橫向高壓器件及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體功率器件技術領域，涉及一種橫向高壓器件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]橫向高壓器件是高壓功率集成電路發展必不可少的部分，高壓功率器件要求具有高的擊穿電壓，低的導通電阻和低的開關損耗。橫向高壓器件實現高的擊穿電壓，要求其用于承擔耐壓的漂移區具有長的尺寸和低的摻雜濃度，但為了滿足器件低導通電阻，又要求作為電流通道的漂移區具有高的摻雜濃度。在功率LDMOS(Latral Double-diffusedM0SFET)器件設計中，擊穿電壓(Breakdown Voltage, BV)和比導通電阻(Specificon-resistance, Rorijsp)存在矛盾關系。器件在高壓應用時，導通電阻急劇上升，限制了高壓器件在高壓功率集成電路中的應用，尤其是要求低導通損耗和小芯片面積的電路。為了克服高導通電阻的問題，J.A.APPLES等人提出了 RESURF (Reduced SURface Field)降低表面場技術，被廣泛應用于高壓器件，雖然有效地減小了導通電阻，但擊穿電壓和導通電阻的矛盾關系仍需進一步改善。
[0003]專利文獻CN103904121A提供了 “一種橫向高壓器件及其制造方法(申請號:201410126949.6) ”，其結構典型結構如圖1所示。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是針對上述傳統橫向高壓器件存在的問題，提出一種在保持高擊穿電壓的情況下，進一步可以大大的降低器件比導通電阻、減小器件的功耗的橫向高壓器件及其制造方法。
[0005]本發明針對專利文獻CN103904121A( —種橫向高壓器件及其制造方法，申請號:201410126949.6)提出了進一步減小比導通電阻的器件結構。
[0006]本專利解決上述技術問題所采用的技術方案是:其元胞結構包括第一導電類型半導體襯底、設置在第一導電類型半導體襯底內部右側的第二導電類型半導體第一漂移區，第二導電類型半導體第一漂移區的上表面與第一導電類型半導體襯底的上表面平齊；設置在第一導電類型半導體襯底內部左側的第一導電類型半導體第一體區，第一導電類型半導體第一體區的上表面與第一導電類型半導體襯底上表面平齊且與所述第二導電類型半導體第一漂移區相連接；第二導電類型半導體第一漂移區內部包括I個第一導電類型半導體第一降場層；第一導電類型半導體襯底外部上方自下而上依次層疊設置多個第二導電類型半導體子漂移區，每個第二導電類型半導體子漂移區包括個位于所述第二導電類型半導體子漂移區內部左側的第一導電類型半導體體區，I個設置于所述第一導電類型半導體體區右側的第一導電類型半導體降場層；
[0007]最上面的第二導電類型半導體第i漂移區上表面設有:氧化層、金屬前介質、柵氧化層、多晶硅柵電極、第二種導電類型半導體漏區、第二導電類型半導體源區、第一導電類型半導體體接觸區、源極金屬、漏極金屬、設置于所述第i漂移區內部的第一導電類型半導體第i降場層上方的第二導電類型半導體第i重摻雜層；
[0008]所述場氧化層嵌入最上面的第二導電類型半導體第i重摻雜層的上方，第二導電類型半導體漏區的上表面與所述第二導電類型半導體第i漂移區的上表面平齊，所述場氧化層和所述第二導電類型半導體漏區連接，所述第二導電類型半導體源區和第一導電類型半導體體接觸區設置在第一導電類型半導體第i體區中，且第二導電類型半導體源區和第一導電類型半導體體接觸區的上表面與第一導電類型半導體第i體區的上表面平齊，第二導電類型半導體源區和第一導電類型半導體體接觸區連接，所述柵氧化層覆蓋第二導電類型半導體源區的部分上表面并延伸至第二導電類型半導體第i漂移區的上表面后與場氧化層連接，所述多晶硅柵電極覆蓋柵氧化層的上表面和部分氧化層的上表面，所述金屬前介質覆蓋部分第二導電類型半導體源區的上表面、多晶硅柵電極的上表面、氧化層的上表面和部分第二導電類型半導體漏區的上表面，所述源極金屬覆蓋第一導電類型半導體體接觸區的上表面、第二導電類型半導體源區的部分上表面并與金屬前介質連接，在金屬前介質的上表面延伸形成場板，所述漏極金屬覆蓋第二導電類型半導體漏區的部分上表面并與金屬前介質連接，在金屬前介質的上表面延伸形成場板。
[0009]作為優選方式，每個第二導電類型半導體子漂移區內部的第一導電類型半導體降場層上方均設有一個第二導電類型半導體重摻雜層。
[0010]作為優選方式，還包括埋氧層，第二導電類型半導體襯底，所述埋氧層設置在第一導電類型半導體襯底的下方，所述第二導電類型半導體襯底設置埋氧層的下方。
[0011]本發明還提供一種上述橫向高壓器件的制造方法，包括以下步驟:
[0012]a.采用光刻和離子注入工藝在第一導電類型半導體襯底內部注入第二導電類型半導體雜質，形成第二導電類型半導體第一漂移區；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體第一漂移區內部注入第一導電類型半導體雜質，形成I個第一導電類型半導體第一降場層；采用光刻和離子注入工藝，在第一導電類型半導體襯底內部注入第一導電類型半導體，形成第一導電類型半導體第一體區；
[0013]b.采用外延工藝在目前處于器件頂部的第二導電類型半導體子漂移區上方外延生長下一層第二導電類型半導體子漂移區；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體雜質，形成I個第一導電類型半導體降場層；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體，形成第一導電類型半導體體區，形成的第一導電類型半導體體區與上一層第二導電類型半導體子漂移區中的第一導電類型半導體體區連通以形成隔離；
[0014]c.重復(b)步驟多次，然后在目前處于器件頂部外延生長最后一層第二導電類型半導體子漂移區，；采用光刻和離子注入工藝，在最后一層第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體雜質，形成I個第一導電類型半導體降場層；采用光刻和離子注入工藝，在最后一層第二導電類型半導體子漂移區內部注入第二導電類型半導體雜質，形成I個第二導電類型半導體重摻雜層；采用光刻和離子注入工藝，在最后一層第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體，形成第一導電類型半導體體區，形成的第一導電類型半導體體區與上一層第二導電類型半導體子漂移區內部的第一導電類型半導體體區連通以形成隔離；最后在器件頂端的第二導電類型半導體子漂移區上制作器件源區，漏區，介質層和金屬層。
[0015]作為優選方式，包括以下步驟:
[0016]a.采用光刻和離子注入工藝在第一導電類型半導體襯底內部注入第二導電類型半導體雜質，形成第二導電類型半導體第一漂移區；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體第一漂移區中注入第一導電類型半導體雜質，形成I個第一導電類型半導體第一降場層；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體第一漂移區內部注入第二導電類型半導體雜質，形成I個第二導電類型半導體第一重摻雜層；采用光刻和離子注入工藝，在第一導電類型半導體襯底內部注入第一導電類型半導體，形成第一導電類型半導體第一體區；
[0017]b.采用外延工藝在目前處于器件頂部外延生長下一層第二導電類型半導體子漂移區；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體雜質，形成I個第一導電類型半導體降場層；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體子漂移區內部注入第二導電類型半導體雜質，形成I個第二導電類型半導體重摻雜層；采用光刻和離子注入工藝，在第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體，形成第一導電類型半導體體區，形成的第一導電類型半導體體區與上一層第二導電類型半導體子漂移區內部的第一導電類型半導體體區連通以形成隔離；
[0018]c.重復(b)步驟多次，然后在目前處于器件頂部的第二導電類型半導體子漂移區上外延生長最后一層第二導電類型半導體子漂移區；采用光刻和離子注入工藝，在最后一層第二導電類型半導體子漂移區內部注入第一導電類型半導體雜質，形成I個第一導電類型半導體降場層；采用光刻和離子注入工藝，在最后一層第二導電類型半導體子漂移區內部注入第二導電類型半導體雜質，形成I個第二導電類型半導體重摻雜層；采用光刻和離子注入工藝，在最后一層第