欧美在线观看视频网站,亚洲熟妇色自偷自拍另类,啪啪伊人网,中文字幕第13亚洲另类,中文成人久久久久影院免费观看 ,精品人妻人人做人人爽,亚洲a视频

一種SOI橫向高壓器件及其制造方法與流程

文檔序號(hào):12680645閱讀:199來(lái)源:國(guó)知局
一種SOI橫向高壓器件及其制造方法與流程

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種SOI橫向高壓器件及其制造方法。



背景技術(shù):

相較于常規(guī)的體硅技術(shù),SOI技術(shù)具有高速、低功耗、高集成度、寄生效應(yīng)小、隔離特性良好、閉鎖效應(yīng)小以及強(qiáng)抗輻射能力等優(yōu)點(diǎn),使集成電路的可靠性和抗軟失誤能力大大提高,從而正逐漸成為制造高速度、低功耗、高集成度和高可靠性的集成電路的主流技術(shù)。

以SOI橫向高壓器件為基礎(chǔ)的SOI高壓集成電路(High Voltage IC,簡(jiǎn)稱HVIC),作為智能功率集成電路(Smart Power IC,簡(jiǎn)稱SPIC)領(lǐng)域的一個(gè)新興分支,近年來(lái)得到了迅速的發(fā)展。然而,SOI橫向高壓器件較低的縱向耐壓限制了其在HVIC中的應(yīng)用,根據(jù)SOI介質(zhì)場(chǎng)增強(qiáng)(ENhanced DIelectric layer Field,簡(jiǎn)稱ENDIF)普適理論,采用超薄頂層硅可提高SOI器件的縱向耐壓,但同時(shí)也導(dǎo)致了較大的比導(dǎo)通電阻。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),本發(fā)明的目的在于提供一種SOI低阻橫向高壓器件及其制造方法,能夠保持器件高擊穿電壓的同時(shí)降低器件比導(dǎo)通電阻。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明技術(shù)方案如下:

一種SOI橫向高壓器件的制造方法,包括以下步驟:

步驟1:選擇SOI材料,該材料包括Si襯底層、埋氧層以及絕緣體上硅層;

步驟2:在絕緣體上硅層上進(jìn)行漂移區(qū)的兩段式線性變摻雜,通過(guò)注入N型雜質(zhì)形成不同變化斜率的絕緣體上硅層與薄硅層漂移區(qū);

步驟3:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)上進(jìn)行局部氧化,形成薄硅層區(qū),即厚介質(zhì)層;

步驟4:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)上進(jìn)行硼注入,形成Pwell區(qū);

步驟5:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)上進(jìn)行磷注入,形成Nwell區(qū);

步驟6:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)形成柵極前,近柵極的位置表面生長(zhǎng)一層場(chǎng)氧化層,形成柵氧化層;

步驟7:淀積多晶硅,形成多晶硅柵電極;

步驟8:利用同一道掩膜版,利用高能離子注入進(jìn)行N型雜質(zhì)注入,嚴(yán)格控制注入能量與注入時(shí)間,形成N條;利用離子注入進(jìn)行P型雜質(zhì)注入,嚴(yán)格控制注入能量與注入時(shí)間,形成P條;從而N條和P條構(gòu)成豎直方向的超結(jié)結(jié)構(gòu);

步驟9:進(jìn)行第一P型重?fù)诫s區(qū)、第一N型重?fù)诫s區(qū)以及第二N型重?fù)诫s區(qū)的注入,形成歐姆接觸,引出電極;

步驟10:第一層接觸孔刻蝕,淀積鋁金屬,形成源極接觸電極與漏極接觸電極。

作為優(yōu)選方式,漂移區(qū)線性變摻雜為兩段式線性變摻雜,所述兩段式線性變摻雜即實(shí)現(xiàn)兩段不同濃度梯度的摻雜,通過(guò)設(shè)計(jì)漂移區(qū)掩膜版的不同開(kāi)口寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

作為優(yōu)選方式,通過(guò)注入能量與注入時(shí)間的嚴(yán)格控制,使N條、P條與埋氧層上表面相接觸或不接觸、或者N條、P條位于絕緣體上硅層體內(nèi)。

作為優(yōu)選方式,通過(guò)設(shè)計(jì)掩膜版的不同開(kāi)口數(shù)量實(shí)現(xiàn)P條與N條的多次重復(fù)。

作為優(yōu)選方式,設(shè)計(jì)P條與N條掩膜版的不同寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)P條與N條寬度的不同??紤]到氧化層吸硼排磷導(dǎo)致的雜質(zhì)重構(gòu)現(xiàn)象,可通過(guò)設(shè)計(jì)P條與N條掩膜版的不同寬度實(shí)現(xiàn)依然能夠電荷平衡的低阻導(dǎo)通結(jié)構(gòu),從而在不影響器件耐壓的情況下,降低比導(dǎo)通電阻。

作為優(yōu)選方式,步驟8中N條與P條的形成順序互換,且步驟8必須在高溫過(guò)程之后進(jìn)行,以保證N條與P條形貌的完整性,具體步驟順序根據(jù)不同的工藝進(jìn)行調(diào)整。

作為優(yōu)選方式,所述步驟1中的襯底為N型硅或P型硅;絕緣體上硅層為N型硅或P型硅。

作為優(yōu)選方式,所述步驟3中進(jìn)行局部氧化形成薄硅層區(qū)的具體方法為:光刻得到薄硅層區(qū)窗口后,利用局部氧化對(duì)該窗口進(jìn)行填充擴(kuò)散得到薄硅層區(qū),即厚介質(zhì)層,再利用平坦化工藝去除漂移區(qū)上多余的氧化部分。

作為優(yōu)選方式,所述步驟10后包括步驟11:進(jìn)行第二層接觸孔刻蝕得到接觸孔、接觸孔,淀積鋁金屬,分別形成源極場(chǎng)板、漏極場(chǎng)板,從而調(diào)節(jié)器件的表面電場(chǎng),進(jìn)一步改善器件的耐壓。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明還提供一種上述制造方法制備的SOI橫向高壓器件,其元胞結(jié)構(gòu)包括襯底、襯底上表面的埋氧層、埋氧層上表面的絕緣體上硅層、絕緣體上硅層左側(cè)的Pwell區(qū)、絕緣體上硅層內(nèi)部的厚介質(zhì)層、沿縱向方向貫穿并嵌入在厚介質(zhì)層右端的第二N型重?fù)诫s區(qū)、縱向上位于厚介質(zhì)層和埋氧層之間的超薄頂層硅、Pwell區(qū)和厚介質(zhì)層之間的N條和P條、位于Pwell區(qū)內(nèi)部的相互獨(dú)立的第一P型重?fù)诫s區(qū)和第一N型重?fù)诫s區(qū)、設(shè)置在第一N型重?fù)诫s區(qū)和Pwell區(qū)上表面的柵氧化層、與Pwell區(qū)的上表面相接觸的源極接觸電極、柵氧化層上方的多晶硅柵電極、設(shè)置在第二N型重?fù)诫s區(qū)上表面的漏極接觸電極,所述埋氧層的上表面與絕緣體上硅層和超薄頂層硅的下表面相連接,所述厚介質(zhì)層的下表面與超薄頂層硅的上表面相接觸,所述N條和P條構(gòu)成超結(jié)結(jié)構(gòu)并在豎直方向交替排列地嵌入在N型漂移區(qū)中靠近源端區(qū)域的絕緣體上硅層中,第一P型重?fù)诫s區(qū)和第一N型重?fù)诫s區(qū)的上表面與Pwell區(qū)的上表面相接觸,所述源極接觸電極的右端部分覆蓋N型重?fù)诫s源極區(qū)的右端,所述柵氧化層的左端部分覆蓋第一N型重?fù)诫s區(qū)的左端,柵氧化層不與源極接觸電極相接觸;所述器件的漏端含有Nwell區(qū)。

優(yōu)選的,N條與P條不與埋氧層上表面相接觸;

優(yōu)選的,N條與P條位于絕緣體上硅層體內(nèi);

優(yōu)選的,P條寬于N條;

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且與埋氧層上表面相接觸;

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且不與埋氧層上表面相接觸;

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且位于絕緣體上硅層體內(nèi);

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且P條寬于N條;

優(yōu)選的,絕緣體上硅層中無(wú)N條與P條;

本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明利用局部氧化工藝,嚴(yán)格控制時(shí)間與雜質(zhì)的量,在SOI橫向高壓器件的N型漂移區(qū)中靠近漏端區(qū)域形成部分超薄頂層硅以提高器件的縱向耐壓。利用高能離子注入,嚴(yán)格控制注入能量與注入時(shí)間,在靠近源端區(qū)域的絕緣體上硅層中形成交替出現(xiàn)的N條和P條,為開(kāi)態(tài)電流提供更廣開(kāi)闊的電流路徑,從而降低器件的比導(dǎo)通電阻;同時(shí)利用分段式橫向線性變摻雜技術(shù)形成兩段式摻雜濃度的超薄頂層硅漂移區(qū)和厚硅層漂移區(qū),調(diào)制各自的表面電場(chǎng)分布,產(chǎn)生額外的電荷來(lái)消除襯底輔助耗盡效應(yīng),極大地降低了比導(dǎo)通電阻,有著較低的導(dǎo)通損耗。該制造方法與傳統(tǒng)工藝兼容性好,具有普適性,制造出的器件能夠有效地減小器件面積、降低器件成本。利用本發(fā)明所述的方法制備的SOI低阻橫向高壓器件,可實(shí)現(xiàn)BV=950V,Ron,sp=153Ω·cm2,甚至在保持器件耐壓不變時(shí),可實(shí)現(xiàn)更低比導(dǎo)通電阻器件的制造。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的SOI低阻橫向高壓器件的三維示意圖;

圖2是本發(fā)明的工藝流程圖;

圖3是本發(fā)明的具體的工藝步驟,其中:

圖3(a)是本發(fā)明的SOI材料結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(b)是本發(fā)明的工藝流程中漂移區(qū)兩段式線性變摻雜結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)方法的示意圖;

圖3(c)是本發(fā)明的工藝流程中完成薄硅層區(qū)(即厚介質(zhì)層)的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(d)是本發(fā)明的工藝流程中形成P阱區(qū)后的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(e)是本發(fā)明的工藝流程中形成N阱區(qū)后的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(f)是本發(fā)明的工藝流程中完成柵氧化層生長(zhǎng)并平坦化后的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(g)是本發(fā)明的工藝流程中完成多晶硅淀積形成柵電極后的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(h)是本發(fā)明的工藝流程中進(jìn)行N條與P條注入后的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(i)是本發(fā)明的工藝流程中完成第一P型重?fù)诫s區(qū)、第一N型重?fù)诫s區(qū)以及第二N型重?fù)诫s區(qū)后的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖3(j)是本發(fā)明的工藝流程中完成金屬Al的淀積、刻蝕以及平坦化后的器件完整結(jié)構(gòu)示意圖;

圖4是N條與P條交替注入且與埋氧層上表面相接觸的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖5是N條與P條位于絕緣體上硅層體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖6是P條寬于N條的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖7是P條與N條調(diào)換順序且不與埋氧層上表面相接觸的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖8是P條與N條調(diào)換順序且與埋氧層上表面相接觸的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖9是P條與N條調(diào)換順序且位于絕緣體上硅層體內(nèi)的結(jié)構(gòu)示意圖;

圖10是P條與N條調(diào)換順序且P條寬于N條的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖11是絕緣體上硅層中無(wú)N條與P條的器件結(jié)構(gòu)示意圖;

圖12是引入場(chǎng)板后的器件結(jié)構(gòu)剖面示意圖;

圖13是耐壓950V、比導(dǎo)通電阻153Ω·cm2器件漂移區(qū)兩段式摻雜的曲線圖。

其中,1為襯底、2為埋氧層、3為厚介質(zhì)層、4為絕緣體上硅層、41為第一N型重?fù)诫s區(qū)、42為第二N型重?fù)诫s區(qū)、43為Nwell區(qū)、44為超薄頂層硅、45為N條、5為柵氧化層、6為多晶硅柵電極、7為源極接觸電極、8為漏極接觸電極、9為第一接觸孔、10為介質(zhì)隔離層、11為Pwell區(qū)、12為第一P型重?fù)诫s區(qū)、13為P條、91為第二接觸孔,71為源極場(chǎng)板、81為漏極場(chǎng)板、110為光刻膠。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式,本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式加以實(shí)施或應(yīng)用,本說(shuō)明書(shū)中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用,在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。

一種SOI橫向高壓器件的制造方法,包括以下步驟:

步驟1:選擇SOI材料,該材料包括Si襯底層、埋氧層2以及絕緣體上硅層4;

步驟2:在絕緣體上硅層上進(jìn)行漂移區(qū)的兩段式線性變摻雜,通過(guò)注入N型雜質(zhì)形成不同變化斜率的絕緣體上硅層4與薄硅層漂移區(qū)44;

步驟3:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)上進(jìn)行局部氧化,形成薄硅層區(qū),即厚介質(zhì)層3;

步驟4:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)上進(jìn)行硼注入,形成Pwell區(qū)11;

步驟5:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)上進(jìn)行磷注入,形成Nwell區(qū)43;

步驟6:在N型分段式線性變摻雜漂移區(qū)形成柵極前,近柵極的位置表面生長(zhǎng)一層場(chǎng)氧化層,形成柵氧化層5;

步驟7:淀積多晶硅,形成多晶硅柵電極6;

步驟8:利用同一道掩膜版,利用高能離子注入進(jìn)行N型雜質(zhì)注入,嚴(yán)格控制注入能量與注入時(shí)間,形成N條45;利用離子注入進(jìn)行P型雜質(zhì)注入,嚴(yán)格控制注入能量與注入時(shí)間,形成P條13;從而N條和P條構(gòu)成豎直方向的超結(jié)結(jié)構(gòu);

步驟9:進(jìn)行第一P型重?fù)诫s區(qū)12、第一N型重?fù)诫s區(qū)41以及第二N型重?fù)诫s區(qū)42的注入,形成歐姆接觸,引出電極;

步驟10:第一層接觸孔刻蝕,淀積鋁金屬,形成源極接觸電極7與漏極接觸電極8。

具體的,漂移區(qū)線性變摻雜為兩段式線性變摻雜,所述兩段式線性變摻雜即實(shí)現(xiàn)兩段不同濃度梯度的摻雜,通過(guò)設(shè)計(jì)漂移區(qū)掩膜版的不同開(kāi)口寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

具體的,通過(guò)注入能量與注入時(shí)間的嚴(yán)格控制,使N條45、P條13與埋氧層2上表面相接觸或不接觸、或者N條45、P條13位于絕緣體上硅層4體內(nèi)。

具體的,通過(guò)設(shè)計(jì)掩膜版的不同開(kāi)口數(shù)量實(shí)現(xiàn)P條與N條的多次重復(fù)。

具體的,設(shè)計(jì)P條13與N條45掩膜版的不同寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)P條與N條寬度的不同。考慮到氧化層吸硼排磷導(dǎo)致的雜質(zhì)重構(gòu)現(xiàn)象,可通過(guò)設(shè)計(jì)P條13與N條45掩膜版的不同寬度實(shí)現(xiàn)依然能夠電荷平衡的低阻導(dǎo)通結(jié)構(gòu),從而在不影響器件耐壓的情況下,降低比導(dǎo)通電阻。

具體的,步驟8中N條與P條的形成順序互換,且步驟8必須在高溫過(guò)程之后進(jìn)行,以保證N條與P條形貌的完整性,具體步驟順序根據(jù)不同的工藝進(jìn)行調(diào)整。

具體的,所述步驟1中的襯底1為N型硅或P型硅;絕緣體上硅層4為N型硅或P型硅。

具體的,所述步驟3中進(jìn)行局部氧化形成薄硅層區(qū)的具體方法為:光刻得到薄硅層區(qū)窗口后,利用局部氧化對(duì)該窗口進(jìn)行填充擴(kuò)散得到薄硅層區(qū),即厚介質(zhì)層,再利用平坦化工藝去除漂移區(qū)上多余的氧化部分。

具體的,所述步驟10后包括步驟11:進(jìn)行第二層接觸孔刻蝕得到接觸孔9、接觸孔91,淀積鋁金屬,分別形成源極場(chǎng)板71、漏極場(chǎng)板81,從而調(diào)節(jié)器件的表面電場(chǎng),進(jìn)一步改善器件的耐壓。

上述制造方法制備的SOI橫向高壓器件,其元胞結(jié)構(gòu)包括襯底1、襯底1上表面的埋氧層2、埋氧層2上表面的絕緣體上硅層4、絕緣體上硅層4左側(cè)的Pwell區(qū)11、絕緣體上硅層4內(nèi)部的厚介質(zhì)層3、沿縱向方向貫穿并嵌入在厚介質(zhì)層3右端的第二N型重?fù)诫s區(qū)42、縱向上位于厚介質(zhì)層3和埋氧層2之間的超薄頂層硅44、Pwell區(qū)11和厚介質(zhì)層3之間的N條45和P條13、位于Pwell區(qū)11內(nèi)部的相互獨(dú)立的第一P型重?fù)诫s區(qū)12和第一N型重?fù)诫s區(qū)41、設(shè)置在第一N型重?fù)诫s區(qū)41和Pwell區(qū)11上表面的柵氧化層5、與Pwell區(qū)11的上表面相接觸的源極接觸電極7、柵氧化層5上方的多晶硅柵電極6、設(shè)置在第二N型重?fù)诫s區(qū)42上表面的漏極接觸電極8,所述埋氧層2的上表面與絕緣體上硅層4和超薄頂層硅44的下表面相連接,所述厚介質(zhì)層3的下表面與超薄頂層硅44的上表面相接觸,所述N條45和P條13構(gòu)成超結(jié)結(jié)構(gòu)并在豎直方向交替排列地嵌入在N型漂移區(qū)中靠近源端區(qū)域的絕緣體上硅層4中,第一P型重?fù)诫s區(qū)12和第一N型重?fù)诫s區(qū)41的上表面與Pwell區(qū)11的上表面相接觸,所述源極接觸電極7的右端部分覆蓋N型重?fù)诫s源極區(qū)41的右端,所述柵氧化層5的左端部分覆蓋第一N型重?fù)诫s區(qū)41的左端,柵氧化層5不與源極接觸電極7相接觸;所述器件的漏端含有Nwell區(qū)43。

優(yōu)選的,N條與P條不與埋氧層2上表面相接觸;

優(yōu)選的,N條與P條位于絕緣體上硅層4體內(nèi);

優(yōu)選的,P條寬于N條;

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且與埋氧層2上表面相接觸;

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且不與埋氧層2上表面相接觸;

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且位于絕緣體上硅層4體內(nèi);

優(yōu)選的,P條與N條調(diào)換順序且P條寬于N條;

優(yōu)選的,絕緣體上硅層4中無(wú)N條與P條;

采用上述制造方法得到的SOI低阻橫向高壓器件,耐壓為950V,比導(dǎo)通電阻為153Ω·cm2,甚至在保持器件耐壓不變時(shí),可實(shí)現(xiàn)更低比導(dǎo)通電阻器件的制造。

圖13為耐壓950V、比導(dǎo)通電阻153Ω·cm2器件漂移區(qū)兩段式摻雜的曲線圖。

上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效,而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下,對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此,凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變,仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。

當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3 
網(wǎng)友詢問(wèn)留言 已有0條留言
  • 還沒(méi)有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
1
尉犁县| 高密市| 延吉市| 教育| 年辖:市辖区| 广昌县| 沁阳市| 陆川县| 奉新县| 望都县| 合肥市| 三河市| 合作市| 哈巴河县| 诸城市| 梁山县| 华坪县| 石景山区| 桂阳县| 介休市| 紫阳县| 临城县| 万全县| 泾阳县| 德令哈市| 昌平区| 绥中县| 永善县| 庆安县| 开平市| 延吉市| 阜南县| 襄垣县| 崇明县| 剑阁县| 隆尧县| 三河市| 衡山县| 固阳县| 台前县| 鹤庆县|