面結型場效應管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種面結型場效應管，其是在面結型場效應管中集成了一個LDMOS。器件夾斷電壓可通過面結型場效應管的柵極單次或多次注入來調整，電流密度可通過控制溝道寬度來調整。同時，集成的LDMOS提高了面結型場效應管的耐壓特性。
【專利說明】面結型場效應管
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體領域，特別是指一種面結型場效應管。
【背景技術】
[0002]目前常用的JFET(面結型場效應管)按夾斷方式分有橫向夾斷和縱向夾斷兩種。橫向夾斷JFET如圖1所示，JFET器件的溝道N型阱摻雜402形成在P型襯底401上，表面有場氧405隔離，N型摻雜402外側注入有P型阱摻雜403，兩側分別用P型有源區404引出形成柵極410，溝道長度L4就是N型阱的寬度，在夾斷工作中，由于是利用N型阱402和P型阱403間的耗盡來夾斷，所以在需要的夾斷電壓下N型阱的寬度和濃度分布是不能變的，因此橫向夾斷方式的JFET無法在保持夾斷電壓的情況下提供寬度可變的器件。而縱向型JFET如圖2所示，JFET器件的溝道N型摻雜502形成在P型襯底501上，表面注入有P型摻雜503，P型摻雜503里形成有P型有源區504a，并和N型阱外的P型有源區504b連在一起，形成柵極510，有源區504a和504b間有場氧505隔離，縱向型JFET的溝道長度L3即是N型阱502和P型阱503的深度差，而不受N型阱寬度限制，這樣在需要的夾斷電壓下，通過變化N型阱502的寬度W3可以得到不同電流大小的器件。但某些工藝條件中，N型阱會被推進得很深，當N型阱和P型阱的深度差達到一定后，JFET將無法夾斷，因此縱向型JFET的應用也受到一定限制。
[0003]同時目前所使用的面結型場效應管，耐壓是靠結本身，提高耐壓的方式主要依靠降低結的濃度，但結濃度做淡耐壓也無法達到超高耐壓的要求(大于300V)，而且結做得太淡也會弓I起器件電流太小、穩定性差的問題。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種面結型場效應管，其具有電流密度可調，且同時具備超高耐壓的特性。
[0005]為解決上述問題，本發明所述的一種面結型場效應管，包含一個面結型場效應管和一個集成在面結型場效應管中的LDMOS (LDMOS =Laterally Diffused Metal OxideSemiconductor):
[0006]在P型硅襯底上具有N型注入區，水平方向上，N型注入區劃分為源區漂移區、溝道區和漏區漂移區；
[0007]所述面結型場效應管的漏區，是漏區漂移區的一側的第一重摻雜N型區，第一重摻雜N型區上具有填充金屬的接觸孔與第一重摻雜N型區相連，將面結型場效應管的漏區引出，且第一重摻雜N型區同時也作為集成的LDMOS的漏區；
[0008]所述面結型場效應管的源區，是源區漂移區中第二重摻雜N型區，所述源區漂移區位于漏區漂移區相對一側的N型注入區中，第二重摻雜N型區上具有填充有金屬的接觸孔與第二重摻雜N型區連接，將面結型場效應管的源區引出；
[0009]所述面結型場效應管的柵極，為重摻雜P型區，位于溝道區上方的P型注入區中，所述溝道區位于源區漂移區與漏區漂移區之間，溝道區上方的P型注入區中具有相互抵靠接觸的重摻雜P型區和第三重摻雜N型區，所述重摻雜P型區上具有填充金屬的接觸孔與之連接引出，形成面結型場效應管的柵極，所述第三重摻雜N型區上具有填充金屬的接觸孔與之接觸引出，重摻雜P型區與第二重摻雜N型區之間的硅表面具有源區場氧隔離，所述LDMOS的源區由重摻雜P型區和第三重摻雜N型區共同構成，所述P型注入區作為LDMOS的溝道區；
[0010]所述第一重摻雜N型區與第三重摻雜N型區之間的硅表面具有漏區場氧隔離及一段氧化膜，漏區場氧下方的N型注入區中有一層P型摻雜區；
[0011]所述氧化膜是靠近第三重摻雜N型區，氧化膜上及靠近氧化膜的漏區場氧上覆蓋一層多晶硅，多晶硅上具有填充金屬的接觸孔將多晶硅引出，形成所述LDMOS的柵極；
[0012]漏區場氧靠近第一重摻雜N型區的區域上覆蓋一段多晶硅形成漏區場板，并通過填充金屬的接觸孔引出；
[0013]整個器件表面淀積層間介質，所述的接觸孔全部穿通層間介質將各區域引出；
[0014]在層間介質表面淀積有金屬分別形成整個器件的各個電極，其中重摻雜P型區、第三重摻雜N型區以及靠近第三重摻雜N型區的多晶硅通過接觸孔連接同一塊金屬，第一重摻雜N型區的接觸孔與漏區場板的接觸孔連接到另一塊金屬。
[0015]進一步地，所述的P型注入區是一次注入形成，或者是多次注入形成，以形成不同夾斷電壓的面結型場效應管。
[0016]進一步地，在俯視平面上，集成有LDMOS的面結型場效應管的漏區和柵極是圓形結構。
[0017]進一步地，所述圓形結構是漏區在內側，柵極在外側。
[0018]進一步地，所述圓形結構的外側的柵極延伸有矩形的N型注入區，形成面結型場效應管的源區。
[0019]進一步地，改變所述各注入區為相反離子注入類型，即形成P型面結型場效應管。
[0020]本發明所述的面結型場效應管，利用柵極的P型注入區的單次或者多次注入來調節夾斷電壓，形成縱向夾斷，使得電流密度可根據溝道寬度來調整，同時，在面結型場效應管的漏區集成有LDMOS，使得面結型場效應管具有超高耐壓的特性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1是傳統橫向面結型場效應管剖面圖；
[0022]圖2是傳統縱向面結型場效應管剖面圖；
[0023]圖3是本發明面結型場效應管的剖面圖；
[0024]圖4是本發明面結型場效應管的平面俯視圖。
[0025]附圖標記說明
[0026]401,501,101 是 P 型襯底，402，502 是 N 型阱，403、503 是 P 型阱，404、504a、504b是重摻雜P型區，405、505是場氧，410、510是柵極，L3、L4是溝道長度，W3是N阱寬度，102是N型注入區，103是P型注入區，104是P型摻雜區，105是場氧，106是第三重摻雜N型區，107是第一重摻雜N型區，108是重摻雜P型區，109、110、201是多晶硅，111、112是金屬，114是第二重摻雜N型區，202是LDMOS源區，203是氧化膜，204是源區漂移區，301是漏區，302 是源區，303是柵極，304是面結型場效應管溝道區，308是層間介質，Ls, Ld是距離。
【具體實施方式】
[0027]本發明所述的面結型場效應管的剖面結構如圖3所示，其包含一個面結型場效應管和一個集成在面結型場效應管中的LDMOS。
[0028]在P型硅襯底101上具有N型注入區102，水平方向上，N型注入區102劃分為源區漂移區204、溝道區304和漏區漂移區208。
[0029]在漏區漂移區208的一側表面處具有第一重摻雜N型區107，第一重摻雜N型區107上具有填充金屬的接觸孔與第一重摻雜N型區107相連，將面結型場效應管的漏區301引出。
[0030]源區漂移區204位于漏區漂移區208相對一側的N型注入區102中，源區漂移區204中具有第二重摻雜N型區114，第二重摻雜N型區114上具有填充有金屬的接觸孔與第二重摻雜N型區114連接，將面結型場效應管的源區302引出。
[0031]所述溝道區304位于源區漂移區204與漏區漂移區208之間，溝道區304上方具有P型注入區103，所述P型注入區103中具有相互抵靠接觸的重摻雜P型區108和第三重摻雜N型區106，所述重摻雜P型區108上具有填充金屬的接觸孔與之連接引出，形成面結型場效應管的柵極303，所述第三重摻雜N型區106上具有填充金屬的接觸孔與之接觸引出，重摻雜P型區108與第二重摻雜N型區114之間的硅表面具有源區場氧105隔離。P型注入區103與第二重摻雜N型區114之間的距離Ls>2ym。
[0032]所述第一重摻雜N型區107與第三重摻雜N型區106之間的娃表面具有漏區場氧隔離105及一段薄氧化膜203，漏區場氧105下方的N型注入區102中有一層P型摻雜區104，漏區場氧105的長度Ld>20 μ m，漏區301加高壓時，提供空穴離子更容易產生耗盡區以提聞漏區的耐壓。
[0033]所述氧化膜203是靠近第三重摻雜N型區106，氧化膜203上及靠近氧化膜203的漏區場氧105上覆蓋一層多晶硅201，多晶硅201上具有填充金屬的接觸孔將多晶硅201引出。
[0034]漏區場氧105靠近第一重摻雜N型區107的區域上覆蓋一段多晶硅110形成漏區場板，并通過填充金屬的接觸孔引出。
[0035]整個器件表面淀積層間介質308，所述的接觸孔全部穿通層間介質308將各區域引出。
[0036]在層間介質308表面淀積有金屬分別形成整個器件的各個電極，其中重摻雜P型區108、第三重摻雜N型區106以及靠近第三重摻雜N型區106的多晶硅201通過接觸孔連接同一塊金屬111，第一重摻雜N型區107的接觸孔與漏區場板110的接觸孔連接同一塊金屬 112。
[0037]上述的面結型場效應管，漏區301是作為面結型場效應管和LDMOS的共用漏區，重摻雜P型區108作為面結型場效應管的柵極，同時，重摻雜P型區與第三重摻雜N型區構成LDMOS的源區，P型注入區103作為LDMOS的溝道區。
[0038]如圖4所示，是本發明所述的面結型場效應管的平面俯視圖，整個器件是呈圓形。圖中，高壓場效應管的源區202，也就是面結型場效應管的柵極303，把整個漏區301包圍成圓形結構，圓形結構外側的柵極303延伸有矩形的N型注入區204(即圖3中的漏區漂移區204)，形成面結型場效應管的有效溝道區，溝道寬度W%t>2 μ m。
[0039]通過上述的器件結構，面結型場效應管的漏區集成有一個LDM0S，提高了面結型場效應管的耐壓性能，P型注入區103和襯底101之間的區域形成縱向夾斷溝道，使得面結型場效應管的夾斷電壓更穩定、可控。P型注入區103可分單次或多次注入，以形成不同夾斷電壓的面結型場效應管。同時，改變所述各注入區為相反離子注入類型，即能形成P型面結型場效應管。
[0040]以上僅為本發明的優選實施例，并不用于限定本發明。對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種面結型場效應管，其特征在于:包含一個面結型場效應管和一個集成在面結型場效應管中的LDMOS: 在P型硅襯底上具有N型注入區，水平方向上，N型注入區劃分為源區漂移區、溝道區和漏區漂移區； 所述面結型場效應管的漏區，是漏區漂移區的一側的第一重摻雜N型區，第一重摻雜N型區上具有填充金屬的接觸孔與第一重摻雜N型區相連，將面結型場效應管的漏區引出，且第一重摻雜N型區同時也作為集成的LDMOS的漏區； 所述面結型場效應管的源區，是源區漂移區中第二重摻雜N型區，所述源區漂移區位于漏區漂移區相對一側的N型注入區中，第二重摻雜N型區上具有填充有金屬的接觸孔與第二重摻雜N型區連接，將面結型場效應管的源區引出； 所述面結型場效應管的柵極，為重摻雜P型區，位于溝道區上方的P型注入區中，所述溝道區位于源區漂移區與漏區漂移區之間，溝道區上方的P型注入區中具有相互抵靠接觸的重摻雜P型區和第三重摻雜N型區，所述重摻雜P型區上具有填充金屬的接觸孔與之連接引出，形成面結型場效應管的柵極，所述第三重摻雜N型區上具有填充金屬的接觸孔與之接觸引出，重摻雜P型區與第二重摻雜N型區之間的硅表面具有源區場氧隔離，所述LDMOS的源區由重摻雜P型區和第三重摻雜N型區共同構成，所述P型注入區作為LDMOS的溝道區； 所述第一重摻雜N型區與第三重摻雜N型區之間的硅表面具有漏區場氧隔離及一段氧化膜，漏區場氧下方的N型注入區中有一層P型摻雜區； 所述氧化膜是靠近第三重摻雜N型區，氧化膜上及靠近氧化膜的漏區場氧上覆蓋一層多晶硅，多晶硅上具有填充金屬的接觸孔將多晶硅引出，形成所述LDMOS的柵極； 漏區場氧靠近第一重摻雜N型區的區域上覆蓋一段多晶硅形成漏區場板，并通過填充金屬的接觸孔引出； 整個器件表面淀積層間介質，所述的接觸孔全部穿通層間介質將各區域引出； 在層間介質表面淀積有金屬分別形成整個器件的各個電極，其中重摻雜P型區、第三重摻雜N型區以及靠近第三重摻雜N型區的多晶硅通過接觸孔連接同一塊金屬，第一重摻雜N型區的接觸孔與漏區場板的接觸孔連接到另一塊金屬。
2.如權利要求1所述的面結型場效應管，其特征在于:所述的P型注入區是一次注入形成，或者是多次注入形成，以形成不同夾斷電壓的面結型場效應管。
3.如權利要求1所述的面結型場效應管，其特征在于:在俯視平面上，集成有LDMOS的面結型場效應管的漏區和柵極是圓形結構。
4.如權利要求3所述的面結型場效應管，其特征在于:所述圓形結構是漏區在內側，柵極在外側。
5.如權利要求4所述的面結型場效應管，其特征在于:所述圓形結構的外側的柵極延伸有矩形的N型注入區，形成面結型場效應管的源區。
6.如權利要求1所述的面結型場效應管，其特征在于:改變所述各注入區為相反離子注入類型，即形成P型面結型場效應管。
【文檔編號】H01L29/808GK103681777SQ201210320108
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年8月31日 優先權日:2012年8月31日
【發明者】苗彬彬, 金鋒 申請人:上海華虹宏力半導體制造有限公司