一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管及其制作方法，包括：第一导电类型半导体衬底；位于所述第一导电类型半导体衬底之上的第一导电类型外延层；位于所述第一导电类型外延层之上的栅氧化层；以及，位于所述栅氧化层之上的多晶硅栅极；在所述第一导电类型外延层之中设置有第一导电类型源区、第二导电类型体区和第二导电类型埋层。本发明专利技术解决了VDMOS由于穿通现象而源漏漏电的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管及其制作方法。
技术介绍
随着超大规模集成电路的发展，产生了各种新型功率器件，其中，最具代表性的器件就是垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管(VDMOSFET，以下简称VDMOS)。VDMOS具有输入阻抗高、热稳定性高、开关速度快、驱动电流小、动态损耗小、失真小等优点，已广泛应用于各种领域，如：电子调速、逆变器、开关电源、电子开关、高保真音响和电子镇流器等。传统的平面型VDMOS，由于P/N结轻掺杂区的宽度不足，以至于雪崩击穿尚未发生，而两个耗尽区(源区-体区的P/N结所形成的耗尽区和外延-体区的P/N结所形成的耗尽区)在远低于击穿电压的情况下发生接触，从而产生源漏漏电，即产生穿通现象(PunchThrough)，使器件先于击穿的发生而失去阻断的能力。
技术实现思路
本专利技术为解决VDMOS由于穿通现象而源漏漏电的问题，提供一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管及其制作方法。本专利技术包括：一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，包括：第一导电类型半导体衬底；位于所述第一导电类型半导体衬底之上的第一导电类型外延层；位于所述第一导电类型外延层之上的栅氧化层；以及，位于所述栅氧化层之上的多晶硅栅极；在所述第一导电类型外延层之中设置有第一导电类型源区、第二导电类型体区和第二导电类型埋层；所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型源区在所述半导体衬底垂直方向上且位于所述第二导电类型体区下方，所述第二导电类型埋层与所述第二导电类型体区相接触，且所述第二导电类型埋层沿所述半导体衬底水平方向的长度小于所述第二导电类型体区沿所述半导体衬底水平方向的长度。所述第二导电类型埋层的离子掺杂浓度小于所述第二导电类型体区的离子掺杂浓度。所述第二导电类型埋层沿所述半导体衬底水平方向的长度大于所述第一导电类型源区沿所述半导体衬底水平方向的长度。所述第二导电类型埋层厚度为2～4μm，横截面的宽度为2～4μm。所述栅氧化层的厚度为一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管的制作方法，包括：在第一导电类型半导体衬底之上依次形成第一导电类型外延层、栅氧化层和多晶硅栅极；进行第二导电类型的离子的第一注入形成第二导电类型体区；进行第二导电类型的离子的第二注入形成第二导电类型埋层；进行离子驱入，形成沟道；进行第一导电类型的离子注入，在所述第二导电类型体区内形成第一导电类型源区；所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型源区在所述半导体衬底垂直方向上且位于所述第二导电类型体区下方，所述第二导电类型埋层与所述第二导电类型体区相接触，且所述第二导电类型埋层延所述半导体衬底水平方向的长度小于所述第二导电类型体区延所述半导体衬底水平方向的长度。进行第二导电类型的离子的第一注入形成第二导电类型体区；进行第二导电类型的离子的第二注入形成第二导电类型埋层，具体包括：进行所述第二导电类型的离子的第一注入形成所述第二导电类型体区；利用光刻胶定义出所述第二导电类型埋层的注入区域；进行所述第二导电类型的离子的第二注入，在所述第二导电类型体区的下方形成所述第二导电类型埋层；去除所述光刻胶。进行第二导电类型的离子的第一注入形成第二导电类型体区；进行第二导电类型的离子的第二注入形成第二导电类型埋层，还包括：利用光刻胶定义出所述第二导电类型埋层的注入区域；进行所述第二导电类型的离子的第二注入形成所述第二导电类型埋层；去除所述光刻胶；进行所述第二导电类型的离子的第一注入，在所述第二导电类型埋层的上方形成所述第二导电类型体区。所述第一注入的剂量大于所述第二注入的剂量，所述第一注入的能量小于所述第二注入的能量。所述进行第一导电类型的离子注入，具体包括：通过光刻工艺定义出所述第一导电类型源区，注入第一导电类型离子，通过热退火工艺激活注入的离子形成所述第一导电类型源区。由于两个耗尽区最容易在体区下方接触，本专利技术实施例提供的垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，在P型体区的下方增加了一部分P型掺杂区域，即P型埋层，使得P型体区的垂直深度增大，从而增加了两个耗尽区之间的距离，增加了两个耗尽区相互接触所需的电压，解决了VDMOS容易产生穿通现象从而源漏漏电的问题，提高了VDMOS的击穿电压，增强了器件的可靠性。另外，只增加一部分P型掺杂区域而不是直接将P型体区的深度增大，避免体区在多晶硅下的横向扩散增加，导致沟道长度增大，进而避免了阈值电压增大、导通电阻漂移，影响器件的性能的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有技术中VDMOS的剖面结构示意图；图2为本专利技术实施例一中VDMOS的剖面结构示意图；图3为本专利技术实施例一中VDMOS的制作方法流程的示意图；图4(a)至图4(g)为本专利技术实施例二中VDMOS的制作流程中各阶段的结构示意图。具体实施方式为了方便起见，以下说明中使用了特定的术语体系，并且这并不是限制性的。措词“左”、“右”、“上”和“下”表示在参照的附图中的方向。措词“向内”和“向外”分别是指朝着以及远离描述的对象及其指定部分的几何中心。术语包括以上具体提及的措词、其衍生物以及类似引入的措词。传统的平面VDMOS如图1所示，由高浓度掺杂的N型衬底1、轻掺杂的N型外延2、栅氧化层3、多晶硅栅极4、P型体区5和重掺杂N型源区6组成。由于轻掺杂区的宽度不够，器件中的两个耗尽区会在远低于击穿电压的情况下，在P型体区5的下方接触，耗尽区中存在很强的内电场，上下两个耗尽区接触后，会使源区的电子流向漏极，从而产生源漏漏电，进而影响器件的性能。为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。具体的，以N型沟道为例进行说明，即第一导电类型为N型，第二导电类型为P型，此时仅为示例，此专利技术同样适用P型沟道的实施例。实施例一如图2所示，为本专利技术实施例一提供的一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管的剖面结构示意图，包括：第一导电类型半导体衬底；位于所述第一导电类型半导体衬底之上的第一导电类型外延层；位于所述第一导电类型外延层之上的栅氧化层；以及，位于所述栅氧化层之上的多晶硅栅极；在所述第一导电类型外延层之中设置有：第一导电类型源区、第二导电类型体区和第二导电类型埋层；所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型源区在所述半导体衬底垂直方向上且位于所述第二导电类型体区下方，所述第二导电类型埋层与所述第二导电类型体区相接触，且所述第二导电类型埋层沿所述半导体衬底水平方向的长度小于所述第二导电类型体区沿所述半导体衬底水平方向的长度。本专利技术实施例一提供的垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，在P型体区的下方增加了P型埋层，使得P型轻掺杂的垂直深度增大，从而增加了两个耗尽区之间的距离，增加了两个耗尽区相互接触本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，其特征在于，包括：第一导电类型半导体衬底；位于所述第一导电类型半导体衬底之上的第一导电类型外延层；位于所述第一导电类型外延层之上的栅氧化层；以及，位于所述栅氧化层之上的多晶硅栅极；在所述第一导电类型外延层之中设置有第一导电类型源区、第二导电类型体区和第二导电类型埋层；所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型源区在所述半导体衬底垂直方向上且位于所述第二导电类型体区下方，所述第二导电类型埋层与所述第二导电类型体区相接触，且所述第二导电类型埋层沿所述半导体衬底水平方向的长度小于所述第二导电类型体区沿所述半导体衬底水平方向的长度。

【技术特征摘要】
1.一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管，其特征在于，包括：第一导电类型半导体衬底；位于所述第一导电类型半导体衬底之上的第一导电类型外延层；位于所述第一导电类型外延层之上的栅氧化层；以及，位于所述栅氧化层之上的多晶硅栅极；在所述第一导电类型外延层之中设置有第一导电类型源区、第二导电类型体区和第二导电类型埋层；所述第二导电类型埋层位于所述第一导电类型源区在所述半导体衬底垂直方向上且位于所述第二导电类型体区下方，所述第二导电类型埋层与所述第二导电类型体区相接触，且所述第二导电类型埋层沿所述半导体衬底水平方向的长度小于所述第二导电类型体区沿所述半导体衬底水平方向的长度。2.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述第二导电类型埋层的离子掺杂浓度小于所述第二导电类型体区的离子掺杂浓度。3.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述第二导电类型埋层沿所述半导体衬底水平方向的长度大于所述第一导电类型源区沿所述半导体衬底水平方向的长度。4.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述第二导电类型埋层厚度为2～4μm，横截面的宽度为2～4μm。5.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述栅氧化层的厚度为6.一种垂直双扩散金属氧化物半导体晶体管的制作方法，其特征在于，所述方法包括：在第一导电类型半导体衬底之上依次形成第一导电类型外延层、栅氧化层和多晶硅栅极；进行第二导电类型的离子的第一注入形成第二导电类型体区；进行第二导电类型的离子的第二注入形成第二导电类型埋层；进行离子驱入，形成沟道；进行第一导电类型的离子注入，在所述第二导电类型体区内形成第一导电类型...

【专利技术属性】
技术研发人员：马万里，闻正锋，赵文魁，
申请(专利权)人：北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11