[發明專利]一種BCD半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201810958772.4
• 申請日: 2018-08-22
• 公開（公告）號: CN109065539B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 喬明;賴春蘭;何林蓉;葉力;張波
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H01L27/06
• 分類號: H01L27/06;H01L21/8249;H01L27/02
• 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BCD半導體器件，其特征在于：包括集成于同一芯片上的第一高壓nLIGBT器件(1)、第二高壓nLIGBT器件(2)、第一高壓nLDMOS器件(3)、第二高壓nLDMOS器件(4)、第三高壓nLDMOS器件(5)、第一高壓pLDMOS器件(6)、低壓NMOS器件(7)、低壓PMOS器件(8)、PNP器件(9)和diode器件(10)，所述第一高壓nLIGBT器件(1)、第二高壓nLIGBT器件(2)和第一高壓nLDMOS器件(3)、第二高壓nLDMOS器件(4)、第三高壓nLDMOS器件(5)、第一高壓pLDMOS器件(6)均采用介質隔離，實現高壓器件完全隔離，第一高壓nLIGBT器件(1)、第二高壓nLIGBT器件(2)、第一高壓nLDMOS器件(3)、第二高壓nLDMOS器件(4)、第三高壓nLDMOS器件(5)采用多溝道設計；

所述第一高壓nLIGBT器件(1)，位于包括介質(301)、第二導電類型埋層(205)、介質槽(302)、填充物(402)以及第一導電類型注入區(105)的隔離區域內，其中，介質(301)位于襯底(101)中，介質槽(302)位于第二導電類型外延層(201)中并延伸至襯底(101)、且與介質(301)相接形成完全隔離，第一導電類型注入區(105)位于介質槽(302)左右兩側，填充物(402)位于介質槽(302)中間，第二導電類型埋層(205)位于介質(301)上方，所述高壓nLIGBT器件(1)還包括：位于器件兩側的多溝道發射極，多溝道發射極包括按照左元胞2(0)、第一右元胞1(1)、第一左元胞2(1)、第二右元胞1(2)、第二左元胞2(2)、……第n右元胞1(n)、第n左元胞2(n)…的順序交替排列的多個元胞，所述高壓nLIGBT器件(1)還包括：由第二導電類型外延層(201)構成的漂移區，由第二導電類型緩沖區(203)和與金屬(501)直接相連的第一導電類型接觸區(103)組成的集電極，位于第二導電類型外延層(201)表面的場氧化層(303)、金屬層(501)以及金屬前介質層(305)，其中，發射極的每一個元胞包括第二導電類型阱區(206)、位于第二導電類型阱區(206)中的第一導電類型區域(102)、與金屬(501)直接相連且位于第一導電類型區域(102)中的第一導電類型接觸區(103)、第二導電類型接觸區(202)、位于第一導電類型區域(102)上表面的薄介質層(304)以及柵電極(401)；

所述第二高壓nLIGBT器件(2)與第一高壓nLIGBT器件(1)的差別在于：第二高壓nLIGBT器件(2)的多溝道發射極包括多個按照第一右元胞1(1)、第一左元胞2(1)、第二右元胞1(2)、第二左元胞2(2)、……第n右元胞1(n)、第n左元胞2(n)…的順序交替排列的多個元胞；

所述第一高壓nLDMOS器件(3)，位于包括介質(301)、第二導電類型埋層(205)、介質槽(302)、填充物(402)以及第一導電類型注入區(105)的隔離區域內，其中，介質(301)位于襯底(101)中，介質槽(302)位于第二導電類型外延層(201)中并延伸至襯底(101)且與介質(301)相接形成完全隔離，第一導電類型注入區(105)位于介質槽(302)左右兩側，填充物(402)位于介質槽(302)中間，第二導電類型埋層(205)位于介質(301)上方，第一高壓nLDMOS器件(3)還包括：位于器件兩側的多溝道源極，多溝道源極包括按照左元胞2(0)、第一右元胞1(1)、第一左元胞2(1)、第二右元胞1(2)、第二左元胞2(2)、……第n右元胞1(n)、第n左元胞2(n)…的順序交替排列的多個元胞，所述第一高壓nLDMOS器件(3)還包括：第二導電類型外延層(201)構成的漂移區、由第二導電類型緩沖區(203)和與金屬層(501)直接相連的第二導電類型接觸區(202)組成的漏電極、位于第二導電類型外延層(201)表面的場氧化層(303)、金屬層(501)以及金屬前介質層(305)，其中，源極的每一個元胞包括第二導電類型阱區(206)、位于第二導電類型阱區(206)中的第一導電類型區域(102)、與金屬層(501)直接相連且位于第一導電類型區域(102)中的第一導電類型接觸區(103)、第二導電類型接觸區(202)、位于第一導電類型區域(102)上表面的薄介質層(304)以及柵電極(401)；

所述第二高壓nLDMOS器件(4)和第一高壓nLDMOS器件(3)的差別在于：薄層介質層(304)與第二導電類型阱區(206)上表面之間設有第二導電類型注入區(207)；

所述第三高壓nLDMOS器件(5)和第一高壓nLDMOS器件(3)的差別在于：第二導電類型外延層(201)表面無場氧化層(303)；

所述第一高壓pLDMOS器件(6)，位于包括介質(301)、第二導電類型埋層(205)、介質槽(302)、填充物(402)以及第一導電類型注入區(105)組成的隔離區域內，其中，介質(301)位于襯底(101)中，介質槽(302)位于第二導電類型外延層(201)中并延伸至襯底(101)且與介質(301)相接形成完全隔離，第一導電類型注入區(105)位于介質槽(302)左右兩側，填充物(402)位于介質槽(302)中間，第二導電類型埋層(205)位于介質(301)上方，所述高壓pLDMOS器件(6)還包括：由位于器件兩側的左元胞2(0)構成的源極、由位于第二導電類型外延層(201)中的第一導電類型區域(102)構成的漂移區、由位于第一導電類型區域(102)中的一個第一導電類型接觸區(103)構成的漏極、位于第二導電類型外延層(201)上方場氧化層(303)、金屬層(501)以及金屬前介質層(305)，構成源極的左元胞2(0)包括第二導電類型阱區(206)、位于第二導電類型阱區(206)中且與金屬層(501)直接相連的另一第一導電類型接觸區(103)以及第二導電類型接觸區(202)、位于第二導電類型阱區(206)區域上表面的薄介質層(304)以及柵電極(401)；

所述低壓NMOS器件(7)設置在第一導電類型區域(102)中，第一導電類型區域(102)位于第二導電類型外延層(201)中，第二導電類型接觸區(202)和一個第一導電類型接觸區(103)作為源極，位于第一導電類型區域(102)的一側且分別與金屬層(501)相連；另一第一導電類型接觸區(103)作為漏極，位于第一導電類型區域(102)的另一側且與金屬層(501)相連，柵電極(401)處于薄介質層(304)上、金屬前介質層(305)下；柵電極(401)和金屬層(501)通過金屬前介質層(305)相互隔離；

所述低壓PMOS器件(8)設置在第二導電類型阱區(206)中，第二導電類型阱區(206)位于第二導電類型外延層(201)中，第二導電類型接觸區(202)和一個第一導電類型接觸區(103)作為源極位于第一導電類型區域(102)的一側且與金屬層(501)相連；另一第一導電類型接觸區(103)作為漏極，位于第一導電類型區域(102)的另一側且與金屬層(501)相連，柵電極(401)處于薄介質層(304)上、金屬前介質層(305)下；金屬層(501)和柵電極(401)通過金屬前介質層(305)相互隔離；

所述PNP器件(9)設置在第一導電類型區域(102)中金屬前介質層(305)之下，第一導電類型接觸區(103)集電極置于第一導電類型區域(102)中，第一導電類型接觸區(103)發射極與第二導電類型接觸區(202)基極位于第二導電類型緩沖區(203)基區中，第二導電類型緩沖區(203)位于第一導電類型區域(102)中，其中第一導電類型接觸區(103)集電極、第一導電類型接觸區(103)發射極、第二導電類型接觸區(202)基極均與金屬層(501)相接；

所述diode器件(10)設置在第一導電類型區域(102)中金屬前介質層(305)之下，第一導電類型接觸區(103)陽極置于第一導電類型區域(102)中，第二導電類型接觸區(202)陰極位于第一導電類型區域(102)中，其中第一導電類型接觸區(103)陽極、第二導電類型接觸區(202)陰極與金屬層(501)相接。