金属氧化物半导体场效应管的终端结构及其制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构，包括N型的截止环，还包括通过离子注入形成于所述截止环与有源区之间的第一P型低掺杂区域和第二P型低掺杂区域，注入剂量为1.5*1011～2*1013/cm2，注入能量为20千电子伏～80千电子伏，两个P型低掺杂区域中所述第一P型低掺杂区域相对更靠近所述有源区，所述第一P型低掺杂区域的长度小于所述第二P型低掺杂区域的长度。本发明还涉及一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法。本发明采用两个低掺杂的P-区来降低表面电场、提高MOSFET的击穿电压，替代了传统的多个分压环的终端结构，大大减小了终端尺寸、提高了芯片的有效利用面积，在相同面积下使芯片的参数更优。
【专利说明】金属氧化物半导体场效应管的终端结构及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及半导体工艺，特别是设及一种金属氧化物半导体场效应管的终端结 构，还设及一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法。
【背景技术】
[0002] 金属氧化物半导体场效应管（MOSFET)市场竞争越来越激励，各厂家都在想方设 法降低成本，采用的方案主要包括提高电流密度、提高巧片有效利用面积，减小终端尺寸。 [000引 目前大多MOSFET的终端还是采用分压环结构，该种结构的缺点是占用巧片面积 较大。
【发明内容】
[0004] 基于此，有必要提供一种尺寸较小的金属氧化物半导体场效应管的终端结构。
[0005] 一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构，包括N型的截止环，还包括通过离 子注入形成于所述截止环与有源区之间的第一 P型低渗杂区域和第二P型低渗杂区域，注 入剂量为1. 5*1〇11?2*10 "/cm2,注入能量为20千电子伏?80千电子伏，两个P型低渗杂 区域中所述第一 P型低渗杂区域相对更靠近所述有源区，所述第一 P型低渗杂区域的长度 小于所述第二P型低渗杂区域的长度。
[0006] 在其中一个实施例中，所述第一 P型低渗杂区域的长度为10?50微米，所述第二 P型低渗杂区域的长度为30?200微米。
[0007] 在其中一个实施例中，所述第一 P型低渗杂区域与第二P型低渗杂区域的间距为 4?20微米。
[000引在其中一个实施例中，还包括设于所述第一 P型低渗杂区域靠近所述有源区一侧 的P型阱区，所述P型阱区与所述第一 P型低渗杂区域连接。
[0009] 还有必要提供一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法。
[0010] 一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，包括下列步骤；提供N 型衬底；在所述N型衬底上形成氧化层；通过光刻及刻蚀所述氧化层形成两个P型区注入 窗口；通过两个P型区注入窗口向所述N型衬底内注入P型杂质离子，形成靠近有源区的 第一 P型低渗杂区域和相对远离有源区的第二P型低渗杂区域，注入剂量为1. 5*1〇11? 2*10"/cm2,注入能量为20千电子伏?80千电子伏；所述第一 P型低渗杂区域的长度小于 所述第二P型低渗杂区域的长度；对所述第一 P型低渗杂区域和第二P型低渗杂区域的杂 质离子进行扩散处理；形成多晶娃场板，所述多晶娃场板覆盖所述第一 P型低渗杂区域上 方的氧化层；在所述第二P型低渗杂区域远离所述第一 P型低渗杂区域的一侧光刻并注入 N型离子形成截止环。
[0011] 在其中一个实施例中，对所述第一 P型低渗杂区域和第二P型低渗杂区域的杂质 离子进行扩散处理的步骤之后，所述第一 P型低渗杂区域的长度为10?50微米，所述第二 P型低渗杂区域的长度为30?200微米，所述第一 P型低渗杂区域与第二P型低渗杂区域 的间距为4?20微米。
[0012] 在其中一个实施例中，所述形成多晶娃场板的步骤之后，还包括在所述第一 P型 低渗杂区域靠近所述有源区的一侧注入P型离子，扩散后形成与所述第一 P型低渗杂区域 连接的P型阱区的步骤。
[0013] 在其中一个实施例中，所述在所述N型衬底形成氧化层的步骤中，形成的氧化层 的厚度为800?1500微米。
[0014] 在其中一个实施例中，所述通过光刻及刻蚀所述氧化层形成两个P型区注入窗口 的步骤中，是采用BOE溶液进行湿法腐蚀。
[0015] 在其中一个实施例中，所述采用BOE溶液进行湿法腐蚀的步骤中，腐蚀之后两个P 型区注入窗口上保留有厚度小于20埃的牺牲氧化层。
[0016] 上述MOS阳T的终端结构及其制造方法，采用两个低渗杂的P-区来降低表面电场、 提高MOSFET的击穿电压，替代了传统的多个分压环的终端结构，大大减小了终端尺寸、提 高了巧片的有效利用面积，在相同面积下使巧片的参数更优。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 通过附图中所示的本发明的优选实施例的更具体说明，本发明的上述及其它目 的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻 意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
[00化]图1为设有终端的MOS阳T巧片的示意图；
[0019] 图2是一实施例中MOS阳T终端结构的截面示意图；
[0020] 图3是一实施例中MOS阳T的终端结构的制造方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021] 为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中 给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可许多不同的形式来实现，并不限于本文所 描述的实施例。相反地，提供该些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
[0022] 需要说明的是，当元件被称为"固定于"另一个元件，它可W直接在另一个元件上 或者也可W存在居中的元件。当一个元件被认为是"连接"另一个元件，它可W是直接连接 到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语"竖直的"、"水平的"、"上"、 "下"、"左"、"右"W及类似的表述只是为了说明的目的。
[0023] 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的【技术领域】的 技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具 体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语"及/或"包括一个或多个 相关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0024] 本发明提供一种MOS阳T的终端结构。图1为设有终端的MOS阳T巧片的示意图， 其中边缘无填充线条的部分即终端，中间有填充线条的部分为有源区。参见图2,终端结构 包括N型的截止环40、第一 P型低渗杂区域22和第二P型低渗杂区域24。其中截止环40 位于终端中靠近巧片边界的一侧，第一 P型低渗杂区域22和第二P型低渗杂区域24位于 终端靠近巧片中屯、的一侧，即靠近有源区的一侧。第一 P型低渗杂区域22和第二P型低渗 杂区域24通过离子注入后热扩散形成，注入剂量为1. 5*1〇11?2*10 "/cm2,注入能量为20 千电子伏?80千电子伏。第一 P型低渗杂区域22的长度小于第二P型低渗杂区域24的 长度，该长度是指图2中左右方向上的长度。
[0025] 上述MOS阳T的终端结构，采用两个低渗杂的P-区来降低表面电场、提高MOS阳T 的击穿电压，替代了传统的多个分压环的终端结构，大大减小了终端尺寸、提高了巧片的有 效利用面积，在相同面积下使巧片的参数更优。W 600伏特耐压的产品为例，采用分压环结 构的终端尺寸在300微米左右，而本发明的MOS阳T的终端结构尺寸仅为100微米?250微 米。
[0026] 在其中一个实施例中，第一 P型低渗杂区域22的长度为10?50微米，第二P型 低渗杂区域24的长度为30?200微米。第一 P型低渗杂区域22与第二P型低渗杂区域 24的间距为4?20微米。
[0027] 图2所示结构还包括P型阱区30、介质层50 (本实施例中包括氧化层和棚磯娃玻 璃）及多晶娃场板60。P型阱区30设于第一 P型低渗杂区域22靠近有源区的一侧，与第 一 P型低渗杂区域22连接。多晶娃场板60 -端搭接于覆盖第一 P型低渗杂区域22与第 二P型低渗杂区域24的介质层50,另一端延伸至P型阱区30上。
[002引本发明还提供一种MOS阳T的终端结构的制造方法，参见图3, MOS阳T的终端结构 的制造方法包括下列步骤：
[0029] S110,提供N型衬底。
[0030] S120,在N型衬底上形成氧化层。
[0031] 在本实施例中，是热生长一层厚度为800?1500微米的氧化层。
[0032] S130,通过光刻及刻蚀形成两个P型区注入窗口。
[0033] 光刻并进行刻蚀，将步骤S120中形成的氧化层刻蚀出两个P型区注入窗口。在本 实施例中是采用湿法腐蚀，具体可W使用BOE溶液作为刻蚀液，即HF与N&F混合形成的缓 冲蚀刻液。在本实施例中，两个P型区注入窗口处的氧化层不会被完全去除，而是保留一薄 层作为牺牲氧化层，牺牲氧化层的厚度应小于20A在本实施例中，腐蚀温度设为21摄氏 度，时间为22分钟。
[0034] S140,通过离子注入形成两个P型低渗杂区域。
[0035] 通过两个P型区注入窗口注入P型离子。注入剂量为1.5*10"?2*10 "/cm2,注入 能量为20千电子伏?80千电子伏，从而形成低渗杂的P-区。其中第一 P型低渗杂区域相 对更靠近有源区，第二P型低渗杂区域相对远离有源区，第一 P型低渗杂区域的长度应小于 第二P型低渗杂区域的长度，才能获得理想的电势线。
[0036] S150,对两个P型低渗杂区域的杂质离子进行扩散处理。
[0037] 对晶圆片（Wafer)进行加热，使两个P型低渗杂区域的杂质离子产生扩散。
[003引 S160,形成多晶娃场板。
[0039] 形成的多晶娃场板覆盖P型低渗杂区域上方的氧化层。
[0040] S170,光刻并注入N型离子形成截止环。
[0041] 在第二P型低渗杂区域远离第一 P型低渗杂区域的一侧（即靠近巧片边界的一 侦。光刻并注入N型离子形成化的截止环。
[0042] 在其中一个实施例中，步骤S160之后还包括在第一 P型低渗杂区域靠近有源区的 一侧注入p型离子，扩散后形成与第一 p型低渗杂区域连接的p型阱区的步骤。注入可w 通过多晶娃场板进行自对准注入，从而不需要进行光刻。
[0043] 在其中一个实施例中，步骤S150扩散后的第一 P型低渗杂区域的长度为10?50 微米，第二P型低渗杂区域的长度为30?200微米。第一 P型低渗杂区域与第二P型低渗 杂区域的间距为4?20微米。
[0044] W上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并 不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员 来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可W做出若干变形和改进，该些都属于本发明的保 护范围。因此，本发明专利的保护范围应W所附权利要求为准。
【权利要求】
1. 一种金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，包括下列步骤： 提供N型衬底； 在所述N型衬底上形成氧化层； 通过光刻及刻蚀所述氧化层形成两个P型区注入窗口； 通过两个P型区注入窗口向所述N型衬底内注入P型杂质离子，形成靠近有源区的 第一 P型低渗杂区域和相对远离有源区的第二P型低渗杂区域，注入剂量为1. 5*1〇11? 2*10"/cm2,注入能量为20千电子伏?80千电子伏；所述第一 P型低渗杂区域的长度小于 所述第二P型低渗杂区域的长度； 对所述第一 P型低渗杂区域和第二P型低渗杂区域的杂质离子进行扩散处理； 形成多晶娃场板，所述多晶娃场板覆盖所述第一 P型低渗杂区域上方的氧化层； 在所述第二P型低渗杂区域远离所述第一 P型低渗杂区域的一侧光刻并注入N型离子 形成截止环。
2. 根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，其特征 在于，对所述第一 P型低渗杂区域和第二P型低渗杂区域的杂质离子进行扩散处理的步骤 之后，所述第一 P型低渗杂区域的长度为10?50微米，所述第二P型低渗杂区域的长度为 30?200微米，所述第一 P型低渗杂区域与第二P型低渗杂区域的间距为4?20微米。
3. 根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，其特征 在于，所述形成多晶娃场板的步骤之后，还包括在所述第一 P型低渗杂区域靠近所述有源 区的一侧注入P型离子，扩散后形成与所述第一 P型低渗杂区域连接的P型阱区的步骤。
4. 根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，其特征 在于，所述在所述N型衬底形成氧化层的步骤中，形成的氧化层的厚度为800?1500微米。
5. 根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，其特征 在于，所述通过光刻及刻蚀所述氧化层形成两个P型区注入窗口的步骤中，是采用BOE溶液 进行湿法腐蚀。
6. 根据权利要求5所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构的制造方法，其特征 在于，所述采用BOE溶液进行湿法腐蚀的步骤中，腐蚀之后两个P型区注入窗口上保留有厚 度小于20埃的牺牲氧化层。
7. -种金属氧化物半导体场效应管的终端结构，包括N型的截止环，其特征在于，还包 括通过离子注入形成于所述截止环与有源区之间的第一 P型低渗杂区域和第二P型低渗杂 区域，注入剂量为1. 5*1〇11?2*10 "/cm2,注入能量为20千电子伏?80千电子伏，两个P型 低渗杂区域中所述第一 P型低渗杂区域相对更靠近所述有源区，所述第一 P型低渗杂区域 的长度小于所述第二P型低渗杂区域的长度。
8. 根据权利要求7所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构，其特征在于，所述 第一 P型低渗杂区域的长度为10?50微米，所述第二P型低渗杂区域的长度为30?200 微米。
9. 根据权利要求8所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构，其特征在于，所述 第一 P型低渗杂区域与第二P型低渗杂区域的间距为4?20微米。
10. 根据权利要求7所述的金属氧化物半导体场效应管的终端结构，其特征在于，还包 括设于所述第一 P型低渗杂区域靠近所述有源区一侧的P型阱区，所述P型阱区与所述第 一p型低渗杂区域连接。
【文档编号】H01L29/78GK104465773SQ201410629243
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月10日 优先权日:2014年11月10日
【发明者】李 杰, 周大伟, 魏国栋, 刘玮, 汪德文 申请人:深圳深爱半导体股份有限公司