[發(fā)明專利]具有混合導電模式的橫向功率器件及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711026475.8
• 申請日: 2017-10-27
• 公開（公告）號: CN107808899B
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 張金平;崔曉楠;劉競秀;李澤宏;任敏;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L29/739
• 分類號: H01L29/739;H01L29/06;H01L27/12;H01L21/84
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡;葛啟函

1.一種具有混合導電模式的橫向功率器件，包括從下至上依次設置的P型襯底(1)，埋氧化層(2)和N型漂移區(qū)(3)；所述N型漂移區(qū)(3)內(nèi)部一端設有P型基區(qū)(4)，另一端設有N型緩沖區(qū)(8)；所述P型基區(qū)(4)內(nèi)部上方設有N型源區(qū)(5)和P型接觸區(qū)(6)，所述N型緩沖區(qū)(8)內(nèi)部上方設有P型集電極區(qū)(9)；所述P型接觸區(qū)(6)和部分N型源區(qū)(5)上方具有發(fā)射極(10)；所述P型集電極區(qū)(9)部分上表面具有集電極(12)；所述P型基區(qū)(4)上方還設置有柵介質(zhì)層(7)，所述柵介質(zhì)層(7)上方具有柵電極(11)，所述柵介質(zhì)層(7)和柵電極(11)組成的柵極結(jié)構(gòu)的長度大于P型基區(qū)(4)表面的長度，柵極結(jié)構(gòu)兩端分別與N型源區(qū)(5)上表面和N型漂移區(qū)(3)上表面相接觸；其特征在于：所述N型漂移區(qū)(3)表面具有N型條(13)和P型條(14)，所述N型條(13)和P型條(14)在器件漂移區(qū)表面垂直于溝道長度方向相間排列，所述N型條(13)和P型條(14)下方漂移區(qū)中具有P型RESURF層(16)；所述N型條(13)、P型條(14)和P型RESURF層(16)三者與N型緩沖區(qū)(8)之間具有介質(zhì)槽結(jié)構(gòu)(17)；所述N型條(13)在靠近介質(zhì)槽結(jié)構(gòu)(17)一側(cè)上表面具有電極(15)，所述電極(15)與集電極(12)相連；所述N型條(13)和P型條(14)的濃度大于所述N型漂移區(qū)(3)的濃度；所述介質(zhì)槽結(jié)構(gòu)(17)的深度不小于N型條(13)、P型條(14)和P型集電極區(qū)(9)的深度；所述N型條(13)、P型條(14)二者與P型RESURF層(16)之間還具有N型層(18)，所述N型層(18)的濃度大于所述N型漂移區(qū)(3)的濃度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：所述P型RESURF層(16)、N型條(13)和P型條(14)均不與P型基區(qū)(4)相接觸，所述N型條(13)、P型條(14)的濃度不小于P型RESURF層(16)的濃度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：所述P型RESURF層(16)由濃度從左到右依次減小的第一子區(qū)域(161)、第二子區(qū)域(162)和第三子區(qū)域(163)組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：所述N型漂移區(qū)(3)由濃度從左到右依次增加的第一摻雜區(qū)(31)和第二摻雜區(qū)(32)組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：所述N型條(13)的寬度從左到右逐漸增加，P型條(14)的寬度從左到右逐漸減小；或者N型條(13)的濃度從左到右逐漸增加，P型條(14)的濃度從左到右逐漸減小。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：器件的MOS結(jié)構(gòu)是溝槽型結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：器件的MOS結(jié)構(gòu)是平面結(jié)構(gòu)和溝槽型結(jié)構(gòu)共同組成的雙柵復合結(jié)構(gòu)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有混合導電模式的橫向功率器件，其特征在于：介質(zhì)槽結(jié)構(gòu)(17)直接與P型集電極區(qū)(9)相接觸，N型緩沖區(qū)(8)僅在P型集電極區(qū)(9)下方，并且介質(zhì)槽結(jié)構(gòu)(17)的深度大于P型RESURF層(16)和N型緩沖區(qū)(8)的深度。

9.權(quán)利要求1至8任意一項所述具有混合導電模式的橫向功率器件的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

第一步：選取絕緣體上硅材料，其中襯底厚度300～500微米，摻雜濃度為10¹⁴～10¹⁵個/cm³，位于襯底上的埋氧化層的厚度為0.5～3微米，SOI層厚度為5～20微米；

第二步：光刻，在硅片表面右側(cè)區(qū)域通過離子注入N型雜質(zhì)并退火制作N型緩沖區(qū)，形成的N型緩沖區(qū)的厚度為2～4微米；

第三步：硅片表面熱氧化并淀積柵電極材料，光刻，刻蝕部分柵電極材料和柵氧化層形成柵電極；

第四步：光刻，在硅片表面漂移區(qū)左側(cè)通過離子注入P型雜質(zhì)并退火制作P型基區(qū)，形成的P型基區(qū)的厚度為2～3微米；

第五步：光刻，在硅片表面漂移區(qū)中間通過高能離子注入P型雜質(zhì)形成P型RESURF層；

第六步：光刻，在硅片表面漂移區(qū)中間通過離子注入N型雜質(zhì)并退火制作N條區(qū)，形成的N條區(qū)的寬度為0.5～1微米；

第七步：光刻，在硅片表面漂移區(qū)中間通過離子注入P型雜質(zhì)并退火制作P條區(qū)，形成的P條區(qū)的寬度為0.5～1微米；

第八步：光刻，刻蝕并填充介質(zhì)形成介質(zhì)槽，形成的介質(zhì)槽的深度不小于P型集電區(qū)的深度；

第九步：光刻，分別在硅片表面左側(cè)區(qū)域通過離子注入N型雜質(zhì)和P型雜質(zhì)并退火制作N型源區(qū)和P型接觸區(qū)，形成的N型源區(qū)和P型接觸區(qū)的厚度為0.2～0.3微米；

第十步：光刻，在硅片表面右側(cè)區(qū)域通過離子注入P型雜質(zhì)并退火制作P型集電區(qū)，形成的P型集電區(qū)的厚度為0.3～0.5微米；

第十一步：淀積并光刻、刻蝕介質(zhì)層形成介質(zhì)層；

第十二步：淀積并光刻、刻蝕金屬在器件表面形成金屬發(fā)射極、金屬集電極；即制備得到具有混合導電模式的橫向功率器件。