BCD工艺中的双向高压MOS管及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种BCD工艺中的双向高压MOS管及其制造方法，所述MOS管结构包括：半导体衬底；形成于半导体衬底中具有第一掺杂类型的埋层；形成于埋层上的外延层；形成于外延层中具有第一掺杂类型的第一阱区；分别形成于第一阱区两侧的外延层中具有第二掺杂类型的第二阱区和第三阱区，第二掺杂类型与第一掺杂类型相反；形成于第二阱区和第三阱区中的场氧化层；分别形成于第二阱区和第三阱区中的具有第二掺杂类型的源区和漏区；位于源区和漏区之间的场氧化层和栅介质层上的栅电极。本发明专利技术的双向高压MOS管中源区和漏区是对称的，可以互换使用；所述MOS管可以应用于BCD工艺中，将耐压提高到60V以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件以及半导体工艺
，尤其涉及一种B⑶工艺中的双向高压MOS管及其制造方法。
技术介绍
在BCD工艺中，提高MOS管的耐压、降低芯片所占用的面积是该领域一直努力的方向。图1是现有技术的一种高压MOS管的结构示意图，如图1所示，半导体衬底10上有埋层11，所述埋层11上的外延层12内具有相邻排列的第一掺杂类型的阱区13和第二掺杂类型的阱区14，其中第一掺杂类型与第二掺杂类型相反，例如一个是P型掺杂，另一个是N型掺杂。所述第一掺杂类型的阱区13和第二掺杂类型的阱区14内具有第一掺杂类型的源区19和漏区20，所述第一掺杂类型的阱区13和第二掺杂类型的阱区14上形成有场氧化层16和栅介质层17，所述场氧化层16和栅介质层17上形成有多晶硅栅18。该高压 MOS管的击穿电压为30V，图2是使用模拟器仿真的该高压MOS管的击穿曲线。公开号为CN101916778A的中文专利文献中还公开了一种改进型的高压MOS管及其形成方法，图3示出了该高压MOS管的剖面结构图，该高压MOS管结构是在漏区沈两侧均形成源区27，其公开的改进型高压MOS管击穿电压得到了提高，可达到56V以上。具体的，在制造过程中，用掩膜版挡住P阱区23的表面，使得PMOS的漏端没有离子注入，这样一来，只有P阱区23作为漂移区，而在场氧化层25下并没有形成场注入区，其中P阱区23与 N阱区22的结深相近，掺杂浓度也基本相当，当施加电压时，P阱区23无法完全耗尽，因此击穿仍然发生在漏端鸟嘴附近，为横向击穿，其击穿电压仍然低于P阱区23与N型埋层21 之间的击穿电压(72V)，图4示出了该高压MOS管的击穿曲线。但是图1所述的现代工艺中的高压MOS管耐压只能达到30V左右，不能满足B⑶ 工艺在某些方面的使用；图2所述的现代工艺中的高压MOS管耐压虽然可以达到50V以上， 但源区和漏区不能互换使用，这就限制了 B⑶工艺在设计上的灵活性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种B⑶工艺中的双向高压MOS管及其制造方法，其源区和漏区可以互换使用，同时可以应用在BCD工艺中，将MOS管的耐压提高到60V 以上。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种B⑶工艺中的双向高压MOS管结构，包括半导体衬底；形成于所述半导体衬底中的埋层，所述埋层具有第一掺杂类型；形成于所述埋层上的外延层；形成于所述外延层中的第一阱区，所述第一阱区具有第一掺杂类型；分别形成于所述第一阱区两侧的外延层中的第二阱区和第三阱区，所述第二阱区和第三阱区具有第二掺杂类型，所述第二掺杂类型与所述第一掺杂类型相反；形成于所述第二阱区和第三阱区中的场氧化层；分别形成于所述第二阱区和第三阱区中的具有第二掺杂类型的源区和漏区，所述源区位于所述第二阱区中场氧化层远离第一阱区的一侧，所述漏区位于所述第三阱区中场氧化层远离第一阱区的一侧；覆盖于所述外延层表面的栅介质层；位于所述源区和漏区之间的场氧化层和栅介质层上的栅电极。可选地，所述栅电极下方的场氧化层与所述第二阱区或第三阱区的距离为 1-3 μ m0可选地，所述第一掺杂类型的导电类型为P型，所述第二掺杂类型的导电类型为N 型，或者所述第一掺杂类型的导电类型为N型，所述第二掺杂类型的导电类型为P型。可选地，所述MOS管结构还包括覆盖所述源区、漏区、栅电极和外延层的介质层；位于所述源区、漏区和栅电极上方的介质层中的引线孔，所述引线孔中填充有电极引线。可选地，所述双向高压管的耐压值在60V以上。可选地，所述第一阱区、第二阱区和第三阱区的掺杂浓度可调。本专利技术还提供了一种B⑶工艺中的双向高压MOS管的制造方法，包括提供半导体衬底；在所述半导体衬底中形成具有第一掺杂类型的埋层；在所述埋层上生长外延层；在所述外延层中形成具有第一掺杂类型的第一阱区，在所述第一阱区两侧的外延层中分别形成具有第二掺杂类型的第二阱区和第三阱区，所述第二掺杂类型与第一掺杂类型相反；在所述第二阱区和第三阱区中定义出选择氧化区，并在所述选择氧化区上形成场氧化层；在所述外延层表面形成栅介质层； 在所述场氧化层和栅介质层上形成栅电极；分别在所述栅电极两侧的第二阱区和第三阱区中形成第二掺杂类型的源区和漏区，所述源区位于所述第二阱区中场氧化层远离第一阱区的一侧，所述漏区位于所述第三阱区中场氧化层远离第一阱区的一侧。可选地，采用硅的选择氧化工艺形成所述场氧化层。可选地，所述第一掺杂类型的导电类型为P型，所述第二掺杂类型的导电类型为N 型，或者所述第一掺杂类型的导电类型为N型，所述第二掺杂类型的导电类型为P型。可选地，所述制造方法还包括沉积介质层，覆盖所述源区、漏区、栅电极和外延层；对所述介质层进行刻蚀，以在所述源区、漏区和栅电极上方形成引线孔；沉积金属层并刻蚀，以在所述引线孔中形成电极引线。可选地，所述栅电极下方的场氧化层与所述第二阱区或第三阱区的距离为 1-3 μ m0可选地，所述第一阱区、第二阱区和第三阱区的掺杂浓度可调。可选地，所述第一阱区、第二阱区和第三阱区的形成方法包括在所述外延层上生长氧化层，厚度为300A~600A之间可选；用光刻版定位所述第一阱区的注入区域并注入磷离子，注入能量为80KeV，剂量在 1E12 lE13/cm2之间可选；用光刻版定位所述第二阱区和第三阱区的注入区域并注入硼离子，注入能量为 IOOKeV,剂量在5E12 5E13/cm2之间可选；对所述半导体衬底进行退火，退火的温度在1100 1150°C之间可选，时间在1 4H之间可选。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术实施例BCD工艺中的双向高压MOS管是对称结构，源区和漏区分别形成在具有相同掺杂类型的第二阱区和第三阱区，并且源区和漏区可以是同时形成的，掺杂的杂质类型、掺杂能量、剂量均可以相同，因而源区和漏区可以相互交换使用，有利于提高设计上灵活性，同时进一步提升了 BCD工艺的应用空间。此外，本专利技术实施例的B⑶工艺中的双向高压MOS管经过实测其耐压可以提高到 60V以上，而且可以通过调节具有第一掺杂类型的第一阱区以及具有第二掺杂类型的第二阱区和第三阱区的掺杂浓度来得到不同的耐压值，有效地提升了 BCD工艺的应用空间。附图说明图1是现有技术中的一种高压MOS晶体管的剖面结构示意图；图2是图1所示高压MOS晶体管的仿真击穿曲线；图3是现有技术中的另一种高压MOS晶体管的剖面结构示意图；图4是图3所示高压MOS晶体管击穿特性的实验曲线图；图5是本实施例的高压MOS晶体管的耐压值分布示意图；图6是本实施例的高压MOS晶体管的制造方法的流程示意图；图7至图10是本专利技术实施例的高压MOS晶体管的制造方法中各步骤的剖面结构示意图。具体实施例方式现有技术中的高压MOS晶体管的耐压值往往比较低，或者源区和漏区无法交换使用，限制了设计的灵活性。本专利技术实施例BCD工艺中的双向高压MOS管是对称结构，源区和漏区分别形成在具有相同掺杂类型的第二阱区和第三阱区，并且源区和漏区可以是同时形成的，掺杂的杂质类型、掺杂能量、剂量均可以相同，因而源区和漏区可以相互交换使用，有利于提高设计上灵活性，同时进一步提升了 BCD工艺的应用空间。此外，本专利技术实施例的B⑶工艺中的双向高压MOS管经过实测其耐压可以提高到 60V以上，而且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闻永祥，岳志恒，陈洪雷，
申请(专利权)人：杭州士兰集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：