功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管制造技术

功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管由带有阻障层的雪崩耐能单元和复合围在雪崩耐能单元上面的边界区域及填充在边界区域中部和上面并与雪崩耐能单元导通的金属材料接触窗口（５）构成，雪崩耐能单元下面复合有衬底，边界区域由隔离层（１－１）与氧化扩散层（２２）之间设置的复合半导体材料层（２）组成，氧化扩散层外端下面与活化区（４）相邻接；活化区与Ｎ↑［＋］通道外端对接；复合半导体材料层外端和氧化扩散层外端向内错，且在复合半导体材料层和氧化扩散层相错的外端加设包敷隔离层（１－２）。这样氧化扩散层和复合半导体材料层外端向内缩进并在他们外端加设包敷隔离层，就有效地防止氧化扩散层和复合半导体材料层外端外露放电，就能防止放电，从而提高器件的耐高压能力。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管
本专利技术涉及半导体技术，具体地说是一种功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET )。技术背景在现有技术中，功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管 MOSFET由带有阻障层的雪崩耐能单元和复合围在雪崩耐能单元上面的边 界区域及填充在边界区域中部和上面并与雪崩耐能单元导通的金属材料接 触窗口 (5)构成，雪崩耐能单元下面复合有衬底，边界区域由隔离层(l-l) 与氧化扩散层(22)之间设置的复合半导体材料层(2)组成。边界区域结 构(参见图l-l)， 一般为隔离层1-1 (釆用硼磷硅玻璃(BPSG))与氧化 扩散层3 (FOX)之间设复合半导体材料层2 (POLY),复合半导体材料层 (2)内端与氧化扩散层内端取齐，复合半导体材料层外端与隔离层(1-1) 及氧化扩散层(22)的右端取齐。不足之处在于现行结构对崩溃电压的 提升没有多大的变化，即使更换外延片(EPI)材料，也只能达到60V。如 果用于高于100V的电压，就容易在复合半导体材料层(2)外端产生尖端 放电，破坏功率型分离器件MOSFET。另外，MOSFET器件的结构，在应 用上有时会遇到特殊场合，例如在高电压逆接状况下还须流过特定电流， 此时Avalanche (雪崩耐能)就需要考虑。MOSFET通道是垂直型，所以在 邻近的两个N+通道之间的宽度多一阻障层(Heavy Body)。阻障层宽度会 影响雪崩耐能的能力，宽度越宽则能力越强。目前雪崩耐能单元结构中阻 障层的一边宽度只有2.5um,与N+通道宽度相同，整体呈正方形，雪崩耐 能能力为300mw。参考图2-l，已有的功率型分离器件MOSFET不足在于未考虑到实际应用所需的雪崩耐能的能力， 一味的追寻小尺寸，低成本而 造成应用上容易烧毁。总之目前功率型分离器件MOSFET的边界区域崩溃电压提升效果及雪崩耐能单元的雪崩耐能能力不够理想。
技术实现思路
本专利技术就是要解决已有的功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶 体管MOSFET边界区域崩溃电压低，使得整个器件耐电压能力比较低的技 术问题，提供一种能提升崩溃电压、同时提高雪崩耐能能力的高电压高电流的功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。为了解决已有上述技术问题，本专利技术高电压高电流的功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET (参见附图2-1 )所釆用的技术方 案是包括由带有阻障层的雪崩耐能单元和复合围在雪崩耐能单元上面的 边界区域及填充在边界区域中部和上面并与雪崩耐能单元导通的金属材料 接触窗口(5)构成，雪崩耐能单元下面复合有衬底，边界区域由隔离层(1-1 ) 与氧化扩散层(22)之间设置的复合半导体材料层(2)组成，其特征在于 氧化扩散层(22)外端下面与活化区(4)相邻接；活化区(4)(增加活化 区的作用增加电子流通率)与N通道外端对接，从而增加高电流的承载 能力；复合半导体材料层(2)外端和氧化扩散层外端向内错，且在复合半 导体材料层(2)和氧化扩散层相错的外端加设包敷隔离层(1-2)。这样氧 化扩散层(22)和复合半导体材料层(2)外端向内缩进并在他们外端加设 包敷隔离层(1-2 )，就有效地防止氧化扩散层(22 )和复合半导体材料层(2 ) 外端外露放电，特别是也可以防止了尖端放电，这就有效可以提高器件的 耐高压能力。特别是还在氧化扩散层(22)水平方向上包敷隔离层外加设 底隔离层(l-3)，就更能防止放电，从而提高器件的耐高压能力。 一般为了 提高电压的同时也提高电流的能力，可以加宽金属材料接触窗口 (5)及 N通道宽度。如果在纵横两个方向都加宽，则在纵横两个方向，复合半导 体材料层(2)外端和氧化扩散层外端向内缩并加设包敷隔离层(1-2)。如 果只在纵横的其中个方向都加宽，则在这个方向的复合半导体材料层(2) 外端和氧化扩散层外端向内缩并加设包敷隔离层(1-2 )。当然最好还在这些 方向上外端加设底隔离层(l-3)。本专利技术的功率型分离器件金属氧化物半导 体场效应晶体管，最好是复合半导体材料层(2)外端短于氧化扩散层外端， 形成阶梯状态，再在它们的阶梯外端加设包敷隔离层U-2),更能有效防止 尖端放电，提高耐压能力。为了进一步提高了雪崩耐能能力，本专利技术的功率型分离器件金属氧化 物半导体场效应晶体管，所述雪崩耐能单元结构中阻障层整体呈长方形， 其长边水平向设置在N通道之间，阻障层长的一边的长度大于N+通道宽 度。最好是与氧化扩散层(22) —端相邻的活化区(4)位于底隔离层(1-3) 及包敷隔离层(1-2)的下方。所述接触窗口 (5)位于电子流的路径上，与 源极同材料。本专利技术与已有技术相比具有如下的有益效果1. 提高了雪崩耐能能力。本专利技术加大了两个N之间的阻障层的宽度，使多量浓度区域p+的区域加大，从而降低了半导体与金属层的电阻，达到 增加雪崩耐能强度之目的。2. 提升崩溃电压。由于本专利技术对边界区域进行了改进，加设底隔离层、 包敷隔离层，并开设有接触窗口，构成一种强化型边界区域，它可以将崩 溃电压推升达到200V。3. 成本低。改进了的、强化型边界与器件本身制作材料相同，不需更 换额外的材料，因而有效地节约了制作成本。附困说明附图中表示了现有技术和本专利技术的功率型分离器件金属氧化物半导体 场效应晶体管MOSFET结构示意图，其中附图说明图1-1为现有技术中MOSFET主剖视结构示意图； 图1-2为现有技术中MOSFET的俯视图； 图2-l为本专利技术的MOSFET主剖视结构示意图； 图2-2为本专利技术的MOSFET的俯视图；具体实施方式以下结合附图的实施例对本专利技术作进一步说明。 实施例1在现有技术中，对MOSFET器件的边界区域这部份设计会釆用不同的 方式(参见图l-l， 1-2)，有些使用不同材料，有些使用不同结构。本专利技术作了进一步改进(参见图2-l，2-2),这种本专利技术高电压高电流的 功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET所采用的技术方 案是由带有阻障层(24)的雪崩耐能单元和复合围在雪崩耐能单元上面 的边界区域及填充在边界区域中部和上面并与雪崩耐能单元导通的金属材 料接触窗口 ( 5 )构成。雪崩耐能单元包括23为N通道；24为阻障层(Heavy Body ); 25为基础P层(Body); 26为外延片(EPI); 27为衬底(N+substrae )。 也就是雪崩耐能单元下面复合有衬底。边界区域由隔离层(1-1)与作为栅 极的氧化扩散层(22)之间设置的复合半导体材料层(2)组成。氧化扩散 层(22)外端下面与活化区(4)相邻接，以在增加电子流通率后通道的导 通阻抗相对应降低，温升问题获得改善，提高电流流通能力；活化区(4) 与W通道(23 )外端对接；复合半导体材料层(2 )外端和氧化扩散层(22 ) 外端向内错，且在复合半导体材料层(2)和氧化扩散层(22)相错的外端加设包敷隔离层(1-2)。这样氧化扩散层(22)和复合半导体材料层(2) 外端向内缩进，复合半导体材料层(2)外端短于氧化扩散层(22)外端， 形成阶梯状态，再在它们的阶梯外端加设包敷隔离层(l-2),这样就更能有 效防止尖端放电，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管，由带有阻障层的雪崩耐能单元和复合围在雪崩耐能单元上面的边界区域及填充在边界区域中部和上面并与雪崩耐能单元导通的金属材料接触窗口（５）构成，雪崩耐能单元下面复合有衬底，边界区域由隔离层（１－１）与氧化扩散层（２２）之间设置的复合半导体材料层（２）组成，其特征在于：氧化扩散层（２２）外端下面与活化区（４）相邻接；活化区（４）与Ｎ↑［＋］通道（２３）外端对接；复合半导体材料层（２）外端和氧化扩散层外端向内错，且在复合半导体材料层（２）和氧化扩散层相错的外端加设包敷隔离层（１－２）。

【技术特征摘要】
1. 一种功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体管，由带有阻障 层的雪崩耐能单元和复合围在雪崩耐能单元上面的边界区域及填充在边界区域中部和上面并与雪崩耐能单元导通的金属材料接触窗口 (5)构成，雪 崩耐能单元下面复合有衬底，边界区域由隔离层(1-1)与氧化扩散层(22) 之间设置的复合半导体材料层(2)组成，其特征在于氧化扩散层(22) 外端下面与活化区(4)相邻接；活化区(4)与N通道(23)外端对接； 复合半导体材料层(2)外端和氧化扩散层外端向内错，且在复合半导体材 料层(2)和氧化扩散层相错的外端加设包敷隔离层(1-2)。2. 按照权利要求1所述功率型分离器件金属氧化物半导体场效应晶体 管，其特征在于还在氧化扩散层(22)水平方向上包敷...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕新立，杨春松，
申请(专利权)人：大连华坤科技有限公司，大连宇宙电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：21[中国|辽宁]