平面型场效晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了平面型场效晶体管及其制造方法，平面型场效晶体管包括外延层EPI，所述外延层EPI分为终端区和主动区，其特征在于，终端区内设置有横向掺杂结构VLD、多晶硅场板Polv、金属场板Metal；横向掺杂结构VLD从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的内部生长形成；多晶硅场板Polv Field Plate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成；金属场板Metal Field Plate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成。

Planar field effect transistor and its fabrication

【技术实现步骤摘要】
平面型场效晶体管及其制作方法
本专利技术涉及晶体管制造技术，主要涉及平面型场效晶体管及其制作方法。
技术介绍
由于PowerMOSFET作为一个用在电源控制转换的核心组件，组件必须满足电路上的耐压与通过的电流，此系统电流对于组件而言在考虑功率消耗的前提下即组件在导通时的等效电阻值。由于PowerMOSFET组件的面积分为主动区和终端区两块，对于耐压而言，主动区是一个单纯的PN崩溃电压，耐压的重点在于磊芯片的选择，困难的在于终端区的设计方式。终端区有非常多种的设计方式，各有其好处与专利，最常见的是独立利用保护环(guardring或另称浮接场环,floatingfieldring)和独立利用场板(fieldplate)来延伸终端区的空乏区藉以降低该区表面电场迫使组件崩溃点发生在主动区的设计。基本上只要保护环设计得宜够好，理论上组件可以达到任何想要的崩溃电压值。
技术实现思路
本专利技术提供一种平面型场效晶体管及其制作方法。平面型场效晶体管，包括外延层EPI，所述外延层EPI分为终端区和主动区，其特征在于，终端区内设置有横向掺杂结构VLD、多晶硅场板Polv、金属场板Metal；横向掺杂结构VLD从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的内部生长形成；多晶硅场板PolvFieldPlate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成；金属场板MetalFieldPlate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成。本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述多晶硅场板PolvFieldPlate具有多个多晶硅环Polv，相邻多晶硅环Polv之间存在间隙；所述金属场板MetalFieldPlate具有多个金属环Metal，相邻金属环Metal之间存在间隙；金属环Metal由相邻多晶硅环Polv之间的间隙处从外延层EPI的表面向外生长、并部分覆盖与之相邻的多晶硅环Polv。本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述横向掺杂结构VLD包括多个保护环层GR，多个保护环层GR在外延层EPI中由内向外形成多圈布置，沿外延层EPI由内向外方向、保护环层GR的宽度逐渐变小，相邻保护环层GR之间具有间隙。本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述保护环层GR的数量有8个。本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述主动区内设置有P阱层、主动区多晶硅场板、源极Sourcemetal；本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述P阱从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的内部生长形成；本专利技术所述的平面型场效晶体管中，主动区多晶硅场板从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成；本专利技术所述的平面型场效晶体管中，源极Sourcemetal从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成。本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述P阱层为环形P阱P-well，环形P阱P-well位于源极Sourcemetal正下方，环形P阱P-well的外围为横向掺杂结构VLD。本专利技术所述的平面型场效晶体管中，所述主动区多晶硅场板为多晶硅环Polv-I，多晶硅环Polv-I外围为多晶硅场板PolvFieldPlate，所述源极Sourcemetal由多晶硅环Polv-I与多晶硅场板PolvFieldPlate之间的间隙处从外延层EPI的表面向外生长、并部分覆盖与之相邻的多晶硅场板PolvFieldPlate，源极Sourcemetal完全覆盖多晶硅环Polv-I。另一方面，平面型场效晶体管的制造方法，包括以下步骤：步骤1：在基板上成长所需耐压厚度的外延层EPI；步骤2：再氧化成长场氧化层，并蚀刻氧化成长场氧化层定义出主动区及终端区的位置；步骤3：在主动区进行掺杂离子趋入及活化处理形成P阱层，在终端区进行掺杂离子趋入及活化处理形成保护环层GR；步骤4：在主动区沉积多晶硅形成多晶硅环Polv-I，在终端区沉积多晶硅形成多晶硅环Polv；步骤5：使用源极光罩定义并制作源极区域，沉积硼磷硅玻璃，使用接触区光罩并蚀刻硼磷硅玻璃，定义出源极Sourcemetal；步骤6：在终端区沉积金属形成金属环Metal；步骤7：沉积氮化硅(Si3N4)做为钝化层保护，并以钝化层光罩定义钝化层范围。优选的，在基板上成长所需耐压厚度的外延层EPI的具体过程为：对晶体基板进行一次或多次离子植入处理，使得离子掺杂深度达到第一预定深度；对离子植入处理后的晶体基板进行高温化扩散处理，使得离子掺杂深度达到第二预定深度并稳定，以此得到离子掺杂深度达到第二预定深度的晶体管外延层。优选的，所述高温化扩散处理具体为方式1或方式2，方式1：对离子植入处理后的晶体基板进行渐变升温处理至预定温度、并在预定温度处进行预定时间的保温处理、再由第一预定温度进行渐变降温处理。方式2：对离子植入处理后的晶体基板放置与预定温度进行保温预定时间后取出自然冷却。本专利技术是利用结终端扩展(JTE)、变化的横向掺杂结构(VLD)和多晶硅场板、金属场板混合搭配来延伸终端区的空乏区藉以降低该区表面电场、表面电荷敏感状态，从而延伸终端区的空乏区藉以降低该区表面电场迫使组件崩溃点发生在主动区的设计，并且增进器件的可靠性。本专利技术透过器件边端设计，改善击穿电压降低20V和器件可靠性。在芯片边端，并降低了击穿电压和产品良率。通过将锑(Sb)掺杂的衬底用于高压器件，可以增加芯片击穿电压20V以及晶圆测试良率增加8％，并保持最大导通电阻不增加。技术参数达到：击穿电压不小于700V、晶圆测试良率不小于88％、最大导通电阻不大于0.5Ω。本专利技术易于设计、制造和潜在的高理想击穿电压。本专利技术能有效降低终端长度和有效利用硅面积，可用以增加器件数量并可扩展到许多电压范围。本专利技术不需要钝化层来维持击穿电压可靠性，并且降低制造成本。本专利技术可将单区JTE结构变化，使用多区终端技术(MultipleZoneJTEtermination)或变异横向掺杂(VLD)适当地设计每个掩模之间的距离可以有利于扩散重迭。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为环形P阱P-well和横向掺杂结构VLD的俯视图。图2为图1中A向剖视图。图3为外延层EPI的制造流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。实施例1如图1所示，在图1中，为了好表示结构关系，仅表达了环形P阱P-well和横向掺杂结构VLD，其中外延层EPI上表面的部分未示意出。结合图2所示：平面型场效晶体管，包括外延层EPI，所述外延层EPI分为终端区和主动区，其特征在于，终端区内设置有横向掺杂结构VLD、多晶硅场板Po本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.平面型场效晶体管，包括外延层EPI，所述外延层EPI分为终端区和主动区，其特征在于，终端区内设置有横向掺杂结构VLD、多晶硅场板Polv、金属场板Metal；/n横向掺杂结构VLD从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的内部生长形成；/n多晶硅场板Polv Field Plate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成；/n金属场板Metal Field Plate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成。/n

【技术特征摘要】
1.平面型场效晶体管，包括外延层EPI，所述外延层EPI分为终端区和主动区，其特征在于，终端区内设置有横向掺杂结构VLD、多晶硅场板Polv、金属场板Metal；
横向掺杂结构VLD从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的内部生长形成；
多晶硅场板PolvFieldPlate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成；
金属场板MetalFieldPlate从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成。


2.根据权利要求1所述的平面型场效晶体管，其特征在于，
所述多晶硅场板PolvFieldPlate具有多个多晶硅环Polv，相邻多晶硅环Polv之间存在间隙；
所述金属场板MetalFieldPlate具有多个金属环Metal，相邻金属环Metal之间存在间隙；
金属环Metal由相邻多晶硅环Polv之间的间隙处从外延层EPI的表面向外生长、并部分覆盖与之相邻的多晶硅环Polv。


3.根据权利要求1所述的平面型场效晶体管，其特征在于，
所述横向掺杂结构VLD包括多个保护环层GR，多个保护环层GR在外延层EPI中由内向外形成多圈布置，沿外延层EPI由内向外方向、保护环层GR的宽度逐渐变小，相邻保护环层GR之间具有间隙。


4.根据权利要求1所述的平面型场效晶体管，其特征在于，
所述保护环层GR的数量有8个。


5.根据权利要求1所述的平面型场效晶体管，其特征在于，
所述主动区内设置有P阱层、主动区多晶硅场板、源极Sourcemetal；
所述P阱从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的内部生长形成；
主动区多晶硅场板从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成；
源极Sourcemetal从外延层EPI的表面朝向外延层EPI的外部生长形成。


6.根据权利要求1所述的平面型场效晶体管，其特征在于，
所述P阱层为环形P阱P-well，环形P阱P-well位于源极Sourcemetal正下方，环形P阱P-well的外围为横向掺杂结构VLD。

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【专利技术属性】
技术研发人员：谢思义，黄进文，李俊峰，
申请(专利权)人：四川美阔电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51