[發明專利]一種單向導電耐壓器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201210101666.7
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN103367362A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王飛
• 申請（專利權）人: 上海華虹NEC電子有限公司
• 主分類號: H01L27/088
• 分類號: H01L27/088;H01L21/8234
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 丁紀鐵

技術領域

本發明涉及集成電路制造領域，特別是涉及一種單向導電耐壓器件。本發明還涉及一種單向導電耐壓器件的制造方法。

背景技術

傳統的PN結二級管是在一塊單晶半導體中，一部分摻有受主雜質是P型半導體，另一部分摻有施主雜質是N型半導體，P型半導體和N型半導體的交界面附近的過渡區稱為PN結，在其界面處兩側形成空間電荷層，并建有自建電場。當不存在外加電壓時，由于PN結兩邊載流子濃度差引起的擴散電流和自建電場引起的漂移電流相等而處于電平衡狀態；當外界有正向電壓偏置時，外界電場和自建電場的互相抑消作用使載流子的擴散電流增加引起了正向電流。

目前，高壓二極管器件主要由PN結型二極管和肖特基二極管構成。肖特基二極管的耐高壓能力有限，采用PN結型二極管作為高壓器件應用廣泛。PN結型二極管的缺點是反偏電壓越大，所需要的耐擊穿耗盡層寬度越寬，同時導致正向開啟時的電阻隨之增大，隨著器件抗擊穿電壓的提高器件能得到的正向導通電流越來越小。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種單向導電耐壓器件與傳統高壓二極管相比在提供相同抗擊穿電壓的同時能提供更大的正向導通電流。本發明還提供了一種單向導電耐壓器件的制造方法。

為解決上述技術問題，本發明的單向導電耐壓器件，包括：

P型硅上部左側形成有一N阱，N阱的上部形成有一N+注入層；P型硅上部右側形成有二個以上串聯的MOS結構；

所述MOS結構包括P型硅、N+注入層、柵氧化層和柵極；柵氧化層形成于P型硅上方；N+注入層形成于P型硅上部，柵氧化層兩邊旁側下方；柵極形成于柵氧化層的上方；

其中，最左側(即與N阱相鄰)的MOS結構的柵氧化層與N阱相鄰，每個MOS結構的柵極通過金屬導線與其相鄰的N+注入層相連。

其中，P型硅為P型硅襯底或P型硅外延。

本發明單向導電耐壓器件的制造方法，包括：

(1)在P型硅上注入N型離子形成N阱；

(2)在P型硅上生長柵二氧化硅層；

(3)在柵氧化層上利用多晶硅生長柵極；

(4)進行柵極刻蝕，打開注入窗口；

(5)進行N+離子注入形成N+注入層；

(6)將柵極和N+注入層連接。

其中，實施步驟(3)時，能采用金屬鋁形成柵極。

本發明的單向導電耐壓器件能通過控制串聯MOS管的數目，使每一個MOS結構柵極和漏極(N+注入層)的電壓小于柵氧化層的擊穿電壓，達到反向耐高壓的功能，與傳統高壓二極管相比在提供相同抗擊穿電壓的同時能提供更大的正向導通電流。

附圖說明

下面結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明：

圖1是一種傳統PN結二極管構造示意圖。

圖2是本發明單向導電耐壓器件示意圖一。

圖3是圖2中MOS結構的局部放大圖。

圖4是本發明單向導電耐壓器件示意圖二，其顯示本發明器件加反向偏壓的情況。

圖5是本發明單向導電耐壓器件示意圖三，其顯示本發明器件加正向偏壓的情況，圖中箭頭指向為正向加偏壓時的電流方向。

附圖標記說明

1是P型硅

2是柵氧化層

3是N阱

4是N+注入層

5是柵極。

具體實施方式

如圖2、圖3所示，本發明一實施例，包括：P型硅1上部左側形成有一N阱3，N阱3的上部形成有一N+注入層4；P型硅1上部右側形成有二個串聯的MOS結構；

所述MOS結構包括P型硅1、N+注入層4、柵氧化層2和柵極5；柵氧化層2形成于P型硅1上方；N+注入層4形成于P型硅1上部，柵氧化層2兩邊旁側下方；柵極5形成于柵氧化層2的上方；

其中，最左側的MOS結構的柵氧化層2與N阱3相鄰，每個MOS結構的柵極5通過金屬導線與其相鄰的N+注入層4相連；P型硅采用P型硅襯底或P型硅外延。

如圖4所示，于本實施例的器件加反向加偏壓時，由于柵極5和相鄰的N+注入層(源區)同電位，每個MOS結構都處于關閉狀態形成分壓，使交集在柵極和柵氧間的電壓不會超過柵氧化層的擊穿電壓。

如圖5所示，于本實施例的器件加正向加偏壓時，由于正向的漏極(N+注入層)和柵極通過金屬線連在一起，所以MOS管開啟；同時，下一個MOS結構的漏極和柵極也被同時提高電位達到開啟，由溝道進行導電，形成正向電流導通。

本發明單向導電耐壓器件的制造方法的一實施例，包括：