具有纵向浮空场板的器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种具有纵向浮空场板的器件及制造方法，第一介质氧化层和浮空场板多晶硅电极构成纵向浮空场板，且第一介质氧化层包围浮空场板多晶硅电极，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区中，形成纵向浮空场板阵列；本发明专利技术在器件关态引入全域MIS耗尽机制，浮空纵向场板在N型半导体材料中积累电子，在P型半导体材料中积累空穴；当纵向浮空场板插入衬底时，场板能同时对第一导电类型半导体衬底和第二导电类型漂移区进行耗尽，使得器件漂移区与衬底的电荷平衡部分独立，并通过金属条形成体内等势环以调制电场，提高器件耐压，同时，在器件开态时，浮空场板表面能够形成积累层，降低比导通电阻，并提高饱和电流。

Device with longitudinal floating field plate and its manufacturing method

The invention provides a device with a longitudinal floating field plate and a manufacturing method. The first dielectric oxide layer and the floating field plate polysilicon electrode form a longitudinal floating field plate, and the first dielectric oxide layer surrounds the floating field plate polysilicon electrode, and the longitudinal floating field plate is distributed in the whole drift area of the second conductive type, forming a longitudinal floating field plate array; the invention introduces the full floating field plate in the device off state In the domain MIS depletion mechanism, the floating longitudinal field plate accumulates electrons in the n-type semiconductor material and holes in the p-type semiconductor material; when the longitudinal floating field plate is inserted into the substrate, the field plate can simultaneously deplete the first conductive type semiconductor substrate and the second conductive type drift area, making the device drift area and the charge balance part of the substrate independent, and forming the body through the metal strip, etc The potential ring can modulate the electric field and improve the voltage withstand of the device. At the same time, when the device is in the open state, an accumulation layer can be formed on the surface of the floating field plate, which can reduce the specific on resistance and increase the saturation current.

【技术实现步骤摘要】
具有纵向浮空场板的器件及其制造方法
本专利技术属于功率半导体领域，主要提出了一种具有纵向浮空场板的器件及其制造方法。
技术介绍
功率半导体器件由于具有输入阻抗高、损耗低、开关速度快、安全工作区宽等特性，已被广泛应用于消费电子、计算机及外设、网络通信，电子专用设备与仪器仪表、汽车电子、LED显示屏以及电子照明等多个方面。器件由于源极、栅极、漏极都在芯片表面，易于通过内部连接与其他器件及电路集成，被广泛运用于功率集成电路中。本专利技术根据MIS结构与垂直场板结构的工作机理，提出了一种具有纵向浮空场板的器件及其制造方法。所述器件较没有纵向浮空场板的器件具有更高的击穿电压和更大的导通电流，其制造方法也较为简单。
技术实现思路
本专利技术在漂移区中引入等势环和全域MIS耗尽新模式，提出一种具有纵向浮空场板的器件新结构，该结构能提高耐压，降低比导，提高饱和电流。为实现上述专利技术目的，本专利技术技术方案如下：一种具有纵向浮空场板的器件，包括：第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型半导体接触区13，第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型半导体接触区23，第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33，浮空场板多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42，金属条51；其中，第二导电类型漂移区21位于第一导电类型半导体衬底11上方，第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧，第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧，第一导电类型半导体接触区13和第二导电类型半导体接触区23位于第一导电类型阱区12中，且均采用重掺杂以降低电阻；第二介质氧化层32和第三介质氧化层33位于器件表面，控制栅多晶硅电极42左边界位于第二导电类型半导体接触区23的右边界左侧，控制栅多晶硅电极42右边界位于第二导电类型漂移区21的左边界右侧；第一介质氧化层31和浮空场板多晶硅电极41构成纵向浮空场板，且第一介质氧化层31包围浮空场板多晶硅电极41，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区21中，形成纵向浮空场板阵列。作为优选方式，纵向浮空场板插入第一导电类型半导体衬底11。作为优选方式，距离源极和漏极等距离的纵向浮空场板通过通孔与金属条51连接，形成体内等势环。作为优选方式，相邻纵向浮空场板的纵向间距和横向间距相等。作为优选方式，纵向浮空场板的截面形状是矩形、或圆形、或椭圆形、或六边形。本专利技术还提供上述的具有纵向浮空场板的器件的制造方法，包括如下步骤：步骤1：选择第一类导电类型半导体衬底11；步骤2：进行高能离子注入第二导电类型杂质，并高温推进形成第二导电类型漂移区21；步骤3：通过光刻以及刻蚀形成深槽；步骤4：在深槽内形成第一介质氧化层31；步骤5：淀积多晶并刻蚀至硅平面，形成浮空场板多晶硅电极41；步骤6：高能离子注入第一导电类型杂质并推结，形成第一导电类型阱区12，再通高能离子注入第二导电类型杂质并推结，形成第二导电类型阱区22；步骤7：形成第二介质氧化层32，再形成第三介质氧化层33；步骤8：淀积多晶硅并刻蚀，形成控制栅多晶硅电极42；步骤9：高能注入形成第一导电类型半导体接触区13与第二导电类型半导体接触区23；步骤10：刻蚀第三介质氧化层33形成接触孔,接着淀积并刻蚀金属条51，形成表面金属条。作为优选方式，步骤2中通过高能注入并推结形成的第二导电类型漂移区21通过外延的方法得到。作为优选方式，步骤6中通过高能注入并推结而得到的第一导电类型阱区12与第二导电类型阱区22，通过多次不同能量的高能注入并激活来形成。作为优选方式，所述的所有介质氧化层通过热生长形成，或通过淀积并刻蚀形成。本专利技术的有益效果为：在器件关态引入全域MIS耗尽机制，浮空纵向场板在N型半导体材料中积累电子，在P型半导体材料中积累空穴。当纵向浮空场板插入衬底11时，场板能同时对第一导电类型半导体衬底11和第二导电类型漂移区21进行耗尽，使得器件漂移区与衬底的电荷平衡部分独立，并通过金属条51形成体内等势环以调制电场，提高器件耐压。同时，在器件开态时，浮空场板表面能够形成积累层，降低比导通电阻，并提高饱和电流。附图说明图1为实施例1的浮空纵向场板器件结构示意图；图2为实施例1的浮空纵向场板器件结构俯视图；图3为实施例2的浮空纵向场板器件结构俯视图；图4为实施例3的浮空纵向场板器件结构俯视图；图5为实施例4的浮空纵向场板器件结构俯视图；图6为实施例5的浮空纵向场板器件结构示意图；图7为实施例6的浮空纵向场板器件结构示意图；图8(a)-8(j)为实施例1所述器件的工艺流程示意图；11为第一导电类型半导体衬底、12为第一导电类型阱区、13为第一导电类型半导体接触区，21为第二导电类型漂移区、22为第二导电类型阱区、23为第二导电类型半导体接触区，31为第一介质氧化层、32为第二介质氧化层、33为第三介质氧化层，41为浮空场板多晶硅电极、42为控制栅多晶硅电极，51为金属条。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。实施例1实施例1所述的一种具有纵向浮空场板器件，如图1和图2所示，具体包括：第一导电类型半导体衬底11、第一导电类型阱区12、第一导电类型半导体接触区13，第二导电类型漂移区21、第二导电类型阱区22、第二导电类型半导体接触区23，第一介质氧化层31、第二介质氧化层32、第三介质氧化层33，浮空场板多晶硅电极41、控制栅多晶硅电极42，金属条51；其中，第二导电类型漂移区21位于第一导电类型半导体衬底11上方，第一导电类型阱区12位于第二导电类型漂移区21的左侧，第二导电类型阱区22位于第二导电类型漂移区21的右侧，第一导电类型半导体接触区13和第二导电类型半导体接触区23位于第一导电类型阱区12中，且均采用重掺杂以降低电阻；第二介质氧化层32和第三介质氧化层33位于器件表面，控制栅多晶硅电极42左边界位于第二导电类型半导体接触区23的右边界左侧，控制栅多晶硅电极42右边界位于第二导电类型漂移区21的左边界右侧；第一介质氧化层31和浮空场板多晶硅电极41构成纵向浮空场板，且第一介质氧化层31包围浮空场板多晶硅电极41，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区21中，形成纵向浮空场板阵列。纵向浮空场板插入第一导电类型半导体衬底11。距离源极和漏极等距离的纵向浮空场板通过通孔与金属条51连接，形成体内等势环。相邻纵向浮空场板的纵向间距和横向间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有纵向浮空场板的器件，其特征在于包括：/n第一导电类型半导体衬底(11)、第一导电类型阱区(12)、第一导电类型半导体接触区(13)，第二导电类型漂移区(21)、第二导电类型阱区(22)、第二导电类型半导体接触区(23)，第一介质氧化层(31)、第二介质氧化层(32)、第三介质氧化层(33)，浮空场板多晶硅电极(41)、控制栅多晶硅电极(42)，金属条(51)；/n其中，第二导电类型漂移区(21)位于第一导电类型半导体衬底(11)上方，第一导电类型阱区(12)位于第二导电类型漂移区(21)的左侧，第二导电类型阱区(22)位于第二导电类型漂移区(21)的右侧，第一导电类型半导体接触区(13)和第二导电类型半导体接触区(23)位于第一导电类型阱区(12)中，且均采用重掺杂以降低电阻；第二介质氧化层(32)和第三介质氧化层(33)位于器件表面，控制栅多晶硅电极(42)左边界位于第二导电类型半导体接触区(23)的右边界左侧，控制栅多晶硅电极(42)右边界位于第二导电类型漂移区(21)的左边界右侧；/n第一介质氧化层(31)和浮空场板多晶硅电极(41)构成纵向浮空场板，且第一介质氧化层(31)包围浮空场板多晶硅电极(41)，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区(21)中，形成纵向浮空场板阵列。/n...

【技术特征摘要】
1.一种具有纵向浮空场板的器件，其特征在于包括：
第一导电类型半导体衬底(11)、第一导电类型阱区(12)、第一导电类型半导体接触区(13)，第二导电类型漂移区(21)、第二导电类型阱区(22)、第二导电类型半导体接触区(23)，第一介质氧化层(31)、第二介质氧化层(32)、第三介质氧化层(33)，浮空场板多晶硅电极(41)、控制栅多晶硅电极(42)，金属条(51)；
其中，第二导电类型漂移区(21)位于第一导电类型半导体衬底(11)上方，第一导电类型阱区(12)位于第二导电类型漂移区(21)的左侧，第二导电类型阱区(22)位于第二导电类型漂移区(21)的右侧，第一导电类型半导体接触区(13)和第二导电类型半导体接触区(23)位于第一导电类型阱区(12)中，且均采用重掺杂以降低电阻；第二介质氧化层(32)和第三介质氧化层(33)位于器件表面，控制栅多晶硅电极(42)左边界位于第二导电类型半导体接触区(23)的右边界左侧，控制栅多晶硅电极(42)右边界位于第二导电类型漂移区(21)的左边界右侧；
第一介质氧化层(31)和浮空场板多晶硅电极(41)构成纵向浮空场板，且第一介质氧化层(31)包围浮空场板多晶硅电极(41)，所述纵向浮空场板分布在整个第二导电类型漂移区(21)中，形成纵向浮空场板阵列。


2.根据权利要求1所述的具有纵向浮空场板的器件，其特征在于：纵向浮空场板插入第一导电类型半导体衬底(11)。


3.根据权利要求1所述的具有纵向浮空场板的器件，其特征在于：距离源极和漏极等距离的纵向浮空场板通过通孔与金属条(51)连接，形成体内等势环。


4.根据权利要求1所述的具有纵向浮空场板的器件，其特征在于：相邻纵向浮空场板的纵向间距和横向间距...

【专利技术属性】
技术研发人员：章文通，何俊卿，杨昆，王睿，张森，乔明，张波，李肇基，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51