一种大功率高电压晶体管的实现方法技术

本发明专利技术提供了一种大功率高电压晶体管的实现方法，包括：在n型硅衬底上依次生长n+外延层与n

【技术实现步骤摘要】
一种大功率高电压晶体管的实现方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种大功率高电压晶体管的实现方法。

技术介绍

[0002]目前，制造大功率高电压双扩散金属氧化物半导体场效应管的(DMOSFET)的已知方法，包括：具有n
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n+表面上的保护性氧化物的外延硅结构，蚀刻保护性氧化物，形成栅极氧化物，淀积多晶硅层，形成栅极的光刻图案，刻蚀多晶硅层，通过硼离子掺杂和硼的扩散形成p
‑
沟道区，通过磷离子注入与扩散形成n+源极区，经过氧化物刻蚀，层间氧化物淀积，形成与栅极和源极的接触区域，然后淀积金属化层；
[0003]然而，该方法具有以下缺点：在蚀刻栅极氧化物期间，在多晶硅栅极下方发生氧化物的侧切，并且在栅极边缘区域中的多晶硅栅极与n+源极之间形成间隙，该间隙随后被层间氧化物填充，而且，对于介电系数而言，层间氧化物的介电击穿性比栅极氧化物差，则栅极和n+源极之间的氧化物击穿将沿着栅极边缘发生，最终降低了栅极氧化物的击穿电压并增加了栅极
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源极击穿电压；
[0004]因此，为了克服存在的问题，本专利技术提供了一种大功率高电压晶体管的实现方法，通过氧化等工艺步骤将晶体管n+源极、n+漏极、栅极氧化层以及多晶硅层的交界区氧化至最佳厚度，既可消除对n+源极区中的栅极氧化层的刻蚀，也可以防止对栅极氧化层的底部切入，同时，也消除了栅极氧化物沿栅极边缘击穿的可能性。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种大功率高电压晶体管的实现方法，用以通过氧化等工艺步骤将晶体管n+源极、n+漏极、栅极氧化层以及多晶硅层的交界区氧化至最佳厚度，既可消除对n+源极区中的栅极氧化层的刻蚀，也可以防止对栅极氧化层的底部切入，同时，也消除了栅极氧化物延栅极边缘击穿的可能性。
[0006]一种大功率高电压晶体管的实现方法，包括：
[0007]步骤1：在n型硅衬底上依次生长n+外延层与n
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外延层，并在所述n
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外延层的表面上生长保护性氧化硅；
[0008]步骤2：去除所述保护性氧化硅，在所述n
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外延层的表面上生长栅极氧化层，并在所述栅极氧化层上淀积多晶硅层；
[0009]步骤3：在所述栅极氧化层与多晶硅层上通过光刻与刻蚀法形成栅极图案和p
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沟道区的图案，然后，基于所述p
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沟道区的图案并通过硼离子掺杂和硼扩散形成p
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沟道区，在p
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沟道区生长保护性氧化硅；
[0010]步骤4：在所述p
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沟道区的保护性氧化层上光刻定义晶体管n+源极区与n+漏极区的图形，蚀刻所述p
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沟道区的保护性氧化层，并通过磷离子掺杂和磷扩散形成n+源极区与n+漏极区；
[0011]步骤5:在淀积层间氧化物之前，对n+源极区与n+漏极区进行退火，将晶体管中的n
+源极和n+漏极、栅极氧化层以及多晶硅层的交界区氧化至最佳厚度；
[0012]步骤6:淀积层间氧化物，并在所述层间氧化物上通过光刻与刻蚀形成与栅极,源极和漏极的欧姆接触窗口，淀积金属层，并在所述金属层上通过光刻与刻蚀形成晶体管的金属化互联。
[0013]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，步骤5中,所述最佳厚度，包括：
[0014]所述最佳厚度为所述栅极氧化层厚度的一至三倍。
[0015]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，还包括：
[0016]在所述n+源极区以及所述栅极氧化层中氧化物的厚度为0.10至0.2微米(μm)，测试原件上多晶硅的电阻率为20欧姆.厘米(0hm.cm)，栅极
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源极击穿电压的值为95
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110V；
[0017]其中，所述n+源极去中氧化物的厚度大于或等于所述栅极氧化层中氧化物的厚度。
[0018]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，基于所述步骤1
‑
6，构建器件模型，具体包括：
[0019]确定器件模型所需采用的材料以及器件类别，同时，确定所述器件模型的工艺流程；
[0020]基于所述器件模型所需采用的材料、器件类别以及所述器件模型的工艺流程，构建所述器件模型。
[0021]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，构建所述器件模型后，还包括：
[0022]确定所述器件模型设计生产的目标器件；
[0023]对所述目标器件进行全功率与频率范围的参数测试，并基于测试结果确定所述目标器件中需要改进的环节；
[0024]基于所述目标器件中需要改进的环节确定对所述目标模型进行改进的目标结构，并确定所述目标结构相对应的工艺流程；
[0025]基于对所述目标模型进行改进的目标结构以及所述目标结构相对应的工艺流程对所述目标模型进行改进。
[0026]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，对所述目标模型进行改进后，还包括：
[0027]对改进后的所述目标模型进行测试与分析，并确定测试结果与分析结果；
[0028]将所述测试结果与所述分析结果反馈至所述器件模型中，并基于反馈结果构建基于改进后的所述目标模型所对应的数据库。
[0029]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，基于反馈结果构建基于改进后的所述目标模型所对应的数据库，包括：
[0030]获取所述反馈结果所对应的反馈数据，同时，获取改进后的所述目标模型所对应的模型数据；
[0031]基于所述模型数据生成数据库标识，同时，确定所述数据库的存储路径，基于所述存储路径以及所述数据库标识创建数据接收窗口；
[0032]在所述数据接收窗口接收所述反馈数据以及所述模型数据，完成对改进后的所述目标模型所对应的数据库的构建。
[0033]优选的，一种大功率高电压晶体管的实现方法，步骤2中，去除所述保护性氧化硅，
包括：
[0034]获取在所述n
‑
外延层的表面上的保护性氧化硅的基准厚度以及基准面积，同时，根据所述保护性氧化硅的基准厚度以及基准面积评估去除所述保护性氧化硅的化学剂量；
[0035]根据所述保护性氧化硅的基准厚度、基准面积以及去除所述保护性氧化硅的化学剂量生成第一氧化硅去除指令；
[0036]获取所述n
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外延层所在环境的环境参数数据，并对所述环境参数数据进行分析，基于分析结果判断所述n
‑
外延层所在环境是否可以对所述保护性氧化硅进行有效去除；
[0037]当所述n
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外延层所在环境可以对所述保护性氧化硅进行有效去除时，基于所述第一氧化硅去除指令对所述n
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外延层的表面上的保护性氧化硅进行去除；
[0038]当所述n
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外延层所在环境不可以对所述保护性氧化硅进行有效去除时，则人为调整所述n本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，包括：步骤1：在n型硅衬底上依次生长n+外延层与n
‑
外延层，并在所述n
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外延层的表面上生长保护性氧化硅；步骤2：去除所述保护性氧化硅，在所述n
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外延层的表面上生长栅极氧化层，并在所述栅极氧化层上淀积多晶硅层；步骤3：在所述栅极氧化层和多晶硅层上通过光刻与刻蚀法形成栅极图案和p
‑
沟道区的图案，然后，基于所述p
‑
沟道区的图案并通过硼离子掺杂和硼扩散形成p
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沟道区，在p
‑
沟道区生长保护性氧化硅；步骤4：在所述p
‑
沟道区的保护性氧化层上光刻定义晶体管n+源极区与n+漏极区的图形，蚀刻所述p
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沟道区的保护性氧化层，并通过磷离子掺杂和磷扩散形成n+源极区与n+漏极区；步骤5:在淀积层间氧化物之前，对n+源极区与n+漏极区进行退火，将晶体管中的n+源极和n+漏极、栅极氧化层以及多晶硅层的交界区氧化至最佳厚度；步骤6:淀积层间氧化物，并在所述层间氧化物上通过光刻与刻蚀形成与栅极,源极和漏极的欧姆接触窗口，淀积金属层，并在所述金属层上通过光刻与刻蚀形成晶体管的金属化互联。2.根据权利要求1所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，步骤5中,所述最佳厚度，包括：所述最佳厚度为所述栅极氧化层厚度的一至三倍。3.根据权利要求1所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，还包括：在所述n+源极区以及所述栅极氧化层中氧化物的厚度为0.15至0.2μm，测试原件上多晶硅的电阻率为20欧姆.厘米(0hm.cm)，栅极
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源极击穿电压的值为95
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110V；其中，所述n+源极区中氧化物的厚度大于或等于所述栅极氧化层中氧化物的厚度。4.根据权利要求1所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，基于所述步骤1
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6，构建器件模型，具体包括：确定器件模型所需采用的材料以及器件类别，同时，确定所述器件模型的工艺流程；基于所述器件模型所需采用的材料、器件类别以及所述器件模型的工艺流程，构建所述器件模型。5.根据权利要求4所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，构建所述器件模型后，还包括：确定所述器件模型设计生产的目标器件；对所述目标器件进行全功率与频率范围的参数测试，并基于测试结果确定所述目标器件中需要改进的环节；基于所述目标器件中需要改进的环节确定对所述目标模型进行改进的目标结构，并确定所述目标结构相对应的工艺流程；基于对所述目标模型进行改进的目标结构以及所述目标结构相对应的工艺流程对所述目标模型进行改进。6.根据权利要求5所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，对所述目标模型进行改进后，还包括：
对改进后的所述目标模型进行测试与分析，并确定测试结果与分析结果；将所述测试结果与所述分析结果反馈至所述器件模型中，并基于反馈结果构建基于改进后的所述目标模型所对应的数据库。7.根据权利要求6所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，基于反馈结果构建基于改进后的所述目标模型所对应的数据库，包括：获取所述反馈结果所对应的反馈数据，同时，获取改进后的所述目标模型所对应的模型数据；基于所述模型数据生成数据库标识，同时，确定所述数据库的存储路径，基于所述存储路径以及所述数据库标识创建数据接收窗口；在所述数据接收窗口接收所述反馈数据以及所述模型数据，完成对改进后的所述目标模型所对应的数据库的构建。8.根据权利要求1所述的一种大功率高电压晶体管的实现方法，其特征在于，步骤2中，去除所述保护性氧化硅，包括：获取在所述n
‑
外延层的表面上的保护性氧化硅的基准厚度以及基准面积，同时，根据所述保护性氧化硅的基准厚度以及基准面积评估去除所述保护性氧化硅的化学剂量；根据所述保护性氧化硅的基准厚度、基准面积以及去除所述保护性氧化硅的化学剂量生成第一氧化硅去除指令；获取所述n

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，赵大国，林和，洪学天，王尧林，牛崇实，黄宏嘉，
申请(专利权)人：弘大芯源深圳半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：