn)完成。而關(guān)鍵是相應(yīng)的高壓終端如何與管芯的有源區(qū)工藝相匹配。采用槽形柵區(qū)做場限環(huán)比常規(guī)的平面形場限環(huán)節(jié)省材料，同樣的結(jié)深，橫向所占的面積小。采用多晶硅場板比常規(guī)的鋁場板易于控制，因?yàn)槎嗑Ч鑸霭迨遣捎玫入x子刻蝕形成的，不僅加工精度高，而且重復(fù)性好。使得多晶硅場板配上槽形場限環(huán)構(gòu)成的高壓終端不僅具有占用面積小、承受電壓高、一致性和重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，而且與管芯的有源區(qū)工藝相匹配，能夠節(jié)省光刻次數(shù)，降低芯片加工成本。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述，本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的高壓終端結(jié)構(gòu)，它與槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的管芯工藝相匹配，能夠節(jié)約材料，減少光刻次數(shù)，降低成本，縮短加工周期。為完成本發(fā)明的目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是
一種高壓終端，在槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的有源區(qū)的外圍，有場限環(huán)，場限環(huán)的上面有場板，場限環(huán)與場板之間有絕緣層隔離，其特征在于場限環(huán)為重?fù)诫sP+型槽形環(huán)，槽的深度為1-6微米場板為重?fù)诫sN+型多晶硅環(huán)，多晶硅場板的上表面與金屬鋁層相連，金屬鋁層與P+型槽形場限環(huán)的槽的底面相連。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是節(jié)省光刻次數(shù)，顯著地縮短了終端寬度，降低了成本，縮短了加工周期。


圖I和圖2是已有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖 圖3是本發(fā)明的一個實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將參照附圖借助優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)描述本發(fā)明。圖中1.與槽形柵區(qū)(已有技術(shù)為基區(qū)主結(jié))相連接的鋁場板11.與第一個場限環(huán)相連接的鋁場板12.與第二個場限環(huán)相連接的鋁場板2. P型基區(qū)主結(jié)21.已有技術(shù)的高壓終端的第一個P型場限環(huán)21.已有技術(shù)的高壓終端的第二個P型場限環(huán)4.硅襯底41. N+型娃襯底下層42. N-型娃襯底上層5. P+型槽形柵區(qū)的娃槽51.第一個P+型槽形場限環(huán)的硅槽52.第二個P+型槽形場限環(huán)的硅槽6. P+型槽形柵區(qū)61.第一個P+型槽形場限環(huán)62.第二個P+型槽形場限環(huán)7. P+型槽形柵區(qū)(已有技術(shù)為P型基區(qū)主結(jié))與多晶硅場板之間的二氧化硅層71.第一個P+型槽形場限環(huán)(已有技術(shù)為P型場限環(huán))與場板之間的二氧化硅層72.第二個P+型槽形場限環(huán)(已有技術(shù)為P型場限環(huán))與場板之間的二氧化硅層9. P+型槽形柵區(qū)上面的N+型多晶硅場板91.第一個P+型槽形場限環(huán)上面的N+型多晶硅場板92.第二個P+型槽形場限環(huán)上面的N+型多晶硅場板。在圖3所示的本發(fā)明的槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的高壓終端實(shí)施例中，硅襯底4的下層41為集電極，其為厚度420 ii m電阻率0. 01 Q . cm的N+型硅，上層42為60 ii m電阻率45 Q . cm的N-型硅。在硅襯底4的上表面開有3條環(huán)繞聯(lián)柵晶體管的同心槽形環(huán)5、51和52。槽形環(huán)5、槽形環(huán)51和槽形環(huán)52是與槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的槽形柵區(qū)5同時加工出來的，而且內(nèi)環(huán)槽形環(huán)5本身就是槽形柵區(qū)5的一部分。槽形環(huán)5、51和52的槽的深度為3 u m。槽的深度不宜淺于I U m,也不宜深過6 u m,這樣既便于加工，又能充分發(fā)揮槽形結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢。槽形環(huán)5的寬度為20 u m，槽形環(huán)51和52寬度為5 u m，槽形環(huán)5和51之間的距離為20 u m,槽形環(huán)51和52之間的距離為25 u m。槽形環(huán)5、51和52通過注入硼離子并加以推進(jìn)形成P+型高濃度區(qū)域6、61和62，P+型高濃度區(qū)域6為槽形柵區(qū)，61和62為第一個和第二個場限環(huán)。區(qū)域6、61和62的P+N-結(jié)的深度為8iim。在槽形柵區(qū)6、場限環(huán)61和62的上方分別有厚度為0. 5 ii m的N+型多晶硅場板9、91和92。多晶硅場板9、91和92的內(nèi)側(cè)與槽形柵區(qū)6、場限環(huán)61和62的外側(cè)對齊，多晶硅場板9、91和92的寬度為10 U m。在槽形柵區(qū)6、場限環(huán)61和62與多晶硅場板9、91和92之間分別有厚度為1.511111的二氧化硅絕緣層7、71和72。多晶硅場板9、91和92的上表面分別與厚度為4um的鋁層I、11和12相連接。鋁層I、11和12也可看作鋁場板，在槽形柵區(qū)6、場限環(huán)61和62的槽的底部的二氧化硅絕緣層被腐蝕干凈，鋁層I、11和12分別與槽形柵區(qū)6、場限環(huán)61和62的槽形場限環(huán)的槽的底部相連接。最外面一個場限環(huán)62離開劃片道30 u m,以利于增強(qiáng)耐壓能力。上述整個高壓終端寬度為85 u m,能夠達(dá)到600V的擊穿電壓。高壓終端環(huán)的寬度按照常規(guī)的算法是從內(nèi)環(huán)的外側(cè)，即從環(huán)形槽5的外側(cè)到劃片道之間的距離。本發(fā)明的高壓終端與5次光刻的槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的管芯有源區(qū)工藝相匹配。而采用常規(guī)的平面場限環(huán)終端，至少需要140 ym，還需要6次光刻。而與已有技術(shù)的槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的ITE終端相比，后者多用了 3次光刻，ITE的終端 寬度也需要65 u m。因此，本發(fā)明的高壓終端結(jié)構(gòu)與5次光刻的槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的管芯有源區(qū)工藝相匹配，能夠節(jié)省20-30%的管芯成本，并顯著地縮短了加工周期。需要申明的是，上述實(shí)施例僅用于對本發(fā)明進(jìn)行說明而非限制，因此，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下對它進(jìn)行各種顯而易見的改變，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高壓終端，在槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的有源區(qū)的外圍，有場限環(huán)，該場限環(huán)的上面有場板，場限環(huán)與場板之間有絕緣層隔離，其特征在于 所述場限環(huán)為重?fù)诫sP+型槽形環(huán)，槽的深度為1-6微米 所述場板為重?fù)诫sN+型多晶硅環(huán)，多晶硅場板的上表面與金屬鋁層相連，金屬鋁層與P+型槽形場限環(huán)的槽的底面相連。
全文摘要
一種高壓終端，在槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的有源區(qū)的外圍，有重?fù)诫sP+型槽形場限環(huán)，槽的深度1-6微米，場限環(huán)的上面有重?fù)诫sN+型多晶硅環(huán)形場板，多晶硅場板的上表面與金屬層AL相連，金屬層AL與P+型槽形場限環(huán)的槽的底面相連接。本發(fā)明的高壓終端與槽形柵多晶硅結(jié)構(gòu)的聯(lián)柵晶體管的管芯工藝相匹配，能夠節(jié)約材料，減少光刻次數(shù)，降低成本，縮短加工周期。
文檔編號H01L29/40GK102751315SQ20111030357
公開日2012年10月24日 申請日期2011年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月9日
發(fā)明者李思敏 申請人:李思敏