[發(fā)明專利]P溝道的平面型VDMOS和平面型IGBT

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010149140.0
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN113363324A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王學(xué)良
• 申請（專利權(quán)）人: 上海先進半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/739;H01L29/06
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 薛琦;張冉

本發(fā)明公開了一種P溝道的平面型VDMOS和平面型IGBT，其中，P溝道的平面型VDMOS包括n阱區(qū)，所述n阱區(qū)的溝道內(nèi)埋有至少一個p島，所述p島為p型區(qū)，所述p型區(qū)采用p型半導(dǎo)體元素形成。本發(fā)明提供的P溝道的平面型VDMOS和平面型IGBT，通過在器件的n阱區(qū)的溝道內(nèi)埋設(shè)p島，能夠有效調(diào)整器件的Vth的范圍并且一致性更好。p島的數(shù)量取決于具體的應(yīng)用需求，相對而言，埋入的p島的數(shù)量越多，器件的Vth值越高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種P溝道的平面型VDMOS(verticaldouble-diffused metal oxide semiconductor field effect transistor，垂直雙擴散金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)和平面型IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，絕緣柵雙極型晶體管)。

背景技術(shù)

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中P溝道的平面型VDMOS的元胞結(jié)構(gòu)的切面示意圖，包括Gate(柵極)、Source(源級)、Drain(漏極)。另外，從下至上還依次包括p+區(qū)、p-drift(p-漂移區(qū))、對稱的n+體區(qū)，位于n+體區(qū)中的n-well(n阱)以及p+源區(qū)。

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中P溝道的平面型IGBT的元胞結(jié)構(gòu)的切面示意圖，包括Gate(柵極)、Cathode(陰級)、Anode(陽極)，從下至上還依次包括n+區(qū)、p-drift、對稱的n+體區(qū)，位于n+體區(qū)中的n阱以及p+陽極區(qū)。

Vth(開啟電壓)是VDMOS器件和IGBT器件的一個重要參數(shù)，當(dāng)柵源電壓大于Vth時，柵極下面的n阱表面的空穴濃度會高于電子濃度，使得N型半導(dǎo)體反型為P型而形成反型層，從而進一步形成P溝道。如何調(diào)節(jié)器件的Vth的大小及一致性一直是業(yè)界關(guān)注的問題。

現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)控Vth大小多從n阱的濃度和柵氧厚度著手。從n阱的濃度調(diào)整，其Vth的可調(diào)范圍受限于LATCHUP(抗閂鎖)能力；而從柵氧厚度調(diào)節(jié)的方式其Vth的可調(diào)范圍受限于柵氧工藝技術(shù)。如何有效調(diào)整P溝道的平面型VDMOS和平面型IGBT的Vth的可控范圍以及一致性是急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中調(diào)整P溝道的平面型VDMOS和平面型IGBT的Vth的可控范圍以及一致性有待提高的缺陷，提供一種能夠有效調(diào)整器件的Vth的范圍并且一致性更好的P溝道的平面型VDMOS和平面型IGBT。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題：

本發(fā)明第一方面提供了一種P溝道的平面型VDMOS，包括n阱區(qū)，所述n阱區(qū)的溝道內(nèi)埋有至少一個p島，所述p島為p型區(qū)，所述p型區(qū)采用p型半導(dǎo)體元素形成。

本方案中，通過在n阱區(qū)的溝道內(nèi)埋設(shè)p島，能夠有效調(diào)整器件的Vth的范圍并且一致性更好。可以利用器件的不同層的光刻板在適當(dāng)層制作時形成p島，也就是說，本方案對p島的具體制作步驟不作限定，只要最終生成的p島的位置處于n阱區(qū)的溝道內(nèi)即可。p島的數(shù)量取決于具體的應(yīng)用需求，相對而言，埋入的p島的數(shù)量越多，P溝道的平面型VDMOS的Vth值越高。一致性一方面體現(xiàn)在同一個晶圓上的P溝道的平面型VDMOS的Vth趨于一致，另外一方面體現(xiàn)在加入p島的P溝道的平面型VDMOS的Vth值更加符合預(yù)期值。

較佳地，所述p型半導(dǎo)體元素包括硼、鋁、鎵、銦、鉈中的至少一種。

較佳地，所述n阱區(qū)的溝道內(nèi)埋有多個所述p島，多個所述p島間隔設(shè)置。

本方案中，p島的數(shù)量有多個，多個p島成間隔設(shè)置。通過調(diào)節(jié)p島之間的間距、元素的劑量以及結(jié)深實現(xiàn)對需要的Vth的值的范圍及一致性的調(diào)節(jié)。

較佳地，每個所述p島采用硼、鋁、鎵、銦、鉈中的至少一種形成。

本方案中，多個p島中每個采用的元素可以相同，也可以不相同。