[發(fā)明專利]一種可集成功率半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910845004.2
• 申請日: 2019-09-07
• 公開（公告）號: CN110556388B
• 公開（公告）日: 2022-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬明;何林蓉;李怡;賴春蘭;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/84
• 代理公司: 成都點(diǎn)睛專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51232
• 代理人: 敖歡

本發(fā)明提供一種可集成功率半導(dǎo)體器件及其制造方法，包括集成于同一芯片上的縱向高壓器件、第一高壓pLDMOS器件、高壓nLDMOS器件、第二高壓pLDMOS器件、低壓NMOS器件、低壓PMOS器件、低壓NPN器件和低壓Diode器件，第一高壓pLDMOS器件、高壓nLDMOS器件、第二高壓pLDMOS器件、低壓NMOS器件、低壓PMOS器件、低壓NPN器件和低壓Diode器件均采用介質(zhì)隔離，第一高壓pLDMOS器件、高壓nLDMOS器件采用多溝道設(shè)計(jì)，第二高壓pLDMOS器件采用單溝道設(shè)計(jì)，本發(fā)明提出一種部分埋氧的集成技術(shù)，采用離子注入等方式形成埋氧層，這種技術(shù)可集成橫向高壓器件、縱向高壓器件以及低壓器件，且無漏電流與串?dāng)_問題，相比橫向高壓器件而言，具有更低的導(dǎo)通電阻且占用更小的芯片面積。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體功率器件技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種可集成功率半導(dǎo)體器件及其制造方法。

背景技術(shù)

高壓功率集成電路常利用Bipolar晶體管的高模擬精度、CMOS的高集成度以及DMOS(Double-diffused MOSFET)的高功率或電壓特性，將Bipolar模擬電路、CMOS邏輯電路、CMOS模擬電路和DMOS高壓功率器件單片集成在一起(簡稱BCD工藝)。BCD工藝集成技術(shù)是一種常用的單片集成技術(shù)，可以大幅降低系統(tǒng)功率損耗，提高系統(tǒng)性能，節(jié)省電路的封裝費(fèi)用并具有更好的可靠性。

橫向高壓器件由于漏極、柵極、源極都在芯片表面，易于通過內(nèi)部連接與低壓信號電路集成，被廣泛應(yīng)用于高壓功率集成電路中。在簡單的一維分析下，DMOS器件的比導(dǎo)通電阻(Specific on-resistance,R_on,sp)與器件擊穿電壓(Breakdown Voltage,BV)存在R_on,sp∝BV^2.3～2.6的關(guān)系，使得器件在高壓應(yīng)用時，導(dǎo)通電阻急劇上升，這就限制了橫向高壓DMOS器件在高壓功率集成電路中的應(yīng)用，尤其是在要求低導(dǎo)通損耗和小芯片面積的電路中。為了克服高導(dǎo)通電阻的問題，J.A.APPLES等人提出了RESURF(Reduced SURface Field)降低表面場技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于高壓器件的設(shè)計(jì)中。除此之外，還有人提出了如Double-RESURF、Triple-RESURFLDMOS器件以及雙極型器件IGBT(Insulated-Gate Bipolar Transistor)等概念。基于RESURF耐壓原理，我們已經(jīng)發(fā)明了BCD半導(dǎo)體器件及其制造技術(shù)(專利號：ZL200810148118.3)，在單晶襯底上實(shí)現(xiàn)nLIGBT、nLDMOS、低壓NMOS、低壓PMOS和低壓NPN的單片集成，得到性能優(yōu)良的高壓、高速、低導(dǎo)通損耗的功率器件，由于沒有采用外延工藝，芯片具有較低的制造成本，但芯片中的漏電流過大、串?dāng)_等問題也無法避免。綜合以上因素，筆者提出一種部分埋氧的集成技術(shù)，采用離子注入等方式形成埋氧層，成本相對其他SOI工藝而言更低。這種技術(shù)可集成橫向高壓器件、縱向高壓器件以及低壓器件，且無漏電流與串?dāng)_問題，其中縱向高壓器件可以是VDMOS、IGBT等，相比橫向高壓器件而言，具有更低的導(dǎo)通電阻且占用更小的芯片面積。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于解決問題，提供一種可集成功率半導(dǎo)體器件及其制造方法，該技術(shù)提供一種無串?dāng)_、無漏電、低成本、高功率、低導(dǎo)通損耗的集成方案。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術(shù)方案如下：

1、一種可集成功率半導(dǎo)體器件，包括集成于同一芯片上的縱向高壓器件1、第一高壓pLDMOS器件2、高壓nLDMOS器件3、第二高壓pLDMOS器件4、低壓NMOS器件5、低壓PMOS器件6、低壓NPN器件7和低壓Diode器件8，所述第一高壓pLDMOS器件2、高壓nLDMOS器件3、第二高壓pLDMOS器件4、低壓NMOS器件5、低壓PMOS器件6、低壓NPN器件7和低壓Diode器件8之間均采用介質(zhì)隔離，實(shí)現(xiàn)高壓器件和低壓器件完全隔離，第一高壓pLDMOS器件2、高壓nLDMOS器件3采用多溝道設(shè)計(jì)，第二高壓pLDMOS器件4采用單溝道設(shè)計(jì)；