一種高低壓集成的工藝器件及其製備方法

2023-05-16 19:29:16

專利名稱：一種高低壓集成的工藝器件及其製備方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件的技術領域，具體涉及一種高低壓集成的工藝器件結構及其製備方法，適用於電源管理，汽車電子等領域的智能功率集成電路設計。
背景技術：
功率集成電路將高壓功率器件與信號處理系統及外圍結構電路，保護電路，檢測電路等集成在同一晶片上，減少了系統中的元件數，互聯數和焊點數，不僅可以提高系統的可靠性，穩定性，而且減了系統的功耗，體積重量和成本。功率集成電路最早出現在70年代後期，但直至90年代後才進入實用階段，主要需要解決兩個技術上的難題第一個，需要有輸入阻抗高，低驅動功耗的金屬氧化物半導體場效應電晶體(MOS)型功率器件；第二，需要解決高低壓器件集成在結構設計和工藝上的問題，既需保證低壓和高壓器件都能正常工作又不相互影響，要有較高的可靠性，同時須能兼容現有的低壓互補型金屬氧化物半導體場效應電晶體(CM0Q工藝，易產業化。本發明提出了一種高低壓集成的工藝器件及其製備方法，具有設計簡單、可靠性高、能避免CMOS器件存在Latch-Up (閂鎖效應)的風險等優點，適用於電源管理，汽車電子等領域裡面的智能功率集成電路設計。。

發明內容
為克服現有技術的不同，本發明的目的在於提供一種高低壓集成的工藝器件及其製備方法。適用於電源管理，汽車電子等領域裡面的智能功率集成電路設計。本發明所述高低壓集成的工藝器件結構採用如下技術方案一種高低壓集成的工藝器件，包括N型重摻雜襯底，所述N型襯底上設有N型外延層，所述N型外延層上設有低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、低壓耗盡型 N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體，其特徵在於，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體均位於第一 P型摻雜阱，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體之間採用自隔離結構。優選的，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體包括所述第一 P型摻雜阱，所述第一 P型摻雜阱上設有第一 P型重摻雜體接觸阱、第一源端N型重摻雜阱和第一漏端N型重摻雜阱，所述第一 P型重摻雜體接觸阱和所述第一源端N型重摻雜阱之間設有第一場氧化層，所述第一源端N型重摻雜阱和所述第一漏端N型重摻雜阱之間的溝道區上方設有第一柵氧化層，所述第一柵氧化層上方設有第一多晶矽柵極。所述第一 P型重摻雜體接觸阱、所述第一源端N型重摻雜阱及所述第一漏端N型重摻雜阱上分別連接有金屬引線，所述第一 P型重摻雜體接觸阱、所述第一源端N型重摻雜阱、所述第一漏端N型重摻雜阱、所述第一場氧化層、所述第一柵氧化層、所述第一多晶矽柵極以及金屬引線以外的區域設有介質氧化層。優選的，所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體包括所述第一 P型摻雜阱，在所述第一 P型摻雜阱上設有所述第一 P型重摻雜體接觸阱、第二源端N型重摻雜阱和第二漏端N型重摻雜阱，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第一漏端N型重摻雜阱和所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第二源端N型重摻雜阱之間設有所述第一場氧化層，所述第二源端N型重摻雜阱和所述第二漏端N型重摻雜阱之間的溝道區設有第一耗盡注入層，所述第二源端N型重摻雜阱和所述第二漏端N型重摻雜阱之間的溝道區上方設有第二柵氧化層，所述第二柵氧化層上方設有第二多晶矽柵極，所述第一 P型重摻雜體接觸阱、所述第二源端N型重摻雜阱及所述第二漏端 N型重摻雜阱上分別連接有金屬引線，所述第一 P型重摻雜體接觸阱、所述第二源端N型重摻雜阱、所述第二漏端N型重摻雜阱、所述第一場氧化層、所述第二柵氧化層、所述第二多晶矽柵極以及金屬引線以外的區域設有介質氧化層。優選的，所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體包括所述N型重摻雜襯底，所述N型重摻雜襯底上設有N型外延層，所述N型外延層上設有第二 P型摻雜阱， 所述第二 P型摻雜阱上設有第二 P型重摻雜體接觸阱和第三源端N型重摻雜阱，所述第二 P 型摻雜阱包括所述第三源端N型重摻雜阱的溝道區上方設有第三柵氧化層，所述第二 P型摻雜阱和所述第二 P型重摻雜體接觸阱之間的區域設有第二場氧化層，所述第三柵氧化層和所述第二場氧化層上方設有第三多晶矽柵極，所述第二 P型重摻雜體接觸阱、所述第三源端N型重摻雜阱上連接有金屬引線，所述第二 P型重摻雜體接觸阱、所述第三源端N型重摻雜阱、所述第二場氧化層、所述第三柵氧化層、所述第三多晶矽柵極以及金屬引線以外的區域設有所述介質氧化層，所述N型重摻雜襯底底部設有金屬引線作為漏端電極。優選的，所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體包括第一 P型摻雜阱，所述第一 P型摻雜阱上設有第一 N型摻雜阱、第四源端N型重摻雜區和第三P型重摻雜體接觸阱，所述第一 N型摻雜阱上設有第三漏端N型重摻雜阱，所述第一 N 型摻雜阱和所述源端N型重摻雜區之間的溝道區上方設有第四柵氧化層，所述第三P型重摻雜體接觸阱和所述第四源端N型重摻雜阱、所述第三漏端N型重摻雜阱及溝道區以外的區域均設有場氧化層，柵氧化層上方及所述第一 N型摻雜阱和所述第三漏端N型重摻雜阱之間的所述第三場氧化層近源一端上方設有第四多晶矽柵極，所述第三P型重摻雜體接觸阱、所述第四源端N型重摻雜阱及所述第三漏端N型重摻雜阱上分別連接有金屬引線，所述第三P型重摻雜體接觸阱、所述第四源端N型重摻雜阱、所述第三漏端N型重摻雜阱、所述第三場氧化層、所述第四柵氧化層、所述第四多晶矽柵極以及所述金屬引線以外的區域設有介質氧化層。優選的，所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體包括第一 P型摻雜阱，所述第一 P型摻雜阱上設有第二 N型摻雜阱、第五源端N型重摻雜區和第三P型重摻雜體接觸阱，所述第二 N型摻雜阱上設有第四漏端N型重摻雜區，所述第二 N 型摻雜阱和所述第五源端N型重摻雜區之間的溝道區設有第二耗盡注入層，所述第二 N型摻雜阱和所述第五源端N型重摻雜區之間的溝道區上方設有第五柵氧化層，所述第三P型重摻雜體接觸阱和所述第五源端N型重摻雜阱、所述第四漏端N型重摻雜阱及溝道區以外的區域均設有場氧化層，第五柵氧化層上方及所述第二 N型摻雜阱和所述第四漏端N型重摻雜阱之間的所述第三場氧化層近源一端上方設有第五多晶矽柵極，所述第三P型重摻雜體接觸阱、所述第五源端N型重摻雜阱及所述第四漏端N型重摻雜阱上分別連接有金屬引線，所述第三P型重摻雜體接觸阱、所述第五源端N型重摻雜阱、所述第四漏端N型重摻雜阱、所述第三場氧化層、所述第五柵氧化層、所述第五多晶矽柵極以及所述金屬引線以外的區域設有介質氧化層。優選的，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述低壓耗盡型N 型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體之間是通過所述N型外延層與所述第一 P 型摻雜阱形成的PN結反向作用來實現自隔離。優選的，所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的溝道區第三柵氧化層採用與所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應晶體相同的柵氧工藝；所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的兩個所述第二 P型摻雜阱之間採用第二場氧化層。本發明的一種高低壓集成的工藝器件的製備步驟如下首先，取所述重摻雜的N型襯底，所述N型襯底上生長所述N型外延層，接著在所述N型外延層上進行P型雜質的光刻注入，經高溫退火形成所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體所需的所述第一 P型摻雜阱；接著在所述第一 P型摻雜阱上進行N型雜質的光刻注入，用以製作所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的第一 N型摻雜阱、第二 N型摻雜阱，所述N型外延層上進行P型雜質的光刻注入，用以製作所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的第二 P型摻雜阱，然後進行高溫退火工藝；接著進行有源區光刻，採用溼氧化工藝生長所述第一場氧化層、所述第二場氧化層、所述第三場氧化層，接著進行N型雜質的光刻注入，形成所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第一耗盡注入層和第二耗盡注入層，清洗後再採用幹氧化工藝生長所述第一柵氧化層、所述第二柵氧化層、所述第三柵氧化層、所述第四柵氧化層和所述第五柵氧化層， 然後進行多晶矽的澱積和刻蝕，以形成所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第一多晶矽柵極、所述第二多晶矽柵極、所述第三多晶矽柵極、所述第四多晶矽柵極和所述第五多晶矽柵極；然後，進行高濃度N型雜質的光刻注入，用以製作所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第一源端N型重摻雜阱和所述第一漏端N型重摻雜阱、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第二源端N型重摻雜阱和所述第二漏端N型重摻雜阱、所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第三源端 N型重摻雜阱以及所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第四源端N型重摻雜阱和第三所述漏端N型重摻雜阱、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第五源端N型重摻雜阱和所述第四漏端N型重摻雜阱；接著進行高濃度P型雜質的光刻注入，用以製作所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第一 P型重摻雜體接觸阱、所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第二 P型重摻雜體接觸阱以及所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的所述第三P型重摻雜體接觸阱；然後進行退火工藝，接著澱積介質氧化層，刻蝕接觸孔，蒸鋁，反刻鋁，形成電極後進行鈍化處理；最後，對圓片背面減薄，進行背面金屬化處理後，作為所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的漏端電極。與現有技術相比，本發明具有如下優點(1)本發明結構及製備方法，基於外延材料集成縱向功率器件，與通常的橫向功率器件集成相比，集成度高，節約版圖成本，同時更容易實現不同耐壓和導通電阻的功率器件設計。( 本發明將低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、 耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體結構集成在一起，可以兼容低壓CMOS工藝方法製作，並且先製備高壓部分所特有結構，然後再製備低壓部分以及低壓與高壓部分共有的結構，最後加入背面工藝。 鑑於低壓器件部分製備在後，高壓器件部分的製備在先，故不會對低壓金屬氧化物半導體場效應電晶體產生影響，所以，本發明的高壓器件結構的製備方法能夠兼容標準外延CMOS 的製造工藝並且具有可靠性高的優點。(3)本發明採用增強型/耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(E/DM0S)低壓器件結構，避免了 CMOS器件存在Latch-Up (閂鎖效應)的風險。


圖1是本發明的高低壓集成的工藝器件結構示意圖。圖2是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟一的示意圖。圖3是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟二的示意圖。圖4是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟三的示意圖。圖5是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟四的示意圖。圖6是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟五的示意圖。
圖7是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟六的示意圖。圖8是本發明的高低壓集成的工藝器件結構的製備工藝步驟七的示意圖。圖中標號說明1. N型重摻雜襯底，2. N型外延層，3.第一 P型摻雜阱，4.第一 P型重摻雜體接觸阱，5.第一源端N型重摻雜阱，6.第一漏端N型重摻雜阱，7.第二源端N型重摻雜阱，8.第二漏端N型重摻雜阱，9.第一柵氧化層，10.第一多晶矽柵極，11.第二柵氧化層，12.第二多晶矽柵極，13.第一耗盡注入層14.第一場氧化層，15.第二 P型摻雜阱， 16.第二P型重摻雜體接觸阱，17.第三源端N型重摻雜阱，18.第三柵氧化層，19.第二場氧化層，20.第三多晶矽柵極，21.第一 N型摻雜阱，22.第二 N型摻雜阱，23.漏端N型重摻雜區，24.源端N型重摻雜區，25.第三P型重摻雜體接觸阱，26.第四柵氧化層，27.第四多晶矽柵極，28.第三漏端N型重摻雜阱，29.第四源端N型重摻雜阱，30.第五柵氧化層，31.第五多晶矽柵極和場板，32.第二耗盡注入層，33.第三場氧化層，34.介質氧化層，35.低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、36.低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體、37.高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體，38.中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體、39.中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體。
具體實施例方式實施例1下面結合附圖，對本發明一種高低壓集成的工藝器件的結構作詳細說明。如圖1所示，一種高低壓集成的工藝器件，包括N型重摻雜襯底1，所述N型重摻雜襯底1上設有N型外延層2，N型外延層2上設有低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36、高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37和中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39，其特徵在於，低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36和中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39均位於第一 P型摻雜阱3低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36、中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39和高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37之間採用自隔離結構。上述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35包括第一 P型摻雜阱3， 第一 P型摻雜阱3上設有第一 P型重摻雜體接觸阱4、第一源端N型重摻雜阱5和第一漏端 N型重摻雜阱6，第一 P型重摻雜體接觸阱4和第一源端N型重摻雜阱5之間設有第一場氧化層14，第一源端N型重摻雜阱5和第一漏端N型重摻雜阱6之間的溝道區上方設有第一柵氧化層9，第一柵氧化層9上方設有第一多晶矽柵極10，第一 P型重摻雜體接觸阱4、第一源端N型重摻雜阱5及第一漏端N型重摻雜阱6上分別連接有金屬引線，第一 P型重摻雜體接觸阱4、第一源端N型重摻雜阱5、第一漏端N型重摻雜阱6、第一場氧化層14、第一柵氧化層9、第一多晶矽柵極10以及金屬引線以外的區域設有介質氧化層34，
上述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36包括所述第一 P型摻雜阱3，第一 P型摻雜阱3上設有所述第一 P型重摻雜體接觸阱4、第二源端N型重摻雜阱7 和第二漏端N型重摻雜阱8，低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35的第一漏端N型重摻雜阱6和低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36的第二源端N型重摻雜阱7之間設有第一場氧化層14，第二源端N型重摻雜阱7和第二漏端N型重摻雜阱 8之間的溝道區設有第一耗盡注入層13，第二源端N型重摻雜阱7和第二漏端N型重摻雜阱8之間的溝道區上方設有第二柵氧化層11，第二柵氧化層11上方設有第二多晶矽柵極 12，第一 P型重摻雜體接觸阱4、第二源端N型重摻雜阱7及第二漏端N型重摻雜阱8上分別連接有金屬引線，第一 P型重摻雜體接觸阱4、第二源端N型重摻雜阱7、第二漏端N型重摻雜阱8、第一場氧化層14、第二柵氧化層11、第二多晶矽柵極12以及金屬引線以外的區域設有介質氧化層；34。上述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37包括N型重摻雜襯底1， N型重摻雜襯底1上設有N型外延層2，N型外延層2上設有第二 P型摻雜阱15，第二 P型摻雜阱15上設有第二 P型重摻雜體接觸阱16和第三源端N型重摻雜阱17，第二 P型摻雜阱15包括第三源端N型重摻雜阱17的溝道區上方設有第三柵氧化層18，第二 P型摻雜阱 15和第二 P型重摻雜體接觸阱16之間的區域設有第二場氧化層19，第三柵氧化層18和第二場氧化層19上方設有第三多晶矽柵極20，第二 P型重摻雜體接觸阱16、第三源端N型重摻雜阱17上連接有金屬引線，第二 P型重摻雜體接觸阱16、第三源端N型重摻雜阱17、第二場氧化層19、第三柵氧化層18、第三多晶矽柵極20以及金屬引線以外的區域設有所述介質氧化層34，N型重摻雜襯底1底部設有金屬引線作為漏端電極。上述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38包括第一 P型摻雜阱3，第一 P型摻雜阱3上設有第一 N型摻雜阱21、第四源端N型重摻雜區M和第三P型重摻雜體接觸阱25，第一 N型摻雜阱21設有第三漏端N型重摻雜阱23，第一 N型摻雜阱21和所述源端N型重摻雜區M之間的溝道區上方設有第四柵氧化層沈，第三P型重摻雜體接觸阱25和第四源端N型重摻雜阱M、第三漏端N型重摻雜阱23及溝道區以外的區域均設有場氧化層33，柵氧化層沈上方及所述第一 N型摻雜阱21和第三漏端N型重摻雜阱23之間的第三場氧化層33近源一端上方設有第四多晶矽柵極27，第三P型重摻雜體接觸阱25、第四源端N型重摻雜阱M及第三漏端N型重摻雜阱23上分別連接有金屬引線，第三P型重摻雜體接觸阱25、第四源端N型重摻雜阱對、第三漏端N型重摻雜阱23、第三場氧化層33、第四柵氧化層沈、第四多晶矽柵極27以及所述金屬引線以外的區域設有介質氧化層34。上述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39包括第一 P 型摻雜阱3，第一 P型摻雜阱3上設有第二 N型摻雜阱22、第五源端N型重摻雜區四和第三P型重摻雜體接觸阱25，第二 N型摻雜阱22上設有第四漏端N型重摻雜區觀第二 N型摻雜阱22和第五源端N型重摻雜區四之間的溝道區設有第二耗盡注入層32，第二 N型摻雜阱22和第五源端N型重摻雜區四之間的溝道區上方設有第五柵氧化層30，第三P型重摻雜體接觸阱25和第五源端N型重摻雜阱四、第四漏端N型重摻雜阱觀及溝道區以外的區域均設有場氧化層33，第五柵氧化層30上方及所述第二 N型摻雜阱22和第四漏端N型重摻雜阱觀之間的第三場氧化層33近源一端上方設有第五多晶矽柵極31，第三P型重摻
11雜體接觸阱25、第五源端N型重摻雜阱四及第四漏端N型重摻雜阱觀上分別連接有金屬引線，第三P型重摻雜體接觸阱25、第五源端N型重摻雜阱四、第四漏端N型重摻雜阱28、 第三場氧化層33、第五柵氧化層30、所第五多晶矽柵極31以及金屬引線以外的區域設有介
質氧化層。上述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36、中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39和高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37之間是通過N型外延層2與第一 P型摻雜阱3形成來 PN結反向作用來實現自隔離。上述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37的溝道區第三柵氧化層 18採用與低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應晶體36相同的柵氧工藝；高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37的兩個所述第二 P型摻雜阱15之間採用第二場氧化層19。實施例2本發明的一種高低壓集成的工藝器件的製備步驟如下首先，如圖2所示，取重摻雜的N型襯底1，N型襯底1上生長所述N型外延層2。接著，如圖3所示，在N型外延層2上進行P型雜質的光刻注入，經高溫退火形成低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36和中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39所需的第一 P型摻雜阱3。接著，如圖4所示，在第一 P型摻雜阱3上進行N型雜質的光刻注入，用以製作中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38和中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39的第一 N型摻雜阱21、第二 N型摻雜阱22，N型外延層2上進行P型雜質的光刻注入，用以製作所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37的第二 P型摻雜阱15，然後進行高溫退火工藝。接著，如圖5所示，進行有源區光刻，採用溼氧化工藝生長所述第一場氧化層14、 所第二場氧化層19、第三場氧化層33。接著，如圖6所示，進行N型雜質的光刻注入，形成低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36和中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39 的第一耗盡注入層13和第二耗盡注入層32，清洗後再採用幹氧化工藝生長所述第一柵氧化層9、第二柵氧化層11、第三柵氧化層18、第四柵氧化層沈和第五柵氧化層30，然後進行多晶矽的澱積和刻蝕，以形成低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36、高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37和中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38、中高壓耗盡型 N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39的第一多晶矽柵極10、第二多晶矽柵極 12、第三多晶矽柵極20、第四多晶矽柵極27和第五多晶矽柵極31。然後，如圖7所示，進行高濃度N型雜質的光刻注入，用以製作所述低壓增強型N 型金屬氧化物半導體場效應電晶體35的第一源端N型重摻雜阱5和第一漏端N型重摻雜阱6、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36的第二源端N型重摻雜阱7和第二漏端N型重摻雜阱8、高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37的第三源端N 型重摻雜阱17以及中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38的第四源端N型重摻雜阱M和第三漏端N型重摻雜阱23、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39的第五源端N型重摻雜阱四和第四漏端N型重摻雜阱觀； 接著進行高濃度P型雜質的光刻注入，用以製作所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體35和低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體36的第一 P型重摻雜體接觸阱4、高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37的第二 P型重摻雜體接觸阱 16以及中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體38和中高壓耗盡型 N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體39的第三P型重摻雜體接觸阱25 ；然後進行退火工藝，接著澱積介質氧化層34，刻蝕接觸孔，蒸鋁，反刻鋁，形成電極後進行鈍化處理。 最後，如圖8所示，對圓片背面減薄，進行背面金屬化處理後，作為高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體37的漏端電極。
權利要求
1.一種高低壓集成的工藝器件，包括N型重摻雜襯底(1)，所述N型重摻雜襯底(1) 上設有N型外延層O)，所述N型外延層( 上設有低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(35)、低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)、高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)和中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)、中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)， 其特徵在於，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 、所述低壓耗盡型N 型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)和所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)均位於第一 P型摻雜阱(3)，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(35)、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)、所述中高壓增強型N 型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)和所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)之間採用自隔離結構。
2.根據權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 包括所述第一 P型摻雜阱(3)，所述第一 P型摻雜阱 (3)上設有第一 P型重摻雜體接觸阱G)、第一源端N型重摻雜阱( 和第一漏端N型重摻雜阱(6)，所述第一 P型重摻雜體接觸阱(4)和所述第一源端N型重摻雜阱(5)之間設有第一場氧化層(14)，所述第一源端N型重摻雜阱( 和所述第一漏端N型重摻雜阱(6)之間的溝道區上方設有第一柵氧化層(9)，所述第一柵氧化層(9)上方設有第一多晶矽柵極 (10)，所述第一 P型重摻雜體接觸阱G)、所述第一源端N型重摻雜阱( 及所述第一漏端 N型重摻雜阱(6)上分別連接有金屬引線，所述第一 P型重摻雜體接觸阱G)、所述第一源端N型重摻雜阱( 、所述第一漏端N型重摻雜阱(6)、所述第一場氧化層(14)、所述第一柵氧化層(9)、所述第一多晶矽柵極(10)以及金屬引線以外的區域設有介質氧化層(34)。
3.根據權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)包括所述第一 P型摻雜阱(3)，在所述第一 P型摻雜阱(3)上設有所述第一 P型重摻雜體接觸阱G)、第二源端N型重摻雜阱(7)和第二漏端N 型重摻雜阱(8)，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 的所述第一漏端N型重摻雜阱(6)和所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)的所述第二源端N型重摻雜阱(7)之間設有所述第一場氧化層(14)，所述第二源端N型重摻雜阱 (7)和所述第二漏端N型重摻雜阱(8)之間的溝道區設有第一耗盡注入層(13)，所述第二源端N型重摻雜阱(7)和所述第二漏端N型重摻雜阱(8)之間的溝道區上方設有第二柵氧化層(11)，所述第二柵氧化層(11)上方設有第二多晶矽柵極(12)，所述第一 P型重摻雜體接觸阱G)、所述第二源端N型重摻雜阱(7)及所述第二漏端N型重摻雜阱(8)上分別連接有金屬引線，所述第一 P型重摻雜體接觸阱G)、所述第二源端N型重摻雜阱(7)、所述第二漏端N型重摻雜阱(8)、所述第一場氧化層(14)、所述第二柵氧化層(11)、所述第二多晶矽柵極(12)以及金屬引線以外的區域設有介質氧化層(34)。
4.根據權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)包括所述N型重摻雜襯底(1)，所述N型重摻雜襯底 (1)上設有N型外延層O)，所述N型外延層( 上設有第二 P型摻雜阱(15)，所述第二 P型摻雜阱(1 上設有第二 P型重摻雜體接觸阱(16)和第三源端N型重摻雜阱(17)，所述第二 P型摻雜阱(1 包括所述第三源端N型重摻雜阱(17)的溝道區上方設有第三柵氧化層(18)，所述第二 P型摻雜阱(1 和所述第二 P型重摻雜體接觸阱(16)之間的區域設有第二場氧化層(19)，所述第三柵氧化層(18)和所述第二場氧化層(19)上方設有第三多晶矽柵極(20)，所述第二 P型重摻雜體接觸阱(16)、所述第三源端N型重摻雜阱(17)上連接有金屬引線，所述第二 P型重摻雜體接觸阱(16)、所述第三源端N型重摻雜阱(17)、所述第二場氧化層(19)、所述第三柵氧化層(18)、所述第三多晶矽柵極00)以及金屬引線以外的區域設有所述介質氧化層(34)，所述N型重摻雜襯底(1)底部設有金屬引線作為漏端電極。
5.根據權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)包括第一 P型摻雜阱(3)，所述第一 P型摻雜阱C3)上設有第一 N型摻雜阱(21)、第四源端N型重摻雜區04)和第三P型重摻雜體接觸阱(25)，所述第一 N型摻雜阱上設有第三漏端N型重摻雜阱(23)，所述第一 N型摻雜阱和所述源端N型重摻雜區04)之間的溝道區上方設有第四柵氧化層( )，所述第三P型重摻雜體接觸阱0 和所述第四源端N型重摻雜阱(M)、所述第三漏端N型重摻雜阱03)及溝道區以外的區域均設有場氧化層(33)，柵氧化層06)上方及所述第一 N 型摻雜阱和所述第三漏端N型重摻雜阱之間的所述第三場氧化層(3 近源一端上方設有第四多晶矽柵極(27)，所述第三P型重摻雜體接觸阱(25)、所述第四源端N型重摻雜阱04)及所述第三漏端N型重摻雜阱上分別連接有金屬引線，所述第三P型重摻雜體接觸阱0 、所述第四源端N型重摻雜阱04)、所述第三漏端N型重摻雜阱03)、 所述第三場氧化層(33)、所述第四柵氧化層(沈)、所述第四多晶矽柵極(XT)以及所述金屬引線以外的區域設有介質氧化層(34)。
6.根據權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)包括第一 P型摻雜阱(3)，所述第一 P型摻雜阱C3)上設有第二 N型摻雜阱(22)、第五源端N型重摻雜區09)和第三P型重摻雜體接觸阱(25)，所述第二 N型摻雜阱0 上設有第四漏端N型重摻雜區( )，所述第二 N型摻雜阱0 和所述第五源端N型重摻雜區09)之間的溝道區設有第二耗盡注入層(32)， 所述第二 N型摻雜阱0 和所述第五源端N型重摻雜區09)之間的溝道區上方設有第五柵氧化層(30)，所述第三P型重摻雜體接觸阱0 和所述第五源端N型重摻雜阱( )、所述第四漏端N型重摻雜阱08)及溝道區以外的區域均設有場氧化層(33)，第五柵氧化層 (30)上方及所述第二 N型摻雜阱0 和所述第四漏端N型重摻雜阱08)之間的所述第三場氧化層(3 近源一端上方設有第五多晶矽柵極(31)，所述第三P型重摻雜體接觸阱 (25)、所述第五源端N型重摻雜阱09)及所述第四漏端N型重摻雜阱08)上分別連接有金屬引線，所述第三P型重摻雜體接觸阱(25)、所述第五源端N型重摻雜阱( )、所述第四漏端N型重摻雜阱08)、所述第三場氧化層(3 、所述第五柵氧化層(30)、所述第五多晶矽柵極(31)以及所述金屬引線以外的區域設有介質氧化層(34)。
7.根據權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)、所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)和所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)之間通過所述N型外延層( 與所述第一 P型摻雜阱(3)形成PN結反向作用。
8.根據權利要求4所述的高低壓集成的工藝器件，其特徵在於，所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)的溝道區第三柵氧化層(18)採用與所述低壓增強型 N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(35)、耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應晶體(36) 相同的柵氧工藝；所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)的兩個所述第二 P型摻雜阱(1 之間採用第二場氧化層(19)。
9.一種用於如權利要求1所述的高低壓集成的工藝器件結構的製備方法，其特徵在於，它包括以下製備步驟首先，取所述重摻雜的N型襯底(1)，所述N型襯底(1)上生長所述N型外延層O)，接著在所述N型外延層⑵上進行P型雜質的光刻注入，經高溫退火形成所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)和所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)所需的所述第一 P型摻雜阱(3)；接著在所述第一 P型摻雜阱C3)上進行N型雜質的光刻注入，用以製作所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)和所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)的第一 N型摻雜阱(21)、第二 N型摻雜阱 (22)，所述N型外延層( 上進行P型雜質的光刻注入，用以製作所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)的第二 P型摻雜阱(15)，然後進行高溫退火工藝；接著進行有源區光刻，採用溼氧化工藝生長所述第一場氧化層(14)、所述第二場氧化層(19)、所述第三場氧化層(33)，接著進行N型雜質的光刻注入，形成所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)和所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)的所述第一耗盡注入層(1 和第二耗盡注入層(32)，清洗後再採用幹氧化工藝生長所述第一柵氧化層(9)、所述第二柵氧化層(11)、所述第三柵氧化層(18)、所述第四柵氧化層06)和所述第五柵氧化層(30)，然後進行多晶矽的澱積和刻蝕，以形成所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)、所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)和所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)的所述第一多晶矽柵極(10)、所述第二多晶矽柵極(12)、所述第三多晶矽柵極(20)、所述第四多晶矽柵極(XT)和所述第五多晶矽柵極(31)；然後，進行高濃度N型雜質的光刻注入，用以製作所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(3 的所述第一源端N型重摻雜阱( 和所述第一漏端N型重摻雜阱 (6)、所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)的所述第二源端N型重摻雜阱(7)和所述第二漏端N型重摻雜阱(8)、所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)的所述第三源端N型重摻雜阱(17)以及所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(38)的所述第四源端N型重摻雜阱04)和第三所述漏端N 型重摻雜阱(23)、所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39) 的所述第五源端N型重摻雜阱09)和所述第四漏端N型重摻雜阱08)；接著進行高濃度P型雜質的光刻注入，用以製作所述低壓增強型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(35) 和所述低壓耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體(36)的所述第一 P型重摻雜體接觸阱G)、所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)的所述第二 P型重摻雜體接觸阱(16)以及所述中高壓增強型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體 (38)和所述中高壓耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(39)的所述第三P型重摻雜體接觸阱0 ；然後進行退火工藝，接著澱積介質氧化層(34)，刻蝕接觸孔， 蒸鋁，反刻鋁，形成電極後進行鈍化處理；最後，對圓片背面減薄，進行背面金屬化處理後，作為所述高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體(37)的漏端電極。
全文摘要
本發明公開了一種高低壓集成的工藝器件及其製備方法，包括低壓增強型、耗盡型N型金屬氧化物半導體場效應電晶體，高壓縱向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體和中高壓增強型、耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體構成；所述製備方法為在N型重摻雜襯底上製作N型外延層，接著在N型外延層上製作不同的P型摻雜阱，然後在P型摻雜阱上同時製作中高壓增強型、耗盡型N型橫向雙擴散金屬氧化物半導體場效應電晶體的N型耐壓區，最後在P型摻雜阱和N型耐壓區上進行源漏注入。本發明所述工藝器件結構基於外延材料集成縱向功率器件，工藝集成度和可靠性高。
文檔編號H01L21/8238GK102386185SQ201010265799
公開日2012年3月21日 申請日期2010年8月30日 優先權日2010年8月30日
發明者劉俠, 易揚波, 李海松, 王欽, 陶平 申請人:蘇州博創集成電路設計有限公司