[發(fā)明專利]帶有多晶硅場(chǎng)板的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810019985.7
• 申請(qǐng)日: 2008-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN101271898A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱袁正;張魯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州硅能半導(dǎo)體科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L27/088
• 分類號(hào): H01L27/088;H01L21/8234
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 馬明渡

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管及其制造方法。特別涉及帶有多晶硅場(chǎng)板的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管及其制造方法。這種功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管可以是N或P溝槽型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，也可以是N或P平面型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，它能承受的電壓在中低壓范圍(20V＜電壓＜300V)。

背景技術(shù)

功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管使用已有多年歷史，其設(shè)計(jì)和制造方法一直在持續(xù)的改進(jìn)。從性能上，主要是朝著低導(dǎo)通電阻(Rdson)，高耐壓，高頻率的方向發(fā)展。

終端保護(hù)結(jié)構(gòu)是MOS場(chǎng)效應(yīng)管設(shè)計(jì)的一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，工作時(shí)需承受較高的反向電壓，位于器件中間有源區(qū)的各并聯(lián)單胞陣列間的表面電位大致相同，而位于有源區(qū)邊緣(即終端)的單胞與襯底表面的電位卻相差很大，往往引起外圈單胞的表面電場(chǎng)過于集中從而造成器件的邊緣擊穿。因此，需要在單胞陣列的外圈增加終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，減小終端電場(chǎng)密度，起到提高M(jìn)OS場(chǎng)效應(yīng)管耐壓的作用。

對(duì)于大于20V的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，其終端保護(hù)結(jié)構(gòu)從內(nèi)向外由場(chǎng)限環(huán)、場(chǎng)板和截止環(huán)組成。而制造場(chǎng)限環(huán)和有源區(qū)需要進(jìn)行兩次光刻。目前的技術(shù)水平，制造一種功率溝槽型MOS場(chǎng)效應(yīng)管，總共需要使用七塊光刻版，并按以下工藝流程來完成：

第一步，在半導(dǎo)體硅片上生長場(chǎng)氧化層；

第二步，通過光刻，界定出有源區(qū)，對(duì)場(chǎng)氧化層進(jìn)行刻蝕(光刻版1)；

第三步，通過光刻，界定出場(chǎng)限環(huán)注入?yún)^(qū)域，進(jìn)行P型摻雜形成場(chǎng)限環(huán)P⁺區(qū)(光刻版2)；

第四步，于半導(dǎo)體硅片表面生長硬掩膜氧化層，通過光刻，界定出溝槽腐蝕區(qū)域，并進(jìn)行硬掩膜氧化層腐蝕(光刻板3)

第五步，基于硬掩膜氧化層進(jìn)行深溝槽硅刻蝕；

第六步，生長柵氧化層，于柵氧化層表面淀積導(dǎo)電多晶硅；

第七步，通過光刻，界定出多晶硅刻蝕區(qū)域，進(jìn)行多晶硅刻蝕(光刻版4)；

第八步，于整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成單胞陣列的P^-阱；

第九步，通過光刻，界定出源極區(qū)域，進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注入，并進(jìn)行推阱形成N⁺區(qū)(光刻版5)；

第十步，于整個(gè)半導(dǎo)體硅片表面淀積介質(zhì)層；

第十一步，通過光刻，界定出接觸孔區(qū)域，并進(jìn)行氧化層刻蝕(光刻版6)；

第十二步，淀積金屬層，通過光刻，定義出刻蝕區(qū)域，進(jìn)行金屬刻蝕(光刻版7)。

但是隨著市場(chǎng)競(jìng)爭的激烈，對(duì)成本控制的要求也越來越高，如何在不降低器件性能(如特征導(dǎo)通電阻(Specific?Rdson)、耐壓、器件電容等)的情況下，降低制造成本成為目前重要的研究方向。

控制制造成本，有兩個(gè)主要方向，一是減小芯片面積，在同樣大小的硅片上得到更多的芯片。另一方向是減少光刻次數(shù)，生產(chǎn)成本與光刻次數(shù)成正比，所以使用盡量少的光刻次數(shù)，能大幅度減少生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種帶有多晶硅場(chǎng)板的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管及其制造方法，其目的是要在保證不影響器件性能(如特征導(dǎo)通電阻(Specific?Rdson)、耐壓等)的前提下，通過對(duì)終端保護(hù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)來減少光刻次數(shù)，從而降低器件的制造成本。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明MOS場(chǎng)效應(yīng)管采用的第一種技術(shù)方案是：一種帶有多晶硅場(chǎng)板的功率MOS場(chǎng)效應(yīng)管，在俯視平面上，該器件中間為并聯(lián)的單胞陣列，單胞陣列的外圍設(shè)有終端保護(hù)結(jié)構(gòu)，其創(chuàng)新在于：

在俯視平面上，所述終端保護(hù)結(jié)構(gòu)由一個(gè)場(chǎng)限環(huán)、一個(gè)場(chǎng)板和一個(gè)截止環(huán)組成，從單胞陣列的邊緣單胞外圍開始，終端保護(hù)結(jié)構(gòu)由內(nèi)向外按場(chǎng)限環(huán)、場(chǎng)板、截止環(huán)次序設(shè)置，而且邊緣單胞外圍直接連接場(chǎng)限環(huán)。

在截面上，場(chǎng)限環(huán)位于半導(dǎo)體硅片的第一導(dǎo)電類型外延層上部區(qū)域內(nèi)，它由第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)構(gòu)成，其中，第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的上部。

在截面上，場(chǎng)板由柵氧化硅層和導(dǎo)電多晶硅疊加構(gòu)成，柵氧化硅層位于半導(dǎo)體硅片的第一導(dǎo)電類型外延層表面上，導(dǎo)電多晶硅位于柵氧化硅層上。

在截面上，截止環(huán)位于半導(dǎo)體硅片的第一導(dǎo)電類型外延層上部區(qū)域內(nèi)，它由第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)構(gòu)成，其中，第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)位于第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的上部，金屬層將第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)連接成等電位。