[發(fā)明專利]增加擊穿電壓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及制造方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810070010.7
• 申請(qǐng)日: 2008-07-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101330097A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 譚開(kāi)洲;劉勇;胡永貴;歐宏旗;唐昭煥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十四研究所
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L27/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件和集成電路的制造方法，特別涉及一種增加擊穿電壓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及制造方法，它適用于高壓半導(dǎo)體器件和集成電路的結(jié)構(gòu)及制造。

二、背景技術(shù)

在高壓半導(dǎo)體器件和集成電路的結(jié)構(gòu)及制造中，保證器件能夠有足夠的電壓承受能力是器件能夠正常工作的前提條件。現(xiàn)代半導(dǎo)體器件和集成電路的制造一般采用從表面不同區(qū)域摻入雜質(zhì)的方法來(lái)形成器件，對(duì)半導(dǎo)體材料內(nèi)部進(jìn)行任意區(qū)域，任意濃度的摻雜還很難做到。現(xiàn)代的半導(dǎo)體器件和集成電路的這種制造方法可統(tǒng)稱為平面工藝。一般半導(dǎo)體器件平面工藝摻雜過(guò)程使得在半導(dǎo)體材料表面下形成有一定曲率的雜質(zhì)擴(kuò)散結(jié)，這種結(jié)承受電壓的能力往往比沒(méi)有曲率的理想平行平面結(jié)所能承受的電壓低很多，這將影響半導(dǎo)體器件最終的工作電壓。因此出現(xiàn)了許多提高平面工藝產(chǎn)生的曲率結(jié)擊穿電壓的方法，一般統(tǒng)稱為結(jié)終端技術(shù)。已有的結(jié)終端結(jié)構(gòu)和技術(shù)與平面工藝比較兼容有導(dǎo)電金屬或者多晶的各種場(chǎng)板結(jié)構(gòu)、多個(gè)保護(hù)環(huán)結(jié)構(gòu)(場(chǎng)限環(huán)結(jié)構(gòu))、半絕緣多晶電阻場(chǎng)板結(jié)構(gòu)、橫向變摻雜結(jié)構(gòu)等；還有一些與平面工藝兼容性不是很好的如正、負(fù)斜面、雙斜面技術(shù)和衍生的正、負(fù)腐蝕成形技術(shù)。請(qǐng)參見(jiàn)經(jīng)典專著《功率MOSFET與高壓集成電路》，見(jiàn)陳星弼，東南大學(xué)出版社，1990版。這些技術(shù)已經(jīng)為從事高壓半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域技術(shù)人員所熟悉，不再詳說(shuō)。從器件設(shè)計(jì)和制造的方便、有利、經(jīng)濟(jì)等角度，上述結(jié)終端技術(shù)各有特點(diǎn)。

對(duì)于場(chǎng)板，各種導(dǎo)電場(chǎng)板能夠正常工作一般都需要放置場(chǎng)板的介質(zhì)厚度越厚效果越好，這與現(xiàn)代平面工藝的低溫、低臺(tái)階、細(xì)光刻線條的趨勢(shì)存在一定的矛盾，有時(shí)限制了場(chǎng)板的發(fā)揮效果。另外場(chǎng)板在器件設(shè)計(jì)時(shí)，其優(yōu)化計(jì)算是比較復(fù)雜的。場(chǎng)限環(huán)技術(shù)與平面工藝兼容性比場(chǎng)板技術(shù)好一些，一般因?yàn)榍试颍瑘?chǎng)限環(huán)的結(jié)深大一些有利場(chǎng)限環(huán)發(fā)揮更好作用，但是場(chǎng)限環(huán)的結(jié)深和間距之間對(duì)工藝控制是比較敏感的，對(duì)表面雜質(zhì)濃度的變化也比較敏感，并且在器件設(shè)計(jì)時(shí)，其優(yōu)化計(jì)算也是比較復(fù)雜的。橫向變摻雜技術(shù)在工藝上實(shí)現(xiàn)比較麻煩，對(duì)摻入雜質(zhì)量和版圖及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相對(duì)也比較麻煩和復(fù)雜。正、負(fù)斜面、雙斜面技術(shù)存在平面工藝的兼容性不好的問(wèn)題。

前述背景技術(shù)中與平面工藝兼容性較好的提高主結(jié)擊穿電壓結(jié)終端技術(shù)存在一些不易調(diào)和的矛盾，共同的問(wèn)題首先是器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的復(fù)雜性，要獲得理想的擊穿電壓比較難設(shè)計(jì)；其次是耐壓提高的效果對(duì)工藝加工尺寸，如臺(tái)階和介質(zhì)厚度等比較敏感，這增加了設(shè)計(jì)與器件制造工藝之間匹配的難度；最后這些終端技術(shù)基本上都與擴(kuò)散結(jié)深有或多或少的關(guān)系，一般情況是深結(jié)有利耐壓的提高，而深結(jié)一般意味著較高的工藝溫度，與現(xiàn)代平面工藝低溫的發(fā)展趨勢(shì)和高密度集成相矛盾。針對(duì)上述較高擊穿的結(jié)終端技術(shù)的設(shè)計(jì)復(fù)雜、依賴較深的結(jié)深、較厚的介質(zhì)厚度以及與現(xiàn)代深亞微米低溫淺結(jié)工藝趨勢(shì)不兼容的問(wèn)題，提出本發(fā)明。

三、發(fā)明內(nèi)容

為克服上述較高擊穿的結(jié)終端技術(shù)的設(shè)計(jì)復(fù)雜、依賴較深的結(jié)深、較厚的介質(zhì)厚度以及與現(xiàn)代深亞微米低溫淺結(jié)工藝趨勢(shì)不兼容的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種增加擊穿電壓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及制造方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案在于，一種增加擊穿電壓的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及制造方法，包括：

半導(dǎo)體材料1，主擴(kuò)散結(jié)2，耐壓層3，耗盡終止區(qū)4和介質(zhì)層5共5個(gè)部分，主擴(kuò)散結(jié)2、耐壓層3、耗盡終止區(qū)4都處于半導(dǎo)體材料1中，主擴(kuò)散結(jié)2和耐壓層3的導(dǎo)電類型與半導(dǎo)體材料1是相反導(dǎo)電類型，耗盡終止區(qū)4與半導(dǎo)體材料1是相同導(dǎo)電類型。

所述耐壓層3和耗盡終止區(qū)4表面允許存在各種厚度和多層不同性質(zhì)的介質(zhì)層5，但不允許存在導(dǎo)電性材料，如金屬和多晶硅。

所述耐壓層3凈摻入雜質(zhì)面密度在半導(dǎo)體材料1理想平行平面結(jié)雪崩擊穿前最大耗盡層空間電荷面密度與介質(zhì)層5及半導(dǎo)體材料1間電荷面密度帶符號(hào)運(yùn)算之和的0.5倍到2倍范圍內(nèi)。

所述耐壓層3橫向長(zhǎng)度在半導(dǎo)體材料1理想平行平面結(jié)最大雪崩擊穿時(shí)耗盡層厚度的1倍到5倍范圍內(nèi)。

所述耐壓層3和耗盡終止區(qū)4可以相接觸也可以存在間距。

所述主擴(kuò)散結(jié)2和耐壓層3可以相接觸。

所述主擴(kuò)散結(jié)2和耐壓層3還可以存在間距，并且間距小于半導(dǎo)體材料1理想平行平面結(jié)最大雪崩擊穿時(shí)耗盡層厚度的20％。

所述半導(dǎo)體材料1可以是單晶半導(dǎo)體材料，也可以是外延單晶半導(dǎo)體材料，還可以是硅片鍵合的單晶半導(dǎo)體材料。

所述半導(dǎo)體材料1是商業(yè)意義上雜質(zhì)分布均勻的單晶半導(dǎo)體材料，包括商業(yè)意義上雜質(zhì)分布均勻的外延和硅片鍵合的單晶半導(dǎo)體材料。