BCD工艺中的双向高压MOS管制造技术

本实用新型专利技术提供了一种BCD工艺中的双向高压MOS管，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。本实用新型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。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本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。技术背景 在B⑶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I是现有技术的一种高压MOS管的结构示意图，如图I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26两侧均形成源区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不出了该闻压MOS管的击穿曲线。但是图I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BCD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，其源区和漏区可以互换使用，同时可以应用在B⑶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 u 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。与现有技术相比，本技术具有以下优点本技术实施例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I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I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。下面结合具体实施例和附图对本技术作进一步说明，但不应以此限制本技术的保护范围。图10示出了本实施例提供的B⑶工艺中的双向高压MOS管的剖面结构，包括半导体衬底10 ;形成于半导体衬底10中的埋层11，埋层11具有第一掺杂类型；形成于埋层11上的外延层12 ;形成于外延层12中的第一阱区14，第一阱区14具有第一掺杂类型；分别形成于第一阱区14两侧的外延层12中的第二阱区13a和第三阱区13b，第二阱区13a和第三阱区13b具有第二掺杂类型，其中第二掺杂类型与第一掺杂类型相反；形成于第二阱区13a和第三阱区13b中的场氧化层16 ;分别形成于第二阱区13a和第三阱区13b中的具有第二掺杂类型的源区20和漏区19，源区20位于第二阱区13a中场氧化层16远离第一阱区14的一侧，漏区19位于第三阱区13b中场氧化层16远离第一阱区14的一侧；覆盖于外延层12表面的栅介质层17 ;位于源区20和漏区19之间的场氧化层16和栅介质层17上的栅电极18。其中，沟道区位于第一阱区14中。此外，该双向高压MOS管还可以包括覆盖源区20、漏区19、栅电极18和外延层12的介质层(图中未示出)；位于源区20、漏区19和栅电极18上方的介质层中的引线孔，该弓丨线孔中可以填充有电极引线。在一具体实施例中，第一掺杂类型的导电类型可以是P型，第二掺杂类型的导电类型可以是N型；或者在其他实施例中，第一掺杂类型的导电类型可以是N型，第二掺杂类型的导电类型可以是P型。需要说明的是，不管第一掺杂类型和第二掺杂类型如何配置，夕卜延层12的掺杂类型都是N型掺杂的，即对于N型和P型的MOS管，外延层12都是N型掺杂的。优选地，栅电极18下方的场氧化层16与第二阱区13a或第三阱区13b的边界的距离记为第一长度dl，第一长度dl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：实用新型
国别省市：