增強型、耗盡型和電流感應集成vdmos功率器件的製作方法
2023-05-13 09:00:31
增強型、耗盡型和電流感應集成vdmos功率器件的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，包括N型襯底，所述N型襯底上設置有N型外延層，其特徵在於：所述N型外延層上設置有增強型VDMOS、耗盡型VDMOS和電流感應VDMOS，且它們之間設有隔離結構；本發明將三個VDMOS器件集成在一起，應用組合靈活多樣，可用於LED驅動電源、電源適配器、充電器等電路中，不僅有利於系統集成和小型化，而且具有成本低，製成控制簡單的優點；本發明在三個VDMOS器件之間採用隔離結構，能有效防止器件之間穿通。本發明具有兼容性好、可靠性高、製造成本低、易產業化等特點。
【專利說明】增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及VDMOS功率器件【技術領域】，特別是一種增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件。
【背景技術】
[0002]垂直雙擴散金屬氧化物場效應器件VDMOS包括了增強型和耗盡型，它們具有開關特性好、功耗小等優點；此外還有利用該垂直雙擴散金屬氧化物場效應器件設計成電流感應功率MOSFET (SENSFET),電流感應功率MOSFET可以實現比其它方案更高的效率、更快的負載電流瞬間響應和更低的系統成本。因此VDMOS功率器件在LED驅動電源、充電器、電源適配器等產品上得到廣泛使用，但是現有的垂直雙擴散金屬氧化物場效應器件在這些產品中都是獨立封裝，這樣不僅佔用面積大，而且製造工藝複雜，成本高。然而隨著電子器件集成技術的發展，各自獨立封裝已經阻礙了產品小型化，因此，怎樣將增強型、耗盡型和電流感應型VDMOS通過集成技術集成成一個器件，並能保證器件的穩定性、可靠性是市場的需求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是提供一種增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，能有效降低生產成本，更有利系統的集成和小型化。
[0004]本發明採用以下方案實現:一種增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，包括N型襯底，所述N型襯底上設置有N型外延層，其特徵在於:所述N型外延層上設置有增強型VDM0S、耗盡型VDM0S、電流感應VDMOS和兩個隔離結構，其中三類VDMOS器件共用漏極，增強型VDMOS和電流感應VDMOS共用柵極，所述隔離結構分別設置於所述增強型VDM0S、耗盡型VDMOS和電流感應VDMOS的源極之間。
[0005]在本發明一實施例中，所述增強型VDMOS的柵極和電流感應VDMOS的柵極通過金屬共同連接到共用柵極；
在本發明一實施例中，所述隔離結構包括多晶矽場板，多晶矽場板下的N型外延上還設置有浮空P阱，浮空P阱位於P阱之間，所述多晶矽場板位於P阱的上端且向浮空P阱方向延伸，同時和浮空P阱有交疊；所述多晶矽場板被二氧化矽介質層所覆蓋，所述多晶矽場板下設置有柵氧化層和場氧化層。
[0006]在本發明一實施例中，所述的多晶矽場板為兩塊，且為Z字形。
[0007]在本發明一實施例中，所述的增強型VDMOS和電流感應VDMOS結構相同，均包括設置在所述N型外延層中的兩個P阱；所述P阱設置有相互鄰接的η+源區和ρ+歐姆接觸區；所述的P阱上設置有多晶矽柵，所述多晶矽柵下表面設置有柵氧化層，所述多晶矽柵覆蓋有二氧化矽介質層，所述的二氧化矽介質層上覆蓋有金屬層。
[0008]在本發明一實施例中，所述的耗盡型VDMOS包括設置在所述N型外延層中的兩個P阱；所述P阱設置有相互鄰接的η+源區和ρ+歐姆接觸區；所述的P阱上設置有耗盡層；所述耗盡層上設置有多晶矽柵，所述多晶矽柵下表面設置有柵氧化層，所述多晶矽柵覆蓋有二氧化矽介質層，所述的二氧化矽介質層上覆蓋有金屬層。
[0009]在本發明一實施例中，所述的耗盡型VDMOS和電流感應VDMOS版圖能位於增強型VDMOS版圖內部或者外部。
[0010]本發明的有益效果是:本發明將三個VDMOS器件集成在一起，不僅應用靈活多樣，可獨立或者組合使用，更有利於系統集成和小型化，具有成本低，製成控制簡單等優點；此夕卜，本發明在三個VDMOS器件之間採用隔離結構，能有效防止器件之間穿通。本發明具有兼容性好、可靠性高、製造成本低、易產業化等特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本發明實施例結構示意圖。
[0012]圖2是本發明另一實施例版圖分布示意圖。
[0013]其中:1為漏極金屬；2為N型襯底；3為耗盡型VDMOS ；4為隔離結構；5為增強型VDMOS ；6為電流感應VDMOS ；7為η+源區；8為ρ+歐姆接觸區；9為多晶矽柵；10為二氧化矽介質保護層；11為金屬層；12為浮空P講；13為P講；14為N型外延層。15為耗盡層；16為柵氧化層；17場氧化層，18為多晶矽場板，19為耗儘管柵極PAD，20為耗儘管源極PAD，21為增強管和電流感應管共用柵極PAD，22為增強管源極PAD，23為電流管源極PAD。
【具體實施方式】
[0014]以下結合附圖及實施例對本發明做進一步說明。
[0015]如圖1所示，本實施例提供一種增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，包括N型襯底2，所述N型襯底2上設置有N型外延層14，其特徵在於:所述N型外延層14上設置有增強型VDM0S5、耗盡型VDM0S3、電流感應VDM0S6和兩個隔離結構4，其中三類VDMOS器件共用漏極，增強型VDMOS和電流感應VDMOS共用柵極，所述隔離結構4分別設置於所述增強型VDM0S、耗盡型VDMOS和電流感應VDMOS的源極之間。所述增強型VDMOS的柵極和電流感應VDMOS的柵極通過金屬共同連接到共用柵極；
請繼續參見圖1，在本發明一實施例中，所述隔離結構4包括多晶矽場板18，多晶矽場板18下的N型外延上還設置有浮空P阱12，浮空P阱12位於P阱13之間，所述多晶矽場板18位於P阱13的上端且向浮空P阱12方向延伸，同時和浮空P阱12有交疊；所述多晶矽場板18被二氧化矽介質層10所覆蓋，所述多晶矽場板18下表面設置有柵氧化層16和場氧化層17。所述的多晶矽場板18為兩塊，且為Z字形。
[0016]要說明的是，本實施例中，所述的增強型VDM0S5和電流感應VDM0S6結構相同，請繼續參見圖1，該增強型VDMOS和電流感應VDMOS均包括設置在所述N型外延層14中的兩個P阱13 ;所述P阱13設置有相互鄰接的η+源區7和ρ+歐姆接觸區8 ;所述的P阱上設置有多晶矽柵9，所述多晶矽柵9下表面設置有柵氧化層16，所述多晶矽柵9覆蓋有二氧化矽介質層10，所述的二氧化矽介質層上覆蓋有金屬層11。所述的耗盡型VDM0S3包括設置在所述N型外延層14中的兩個P阱13 ;所述P阱13設置有相互鄰接的η+源區7和ρ+歐姆接觸區8 ;所述的P阱上設置有耗盡層15 ;所述耗盡層15上設置有多晶矽柵9，所述多晶矽柵下表面設置有柵氧化層16，所述多晶矽柵9覆蓋有二氧化矽介質層10，所述的二氧化娃介質層10上覆蓋有金屬層11。
[0017]請參見圖2，圖2中，所述的耗盡型VMDOS和電流感應VDMOS版圖位於增強型VDMOS內部，但並不以此為限，也可以位於外部。
[0018]為了讓一般技術人員更好的區別本發明與現有技術。下面對本發明器件的製作工藝做進一步說明。
[0019]該集成增強型、耗盡型和電流感應VDMOS功率器件採用N (100)摻銻襯底，其主要製作工藝包括:
1、場氧化:晶片整片氧化，氧化層厚度為10000-12000人，
2、有源區光刻，腐蝕:將片內要形成增強管、耗儘管和電流感應管的區域以及形成高壓終端的區域打開，將這些區域的氧化層去掉；
3、JFET注入，退火:整片注入，由於場區厚氧化層的存在，構成自對準注入，只有有源區的位置被注入，能量80kev~lOOkev，注入劑量8Ε11-1.2E12cnT2，雜質類型為磷；退火條件1150°C氮氧氣(氧含量2.7%) 120分鐘；
4、P阱well光刻，注入，退火推結深:在增強管、和耗儘管、電流感應管和高壓終端的區域注入區域，注入能量70kev~90kev ;注入劑量2.6E13~3.2E13 ;雜質類型為硼，退火條件1150°C氮氧(氧含量1.2%)氣120分鐘；
5、耗盡層光刻，注入:在形成耗儘管的區域注入，注入能量130kef150kev ;注入劑量
1.6~2.0E12 ;雜質類型為砷；` 6、柵氧化:整片氧化，在增強、耗儘管和電流感應管的區域氧厚度達95(Tl050A ；
7、多晶矽柵(包括多晶矽場板)澱積、摻雜，光刻，刻蝕；柵氧後應立刻進爐管進行多晶澱積，以免表面沾汙，多晶澱積厚度500(T6000 A ；
8、P+光刻，注入，退火:在增強管、耗儘管、電流感應管以及高壓終端的位置注入，注入能量60kev~80kev ;注入劑量1.0E15~1.2E15，雜質類型為硼，退火條件1100。。氮氣30分鐘；增加歐姆接觸的良好性,抑制寄生NPN管開啟；
9、源極N+光刻，注入，退火:在增強管、耗儘管和電流感應管區域內，要形成VDMOS的源極區域做N+，注入能量8(T100kev ;注入劑量4.5E15~5.5E15 ;雜質類型為砷；
10、接觸孔光刻，刻蝕:在增強管、耗儘管、電流感應管以及多晶柵極上，開出鋁接觸用的接觸孔；
11、蒸鋁，腐蝕鋁:整片蒸鋁，鋁厚4μπι，厚鋁可以提高電流能力和可靠性，然後腐蝕掉有VDMOS源區和多晶柵極外的鋁；
12、壓點PAD刻蝕:在增強管、耗儘管和電流感應的柵極和源極上，開出封裝時用來金絲焊接的區域。
[0020]較佳的，上述採用的N (100)摻銻襯底的VDMOS材料片，電阻率小於0.01 Ω.CM，外延厚度為50-52μπι，外延電阻率23Ω.CM。
[0021]以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
【權利要求】
1.一種增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，包括N型襯底，所述N型襯底上設置有N型外延層，其特徵在於:所述N型外延層上設置有增強型VDM0S、耗盡型VDM0S、電流感應VDMOS和隔離結構，其中三類VDMOS器件共用漏極，增強型VDMOS和電流感應VDMOS共用柵極，所述隔離結構分別設置於所述增強型VDM0S、耗盡型VDMOS和電流感應VDMOS的源極之間。
2.根據權利要求1所述的增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，其特徵在於:所述增強型VDMOS的柵極和電流感應VDMOS的柵極通過金屬共同連接到共用柵極。
3.根據權利要求1所述的增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，其特徵在於:所述隔離結構包括多晶矽場板，多晶矽場板下的N型外延上還設置有浮空P阱，浮空P阱位於P阱之間，所述多晶矽場板位於P阱的上端且向浮空P阱方向延伸，同時和浮空P阱有交疊；所述的多晶矽場板被二氧化矽介質所覆蓋，所述多晶矽場板下設置有柵氧化層和場氧化層。
4.根據權利要求3所述的增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，其特徵在於:所述的多晶矽場板為兩塊，且為Z字形。
5.根據權利要求1所述的增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，其特徵在於:所述的增強型VDMOS和電流感應VDMOS結構相同，均包括設置在所述N型外延層中的兩個P阱；所述P阱設置有相互鄰接的η+源區和P+歐姆接觸區；所述的P阱上設置有多晶矽柵，所述多晶矽柵下表面設置有柵氧化層，所述多晶矽柵覆蓋有二氧化矽介質層，所述的二氧化矽介質層上覆蓋有金屬層。
6.根據權利要求1所述的增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，其特徵在於:所述的耗盡型VDMOS包括設置在所述N型外延層中的兩個P阱；所述P阱設置有相互鄰接的η+源區和ρ+歐姆接觸區；所述的P阱上設置有耗盡層；所述耗盡層上設置有多晶矽柵，所述多晶矽柵下表面設置有柵氧化層，所述多晶矽柵覆蓋有二氧化矽介質層，所述的二氧化矽介質層上覆蓋有金屬層。
7.根據權利要求1所述的增強型、耗盡型和電流感應集成VDMOS功率器件，其特徵在於:所述的耗盡型VMDOS和電流感應VDMOS版圖能位於增強型VDMOS版圖內部或者外部。
【文檔編號】H01L29/78GK103872137SQ201410135185
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年4月4日 優先權日:2014年4月4日
【發明者】陳利, 高耿輝, 高偉鈞 申請人:廈門元順微電子技術有限公司, 友順科技股份有限公司, 大連連順電子有限公司